開合屋蓋結構（Retractable Roof Structure）是一種在很短時間內部分或全部屋頂結構可以移動或開合的結構形式，它使建筑物在屋頂開啟和關閉兩個狀態下都可以使用。由于膜材料輕質高強的特性，一般大規模開合屋頂的結構都是鋼結構和索結構，上鋪膜材料或輕型板材。屋蓋系統分成若干個單元片，通過單元片的移動、轉動，使之各片之間搭接、迭放來實現屋蓋的開合。

      與固定式屋蓋相比開合屋蓋在技術上有很多特殊的問題必須慎重對待，如在結構形狀不斷改變的條件下設計荷載尤其是風荷載以及結構運動產生的沖擊效應的評估與選擇，屋蓋走行部及軌道設計，屋蓋運行故障檢測及排除措施，屋蓋的監控與安全保障系統設置等。為了經濟安全，移動結構構造應簡單并盡量輕型化；屋蓋開啟或關閉過程一般控制在20-25分鐘，為盡量減少沖擊力，應控制開始或停止時間在l-2分鐘；應裝置地震傳感器和風速儀，當超過特大風速和地震強度時，開關系統應能判別，以調整整個系統不會超載；屋蓋應按裝電視攝像及超聲波傳感系統，以便及時發現故障原因；控制裝置設計應有富余，當裝置的任何部分失靈時不至于整個系統失靈，為此應用一種雙控制系統，既能自動也能手動；在開合功能失靈時，應能保障整個屋蓋結構的安全。在已建成的開合結構中不乏打開合不上、合上開不了的例子，更有一些開合結構因開合功能故障最終不得不改為固定屋蓋。這說明開合結構確實是一種技術性很強的結構形式，對設計和施工都有很高的要求。

開合結構的開合方式有以下幾種類型：

      1．水平移動

      單純通過屋蓋水平移動形成開合。

      2．重疊方式

      又可細分為：

      （1）水平重疊，通過數段屋蓋水平重疊搭接形成開合；

      （2）上下重疊，將屋蓋上下分成數段，底段固定，上面幾段可上下滑動形成開合；

      （3）回轉重疊，通過數塊屋蓋回轉重疊形成開合；

      （4）水平回轉移動重疊，既有水平移動又有回轉移動，最后重疊搭接形成開合。

　 3．折疊方式

　 又可細分為：

　 （1）水平折疊，構件水平方向折疊形成開合；

　 （2）回轉折疊，構件水平回轉折疊形成開合；

　 （3）上下折疊，一般采用膜屋面，類似于折疊傘，通過吊起或放下屋面形成開合。

      4．混合方式

      上述這些開合方式的組合。

      對一個開合結構工程的評價是多方面的，應依據具體結構的功能及規模等進地，如屋蓋開啟狀態下的開啟、天空形狀、屋蓋形狀、屋蓋陰影、亮度對比，屋蓋關閉后的屋蓋形狀、屋蓋性能、屋蓋的耐久性、屋蓋的開合方式、屋蓋走行部的運轉，工程費用高低、施工難度、建筑面積及工程占地面積等都應是開合結構評價的主要內容。

      由于開合結構造價較高、施工難度大、以及其圍護管理要求很高，所以在大跨度建筑中這種結構用的很少。但目前僅有的幾座大型開合結構都產生了廣泛的影響，造成過轟動效應，有的已經成為其所在城市的標志。

案例：

      1961年建成的美國匹茲堡會堂是世界上第一座大型開合結構，平面設計成圓形，直徑127m，建筑高度33m，采用回轉式開合屋蓋，屋蓋分8塊，開啟率為75％，觀眾席朝向街區，隨著屋蓋的慢慢開啟，街區的樓群輪廓可浮現在觀眾面前。加拿大蒙特利爾奧林匹克體育場1976年就完成了看臺部分的施工，但因為經濟問題開合屋蓋結構直到1987年才竣工，屋蓋采用上下折疊開合方式，開口部位長徑180m，短徑120m，面積18，000m2，呈橢圓形。1989年建成的加拿大多倫多天空穹頂（Sky Dome），一度是世界上跨度最大的開合結構，屋頂直徑205m，覆蓋面積32374m2，為平行移動和回轉重疊式的空間開合鋼網殼結構。整個屋蓋由四塊單獨鋼網殼組成，其中三塊可以移動，中間部分為兩塊筒狀網殼，可水平移動，兩端為兩塊四分之一球殼，其中一塊固定，一塊可旋轉移動 1800。屋蓋開啟后91％的座位可露在外面，賽場面積開啟率可達100％，開閉時間約20分鐘。天空穹頂與著名的多倫多CN塔相臨，屋蓋開啟后呈現在觀眾面前的是安大略湖和以高553m的CN塔為背景的空間多彩景色。當今世界規模及跨度最大的開合結構是跨度（直徑）222m的日本福岡體育館。該館于1993年3月建成，建筑面積 72740 m2，是 1995年在福岡舉行的世界大學生運動會的主會場。屋蓋由三片網殼組成，最下一片固定，中間及上面兩片可沿著圓的導軌移動，因此開合方式為回轉重疊式，全部開啟后可呈1250的扇形開口。各片網殼均為自支承，為避免在開合過程中振幅特別大的頂部引起裝飾材料互相碰撞，在屋頂中心設置液壓阻尼器減震。屋蓋移動的軌道上裝有地震儀，當地震儀接收到超過50gal（0.5m/s2）的加速度時，能自動停止移動。值得一提的是這么大工程僅用了兩年多的時間。

掃碼關注公眾號

szfl1680