盱眙奥体中心游泳馆开合式屋顶介绍

摘要：介绍开闭式屋顶在游泳馆中的应用，阐述了机械台车的设计与屋顶钢结构的受力分析，以及电气控制的基本应用。
作者：耿欣 张艳琪

一、引言

        近年来，随着建筑空间观念的日益深化以及科学技术能力的不断提升，开闭式屋顶结构的运用愈来愈加广泛。而可开启式屋顶因具有不受环境、气候影响，以及拉近了人在建筑物内与自然的距离，改变了建筑物内的小环境与自然中的大环境的气候差异等等优点，也不断被人们所接受。

        目前，世界上已有大量建筑采用可开启式屋顶结构，国内具有代表性的建筑有南通体育场、上海旗忠森林网球场等等。

        本文作者有幸参与了江苏省盱眙县奥体中心游泳馆的可开启式屋顶的设计与安装调试工作，所以此文仅只对项目本身做一介绍，以期对我国可开闭屋盖体育设施的建设提供一点参考。

二、项目简介

        本工程为盱眙县奥体中心新建游泳馆工程，位于盱眙县奥体中心内，结构为钢结构、混凝土混合结构。其中屋面系统共有两部分，固定屋面和活动屋面，其中活动屋面为桁架式曲面管结构，其刚度相对较差，极易变形。保证活动屋面在运动过程中的姿态与轨迹是动力设备在安装及制造过程中主要控制的重点和难点。此工程是开闭顶工程在国内的体育场馆中的再次体现。

三、屋面钢结构

        屋面北高南低，高差22米，钢结构跨度59米，长60米。整体屋面共分4个部分，均为管行架结构。其中两个固定屋面在两侧，上覆盖铝合金屋面板。两个活动屋面可沿南北方向直线运动，上覆盖铝合金屋面板以及玻璃，以加强室内采光。

        钢结构活动屋盖跨度为59m，覆盖面积59mX16.8m，共两片。落地端为固定铰支座，柱顶为滑动铰支座。

        钢结构固定屋盖跨度为53m，覆盖面积53mX17.95m，共两片。落地端为固定铰支座，柱顶为滑动铰支座。

四、动力驱动设计

        两个活动屋面分别由6台机械台车承载，沿两条平行钢轨运动。每侧3台机械台车行驶在QU100钢轨上面。其中每个活动屋盖有4部台车为被动台车，位于屋架的4个角，另外2部台车为主动台车，位于屋架的中间。每台主动台车配有2个1.5KW的马达，马达减速机通过链轮机构，输出动力来驱动台车运动，以达到开闭屋顶的功能。

        整体架构为单边双轮结构，配以导向轮，以保证台车在路轨上行驶。屋架承重支座位于台车正中间，以均分竖向力到两个承重轮上。支座由一根滑动轴与台车相连，以保证屋架在卸载过程中屋架与台车的侧向位移。屋架的变形（主要是因温度气候变化而引起的钢结构变形）将主要由7轴（柱顶端）的台车支座的滑移来平衡。

五、屋顶开闭的电气控制

        开闭动作采用自动化方式完成。控制系统采用西门子PLC及profibus总线架构，如图所示：

        电机由变频器驱动，可以调节屋顶运动的速度，也可控制屋顶启动和制动的加速与减速。台车的运动速度由安装在被动台车轮轴上的旋转编码器测量而得，从而使系统即时可知屋顶开合的速度与位置。

        为了保证屋顶的安全开闭，控制系统中加入了风速检测与报警系统。当风速超过限值时，屋顶将禁止运动。屋顶到位后，有插销紧固装置锁定屋顶，以保证安全。

六、屋顶开闭的电气控制

        本工程造型新颖，设计巧妙，移动式的屋顶给人带来新的感官，加强了室内观众与外界的联系，充分感受到阳光与自然的气息。体现出了建筑的重要性与标志性，同时也完全保证了屋顶的安全。本工程在开闭式结构的应用中又增加了一个新的例证。希望能为今后开闭式结构的项目积累更多的经验，更大的推广这种新的应用！