活动屋盖结构设计要点

由于实际工程中存在轨道制作、安装的误差，加之活动屋盖在运行时引起的变形、温度变形、基础不均匀沉降等因素，轨道的几何位形不可避免地存在偏差。当活动屋盖运行时，将造成各支点之间的不均匀变形。这些边界条件的变化将对屋盖结构内力产生影响，且随结构形式、跨度、支座变形量的变化而有所不同。因此，在进行屋盖计算分析时，应考虑轨道不平整、驱动装置误差对活动屋盖及下部结构受力状态与变形的影响，根据情况对台车位置变形差异的影响，考虑相应的边界条件。

对于大型活动屋盖，运行机构数量较多，如果活动屋盖结构刚度较大，支座反力将有很大差异。因此，活动屋盖应尽量采用对边界条件不敏感的柔性结构形式。活动屋盖的驱动控制系统应具有对于主体结构安装偏差、极端气象条件（如温度、风荷载、雪荷载）作用下结构变形的充分适应能力，确保在轨道不平整等情况下活动屋盖正常运行。此外，活动屋盖质量分布应比较均匀，并能保证闭合后板块之间接缝处的防雨构造贴合紧密。

在进行开合屋盖结构设计时，应符合安全可靠、适用耐久的原则，确保活动屋盖顺畅运行。不同于普通大跨度结构，活动屋盖结构选型应遵循以下主要原则：一是活动屋盖的结构形式应与屋盖开启方式紧密结合；二是结构选型应尽量与固定屋盖的建筑风格与结构体系协调一致；三是严格控制结构自重，减小屋盖移动驱动动力的需求，优先选择重量轻的膜材或金属屋面作为围护结构。当采用折叠开启方式的膜结构时，应选用可折叠的膜材；四是活动屋盖的整体刚度不应过大，应具有较大的变形适应能力，屋面坡度应有利于排水；五是活动屋盖支点的构造便于与驱动机械系统相结合。

国家体育场原活动屋盖分为南、北两部分，两部分之间以富有传统特色的“阴阳”曲线形状在中间相接。每片屋盖跨度约75米，长度约70米。从平面投影来看，活动屋盖主次构件布置方式与固定屋盖完全一致，使活动屋盖在全开状态启及全闭状态时，可与固定屋盖完全吻合。

活动屋盖在固定屋盖的顶面移动，它的底面与固定屋盖结构的上表面大约有1.8米的间隙。活动屋盖的上表面沿跨度方向剖面呈抛物线形，主桁架最大高度为8.5米，在两侧及后部下降至3米。

活动屋盖南、北部分均被分为5个板块，各块的结构由主桁架与次桁架组成，主桁架构件端部支承于两端的台车之上，次桁架用于保证主桁架的侧向稳定、形成屋盖的外轮廓与悬挑结构、支撑围护结构，并将荷载传至主桁架。每个板块均为三角形或具有三角形布置的主桁架。这种分离式的结构形式具有以下优点：一是对于三角形板块，每个板块的三个角点总能与固定屋盖保持接触，对固定屋盖的变形适应性很强，台车荷载容易控制，这将使支撑有更大的适应性。二是分块式的屋盖对温度变形不敏感。三是屋盖板块可以在地面制作拼装，整体吊装，可以大大缩短现场的施工时间。

在两个相邻板块的边上，主桁架之间留有缝隙，空隙与弦杆宽度之和，与固定屋盖构件总宽度非常接近。

开合屋盖沿着固定屋盖之上的曲线轨道运行，最内侧的板块在全闭状态重心位置与水平面的夹角为0.23度，在全开状态重心位置与水平面的夹角为4.77度；最外侧的板块在全闭状态重心位置与水平面的夹角为3.48度，在全开状态重心位置与水平面的夹角为8.02度。活动屋盖结构总用钢量约为1500吨。

鄂尔多斯东胜体育场开合屋盖由两个单元块组成，在中间直线相交，闭合时可与固定屋盖完全吻合。活动屋盖最大可开启面积（水平投影）长113.524米，宽88.758米，全闭状态时重心处的圆弧角为5.88度，全开状态重心处的圆弧角15.11度，活动屋盖最大爬坡角度9.41度，单片活动屋盖自重(含膜结构)约为500吨。

该工程活动屋盖驱动系统的基本方式是活动屋盖沿着圆弧形轨道从两侧向屋盖中心移动闭合或反向移动开启。驱动系统设计应达到保证结构的可靠性与经济性等目标。采用钢缆绳牵引的驱动方式，通过卷扬机、钢缆绳牵引活动屋盖。每片活动屋盖两边各有7个台车。活动屋盖通过台车、轨道等部件将活动屋盖的荷载传至固定屋盖。

每片活动屋盖沿跨度方向共设置4道主桁架，主桁架跨度为83.758米，主桁架最大高度约6米，最小高度为2.5米，宽度为4.5米，平面位置与固定屋盖完全对应。沿活动屋盖纵向布置两道桁架，增强主桁架的侧向稳定性，并为尾部的弧形造型提供支撑。

边桁架作为主桁架的支承结构，每片活动屋盖两侧各有7个台车安装于边桁架下方，支承整个活动屋盖。边桁架在台车之间保持直线状态，传力直接。牵引钢索通过边桁架下弦前部的均衡梁，将驱动拉力传递给活动屋盖。屋面采用交叉檩条体系，作为活动屋盖水平支承与膜结构的支撑杆件。活动屋盖屋面采用PTFE膜结构，可有效适应活动屋盖的变形，防水性能优越。

国家网球中心新馆

在国家网球中心新馆开合屋盖设计过程中，先后采用了折叠移动式与平行移动式两种方案。

①折叠移动式方案，沿跨度方向共设置10榀三角形空间桁架，桁架跨度为72米，两侧台车的位置相对应。活动屋盖采用上弦支承形式，在纵向布置可滑动式刚性系杆，增强桁架的侧向稳定性。屋面采用PTFE膜结构，材料强度高，透光性好，可折叠性能好。膜结构在活动屋盖开合过程中，始终处于张紧状态。活动屋盖为双向对开式，在中间对接处采用密闭防水构造措施，采取防风、沙尘、雨雪措施，实现活动屋盖关闭后的舒适室内环境。

②平行移动式方案，活动屋盖采用双层弓式结构，通过滑移轨道放置于固定屋盖中弦层之上。活动屋盖由四个单元构成，上层两个单元宽度为16米，跨度为74.6米，下层两个单元宽度为16米，跨度为71米。