开合屋面发展历程与应用场景解析:从家庭小院到奥运会体育场

   日期:2025-03-08     来源:网络整理    作者:佚名    浏览:117    
核心提示:20世纪80年代以后的大部分开合屋盖结构思想,来源于1961年美国建成的匹兹堡市民体育场,该结构属于刚性开合屋盖结构,其跨度127m,由八瓣不锈钢屋盖组成。优点:屋盖横向刚度大,整体性好,构造简单,施工方便等;一、屋盖支撑作用长的屋盖结构,在中间设置横向支撑。

开合屋面在日常生活中较为常见。若家中有个小院,天晴时期望享受阳光,下雨时期望遮风挡雨,那么便可在屋顶拉个帘子,此即为简单的开合屋面。此外,在酒店、商场、游泳池等公共场所,随处都能见到它的身影。

20 世纪 50 年代到 70 年代期间,开合屋盖结构得到了发展。其中,以膜折叠的开合方式为主。1954 年,德国学者 Frei Otto 领导的一个工作小组,对开合膜结构进行了开创性的研究和发展。并且,在欧洲利用这种技术建成了许多这种类型的建筑物。

1976 年,这种技术被运用到加拿大蒙特利尔奥运会体育场里。该体育场中央有一个直径为 120 米的开口,面积达到 1.8 万平,形状呈椭圆形。膜屋面是通过悬臂斜柱上悬挂的斜拉索折叠收缩在柱顶的,屋面材料是 PVC 膜材。在 20 世纪 80 年代以前,大多开合屋盖结构都采用这种方式。

大“O”奥林匹克体育场,其屋盖为柔性折叠型开合式。

20 世纪 80 年代之后的大部分开合屋盖结构的思想,源自 1961 年美国建成的匹兹堡市民体育场。此结构属于刚性开合屋盖结构,它的跨度为 127m,由八瓣不锈钢屋盖构成。在那之后,世界上建造了众多的刚性开合屋盖。并且掀起了世界上建造现代大跨开合屋盖结构的新潮流。

Pittsburgh 的 CivicArena 于 1961 年建成。

日本在 1991 年建成了跨度为 136m 的有明体育馆。1993 年建成了直径 222m 的福冈穹顶。这批开合屋盖结构成功建成后,再次引发了世界的广泛关注。世界上相继建成了近二十座带有开合屋盖的大型体育场,还有近十座面积超过 1 万平的大型可展屋盖结构。这些建筑实现了良好的社会效果,其中许多已成为所在地的标志性建筑。

日本福冈穹顶,建成于1993年

开合屋面从结构形式上划分,有刚性开合和柔性开合。刚性开合的受力结构是桁架、网架等刚性钢结构,这些刚性钢结构作为移动屋盖单元,其屋面材料包括膜材料、金属板以及其他轻质材料,通过各单元之间的移动或转动来实现屋面的开合。柔性开合的屋面是膜材等柔性材料钢结构屋盖支撑的作用有哪些,通过张开和收起这种柔性材料来实现屋面的开合。

南通会展中心体育场,刚性开合

TennisStadium Rothenbaum,柔性开合

从开合方式方面可以分为:有滑移式的,有提升式的,有旋转式的,有折叠式的,还有混合式的。为了让大家能更直观地了解各种开合方式的差异,请看下面的示意图。

滑移式开合屋面

提升式开合屋面

旋转式开合屋面

折叠式开合屋面

混合式开合屋面

下面就为大家介绍几个经典的开合屋盖案例。

Mercedes Benz stadium

(梅赛德斯奔驰体育中心)

梅赛德斯奔驰体育场

梅赛德斯奔驰体育场是多功能的体育场。它位于亚特兰大市,旁边是大名鼎鼎的 Levy 穹顶。它是美国国家橄榄球联盟(NFL)亚特兰大猎鹰队的主场,也是美国职业足球大联盟(MLS)亚特兰大联队足球俱乐部的主场。

梅赛德斯奔驰体育场和Levy穹顶合影

体育馆由 HOK 进行设计,历经了三年的时间,花费了 15 亿美元。其设计的最大亮点是可开合屋面,该屋面的设计理念来源于猎鹰翅膀。屋面属于刚性旋转型开合屋面,由八片刚性结构单元所构成,运用的是空间桁架结构体系,上部覆盖着 ETFE 充气膜。开启时,各个单体沿着各自的轨道同步进行移动,整个开合过程宛如相机光圈,每次开启仅需 8 分钟。

奔驰体育场的屋顶是可伸缩的,它采用了很个性化的设计元素,而不是传统意义上只考虑实用功能的顶盖。这种屋顶和其他体育设施上的可活动屋顶相比,有颠覆性的改变。设计团队的灵感源自鹰隼翅膀的形态,同时参考了亚特兰大猎鹰队的队标,对其形态进行改变并应用到顶盖设计中。于是,体育场拥有了如今人们所看到的八片三角形屋顶,这些屋顶将运动场围合起来,并且能够沿着各个轨道同步移动。这种设计使得顶棚能够像照相机光圈一样打开或闭合。透明立面上的颜色很容易因为外部光线的变化而变化。

联邦德国有一座 1972 年建造的 800 平米游泳池。这座游泳池采用了开合屋盖,在屋面拱结构间铺设了骨架膜。建成三年后,开始出现渗漏现象。到了第五年,漏水情况变得严重,严重到无法开合的程度。最终,膜材和张拉索全部损坏,整个结构被报废。

梅赛德斯奔驰体育场鸟瞰

梅赛德斯奔驰体育场内部

华沙的国家体育馆是 National Stadium。

华沙国家体育馆

华沙国家体育馆位于波兰华沙。它主要被用于举办足球比赛钢结构屋盖支撑的作用有哪些,并且是波兰国家足球队的主场。该球场拥有 58,500 个座位,是波兰全国范围内最大的足球场。体育场从 2008 年开始进行兴建,在 2011 年 11 月完工。

体育场的结构分成两个部分。看台是混凝土预制结构。看台上方的屋面由钢索和织物薄膜构成。屋面由独立钢柱和斜向张拉环来支承。内侧屋面是移动式薄膜顶棚。展开后的内侧屋面覆盖在整个赛场上空。赛场正上方设有媒体箱。媒体箱由四组屏幕构成。媒体箱可为分布在看台各个角落的坐席提供理想的观赏视角。上层看台由十二座拱形单跑楼梯连接。建筑外立面使用阳极氧化处理的金属网板,这种透明镶板将内部空间的保温表皮覆盖住,同时让楼梯清晰地显露出来。体育场的外立面呈现出波兰国旗的红白两色,其具有地标性特质,给人们留下了深刻的印象。

TOYOTA Stadium(丰田体育场)

屋盖体系分类

两种屋盖:无檩屋盖和有檩屋盖。

屋面采用轻型材料如石棉瓦、瓦楞铁、压型钢板和铁丝网水泥槽板等时为有檩屋盖。在这种情况下,屋面荷载需通过檩条,然后传递给屋架(图 3-3)。

优点:构件重量轻,用料省;

缺点:屋盖构件数量较多,构造较复杂,整体刚度较差。

无檩屋盖:屋面荷载直接通过大型屋面板传递给屋架。

优点:屋盖横向刚度大,整体性好,构造简单,施工方便等;

缺点:屋盖自身的重量较大。这不利于抗震。这种屋盖多用于有桥式吊车的厂房屋盖中。

屋盖支撑体系

一、屋盖支撑作用

- 便于进行屋盖的安装与施工。

屋架是屋盖的主要承重结构。需要借助支撑来连接屋架。对于长的屋盖结构,要在中间设置横向支撑。

屋架弦杆的侧向支承点属于横向支撑,它能减小弦杆在平面外的计算长度,还能减小在动力荷载作用下屋架平面外的受迫振动。

屋盖支撑会把风荷载传递给房屋的下部支承结构,这些风荷载作用于山墙;屋盖支撑也会把悬挂吊车水平荷载传递给房屋的下部支承结构;屋盖支撑还会把地震作用传递给房屋的下部支承结构。

钢屋架安装时,第一步是吊运带有横向支撑的两榀屋架,接着把支撑和檩条与这两榀屋架连接起来,使其形成稳定的体系,之后再吊运其他屋架并与之前吊运的屋架相连。

屋盖支撑布置:

五种屋盖支撑分别为:有上弦的横向水平支撑;有下弦的横向水平支撑;有下弦的纵向水平支撑;垂直支撑;系杆。

今日商家推荐

今日商机推荐

 
打赏
 
更多>同类资讯

推荐热播视讯

推荐视频

    Copyright © 2017-2021  二手钢结构网  版权所有  
    Powered By DESTOON 鄂ICP备2025106939号-1