一种开合屋盖结构的制作方法

[0001]
本实用新型涉及建筑结构技术领域，尤其是涉及一种开合屋盖结构。


背景技术：

[0002]
近年来，随着国内空间结构事业的发展，人们对大型公共建筑尤其是体育及文化建筑的室内环境体验和使用功能提出了更多的要求。带有开合屋盖的建筑是一种较为新颖的建筑形式，它可以将之前传统的室内空间和室外空间的界限打破，此类建筑形式既可以让使用者在晴天时享受到阳光和空气，也可以避免风雨天气对场地正常使用功能的影响，可以达到全天候的使用需求。
[0003]
开合屋盖结构不同于传统的空间结构，其必须严格控制台车的运行轨道的变形来保证活动屋盖的正常运行。开合屋盖结构通常包括两部分：固定屋盖结构和上部活动屋盖结构。由于建筑功能布置要求，上部活动屋盖的轨道可能布置在轨道屋盖结构上，轨道位置会发生比较大的变形。此时，就需要探索新的结构体系，在控制固定屋盖结构的变形的同时，保证建筑室内效果的简洁，以适应越来越多变的建筑造型和功能布置。


技术实现要素：

[0004]
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种结构传力效率高、结构整体静力刚度好、建筑效果简洁的开合屋盖结构。
[0005]
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
[0006]
一种开合屋盖结构，包括连接于外界支撑结构的固定屋盖结构以及设于固定屋盖结构上，并可在固定屋盖结构上进行活动开合的活动屋盖结构，所述固定屋盖结构包括三管鱼腹式空间桁架及垂直设于三管鱼腹式空间桁架上的多组张弦梁，所述三管鱼腹式空间桁架与所述张弦梁连接外界支撑结构，所述张弦梁的撑杆呈面外v 型布置，所述活动屋盖结构的上端活动支撑于所述三管鱼腹式空间桁架上，所述活动屋盖结构的下端支承于下部台车上，所述下部台车连接外界支撑。
[0007]
优选地，所述三管鱼腹式空间桁架的顶部设有轨道梁，所述活动屋盖结构的上端通过上部台车连接于轨道梁上，所述轨道梁的顶部和两个侧边分别设有用以辅助上部台车运行的轨道。
[0008]
优选地，所述活动屋盖结构为弧形钢架结构。
[0009]
优选地，所述三管鱼腹式空间桁架与撑杆呈面外v型布置的张弦梁为垂直正交布置。
[0010]
优选地，所述张弦梁的部分撑杆与三管鱼腹式空间桁架的部分腹杆为共用构件。
[0011]
优选地，所述张弦梁的下弦柔性拉索与所述三管鱼腹式空间桁架的下弦杆采用索夹节点连接，所述三管鱼腹式空间桁架的下弦杆不断开，所述张弦梁的下弦柔性拉索从下弦杆的下方穿过。
[0012]
优选地，弧形钢架结构的活动屋盖结构的刚架截面为变截面矩形钢管。
[0013]
优选地，所述轨道梁通过第二竖向构件连接所述三管鱼腹式空间桁架。
[0014]
优选地，所述三管鱼腹式空间桁架与所述张弦梁通过第一竖向构件连接外界支撑结构。
[0015]
优选地，所述索夹节点包括上、下可拆卸连接的索夹上盖板与索夹下盖板，二者连接处对应位置分别设有凹槽，二者的凹槽共同构成用以安装下弦柔性拉索的过索孔，所述索夹上盖板的顶部设有连接板，所述连接板设有用以连接下弦杆的连接孔。
[0016]
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
[0017]
一、本实用新型在活动屋盖结构的轨道梁的下方采用一道三管鱼腹式空间桁架来直接承担活动屋盖结构传到固定屋盖结构上的荷载，三管鱼腹式空间桁架与撑杆呈面外v型布置的张弦梁垂直正交布置，撑杆采用面外v型布置可以有效改善张弦梁整体的面外稳定性，而带有拉索的张弦梁与三管鱼腹式空间桁架结构形成双向受力的空间整体，结构效率高，保证了下部固定屋盖结构部分的刚度，开合屋盖运行过程中轨道的变形差可以满足变形限制要求，可保证活动屋盖结构的正常开闭运行；
[0018]
二、本实用新型的活动屋盖结构的上端支撑于固定屋盖结构上，下端支承于下部台车上，固定屋盖结构的三管鱼腹式空间桁架与张弦梁之间垂直布置，且三管鱼腹式空间桁架和撑杆面外型布置的张弦梁都通过第一竖向构件连接于外界支撑结构，活动屋盖结构为连续的弧形刚架结构，减少了建筑室内的构件布置数量，保证了建筑室内效果的简洁；
[0019]
三、张弦梁的下弦柔性拉索与三管鱼腹式空间桁架的下弦杆采用特殊设计的索夹节点进行连接，其中三管鱼腹式空间桁架的下弦杆不断开，拉索从其下方穿过，可保证三管鱼腹式空间桁架下弦杆的整体性；
[0020]
四、活动屋盖结构的上端通过第二竖向构件连接于上部台车，轨道梁的顶部和两个侧边为上部台车运行各布置一道标准轨道，顶部布置的轨道主要承受来自上部台车的竖向反力，侧面布置的轨道主要承受来自上部台车的水平反力，活动屋盖结构的下端直接连接于下部台车，可保证活动屋盖结构的连接稳定性。
附图说明
[0021]
图1为实施例中开合屋盖结构的结构示意图；
[0022]
图2为实施例中三管鱼腹式空间桁架与张弦梁的连接关系结构图；
[0023]
图3为实施例中屋盖开合区域及开合方向的平面示意图；
[0024]
图4为实施例中固定屋盖结构的荷载传力路径示意图；
[0025]
图5为实施例中张弦梁的拉索与三管鱼腹式空间桁架的下弦杆的连接节点的立面结构示意图；
[0026]
图6为连接节点的的主视结构示意图；
[0027]
图7为连接节点连接下弦柔性拉索情况下的侧视结构示意图；
[0028]
图8为连接节点连接下弦柔性拉索情况下的俯视结构示意图；
[0029]
图9为实施例中上部台车的立面结构示意图；
[0030]
图10为上部台车的主视结构示意图；
[0031]
图11为上部台车的侧视结构示意图；
[0032]
图12为上部台车的俯视结构示意图；
[0033]
图13为实施例中活动屋盖主结构与上部台车的连接关系示意图；
[0034]
图14为实施例中下部台车的立面结构示意图；
[0035]
图15为下部台车的主视结构示意图；
[0036]
图16为下部台车的侧视结构示意图；
[0037]
图17为下部台车的俯视结构示意图；
[0038]
图18为实施例中开合屋盖结构的整体结构轴测图；
[0039]
图中标号所示：
[0040]
1、第一竖向构件，2、第二竖向构件，3、三管鱼腹式空间桁架，4、张弦梁， 5、活动屋盖主结构，6、轨道梁，7、上部台车，8、下部台车，9、外界支撑结构， 10、固定屋盖结构，11、索夹上盖板，12、索夹下盖板，13、高强螺栓，14、过索孔，15、连接板，31、上弦杆，32、腹杆，33、下弦杆，41、刚性构件上弦，42、下弦柔性拉索，43、撑杆，71、顶部轨道，72、侧向轨道。
具体实施方式
[0041]
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。显然，所描述的实施例是本实用新型的一部分实施例，而不是全部实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其他实施例，都应属于本实用新型保护的范围。
[0042]
实施例
[0043]
本实用新型涉及一种开合屋盖结构，包括固定屋盖结构和活动屋盖结构5，活动屋盖结构5的上端支撑于固定屋盖结构上，下端支承于下部台车8上。本实施例中的开合屋盖结构属于活动屋盖结构的上端台车轨道位于下部固定屋盖结构跨中的情况。
[0044]
固定屋盖结构包括三管鱼腹式空间桁架3和四组张弦梁4，三管鱼腹式空间桁架3包括两根并排设置的上弦杆31、多根腹杆32和一根下弦杆33，多根腹杆32 等间隔设于上弦杆31与下弦杆33之间，下弦杆33为向下凸出的圆弧杆结构，上弦杆31为直杆，上弦杆31的端部与下弦杆31的端部相连接，上弦杆31、腹杆32、下弦杆33构成鱼腹式桁架结构。
[0045]
三管鱼腹式空间桁架3与各组张弦梁4之间垂直布置，张弦梁4是由刚性构件上弦41、下弦柔性拉索42、中间连以撑杆43形成的混合结构体系，撑杆43以面外v型设置。每组张弦梁4的刚性构件上弦41架设在上弦杆31上。每组张弦梁4 的一部分撑杆同时也是三管鱼腹式空间桁架3的腹杆，因此，四组面外v撑的张弦梁4的撑杆高度有两种。如图2所示，张弦梁4的部分撑杆43(可以为一根或多根)同时架设于三管鱼腹式空间桁架3的腹部中作为其腹部的支撑杆，部分撑杆 43作为张弦梁4与三管鱼腹式空间桁架3的共用构件。三管鱼腹式空间桁架3和撑杆面外v型布置的张弦梁4都通过第一竖向构件1连接于外界支撑结构9。活动屋盖结构5为连续的弧形刚架结构，刚架截面为变截面矩形钢管，活动屋盖结构5 的弧形刚架的上端通过上部台车7连接于轨道梁6上，弧形刚架的下端通过下部台车8连接于外界支撑上；轨道梁6通过第二竖向构件2连接于三管鱼腹式空间桁架 3上。
[0046]
如图3所示，下部固定屋盖结构所在区域为58x60m的大跨度空旷区域，固定屋盖结构区域跨中会产生比较大的挠度，可能会对活动屋盖结构的正常开闭产生影响。同时，若开合屋盖结构应用的场馆室内净高较低，若采用竖向刚度较好的网架或桁架等空间结构体系，室内交错复杂的构件会对建筑室内效果和净高产生很大的影响。基于此，本实用新型在
活动屋盖结构5的轨道梁6的下方对应设置一道三管鱼腹式空间桁架3来直接承担活动屋盖结构5传到固定屋盖结构上的荷载。此荷载的传递路径如图4所示，一部分直接通过三管鱼腹式空间桁架3两端的第一竖向构件1传到外界支撑结构9(即混凝土框架结构)，另外一部分传递到与三管鱼腹式空间桁架3垂直布置的张弦梁4上，然后再通过第一竖向构件1传到外界支撑结构 9(即混凝土框架结构)。三管鱼腹式空间桁架3与撑杆面外v型布置的张弦梁4 垂直正交布置，形成双向受力的整体，保证了下部固定屋盖结构部分的刚度，开合屋盖运行过程中轨道的变形差可以满足变形限制要求。此外，固定屋盖结构中的张弦梁4的撑杆采用面外v型布置可以有效改善张弦梁4整体的面外稳定性。活动屋盖结构5与固定屋盖结构的整体结构示意图见图18。
[0047]
为了保证三管鱼腹式空间桁架下弦的整体性，张弦梁4的下弦柔性拉索42与三管鱼腹式空间桁架3的下弦杆33采用特殊设计的索夹节点进行连接，其中三管鱼腹式空间桁架3的下弦杆33不断开，下弦柔性拉索42从其下方穿过，索夹节点详图见图5，包括上、下设置并连接的索夹上盖板11与索夹下盖板12，二者的边缘处通过高强螺栓13连接，中心对应位置分别设有凹槽，二者的凹槽共同构成过索孔14，用于安装下弦柔性拉索42。索夹上盖板11的顶部设有连接板15，连接板15设有连接孔，用于连接三管鱼腹式空间桁架3的下旋杆33。
[0048]
活动屋盖结构5的上端通过第二竖向构件2连接于上部台车7(见图9)。在轨道梁6的顶部和两个侧边为上部台车7运行各布置一道标准轨道。顶部布置的轨道主要承受来自上部台车7的竖向反力，侧面布置的轨道主要承受来自上部台车7 的水平反力(连接关系详见图13)。活动屋盖结构5的下端直接连接于下部台车8 (见图14)。上部台车7及下部台车8均由法兰连接盘，台车主体钢架，竖向承重轮以及侧向导向轮组成，上部台车7和下部台车8为现有技术，在此不过多赘述。
[0049]
本实用新型在活动屋盖结构的轨道梁的下方采用一道三管鱼腹式空间桁架来直接承担活动屋盖结构传到固定屋盖结构上的荷载，三管鱼腹式空间桁架与撑杆呈面外v型布置的张弦梁垂直正交布置，撑杆采用面外v型布置可以有效改善张弦梁整体的面外稳定性，而带有拉索的张弦梁与三管鱼腹式空间桁架结构形成双向受力的空间整体，结构效率高，保证了下部固定屋盖结构部分的刚度，开合屋盖运行过程中轨道的变形差可以满足变形限制要求，可保证活动屋盖结构的正常开闭运行。
[0050]
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的工作人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到各种等效的修改或替换，这些修改或替换都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以权利要求的保护范围为准。