國外開合屋蓋實(shí)例

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1、國外開合屋蓋實(shí)例佛羅里達(dá)馬林魚大聯(lián)盟棒球隊在眾多的建筑師的幫助下，決定建造一個世界級的球場，它將擁有可伸縮屋頂以及有趣而且相當(dāng)具有現(xiàn)代氣息的建筑外形。新建的球場擁有37000個座位，從經(jīng)典球場構(gòu)架出發(fā)，又融合了幾個最近建成的棒球場的特點(diǎn)。重達(dá)6814噸的可移動屋蓋由三個獨(dú)立的可滾動段組成。根據(jù)Tekla的BIM模型，較低的東西兩側(cè)每側(cè)面板重量為1602噸，分別由三榀桁架組成；中部的六榀桁架重量為3610噸。當(dāng)屋蓋閉合時，東西側(cè)面板與合攏的屋蓋外形相匹配，能夠完全封閉球場（見圖1、2）。球場封閉時可以保護(hù)球員和觀眾，使用大量的空調(diào)系統(tǒng)制冷。當(dāng)球場的天然草地需要大自然的陽光雨水時，所有的面板縮回到

2、西面第一排的看臺線上。圖1?屋蓋和支撐軌道結(jié)構(gòu)的平面圖2?屋蓋和支撐軌道結(jié)構(gòu)的立面（低屋蓋和體育館沒有顯示）屋蓋桁架并不如人們所期望的那樣垂直于軌道運(yùn)行，而是傾斜了o。為什么要傾斜呢？這與體育場建筑軌道系統(tǒng)有直接的聯(lián)系，特別是屋頂軌道運(yùn)行路徑平行于南北側(cè)的道路。場地的幾何形狀和座位的碗狀排列可以創(chuàng)造出觀賞本壘打的最佳效果。將屋面板設(shè)計成為傾斜于屋蓋軌道的狀態(tài)可以營造出一個更有活力的外觀，并且提高光照量。同時，它也調(diào)整平行桁架的位置到第三條看臺線。如圖3所示，屋蓋桁架為拱形。經(jīng)典的拱形結(jié)構(gòu)是非常有效的，但是這種結(jié)構(gòu)需要支座提供足夠的反力來抵抗巨大的內(nèi)力。這種結(jié)構(gòu)的屋蓋支撐力增加以后，需要更大質(zhì)量

3、的橋墩和相應(yīng)的基礎(chǔ)來抵抗沿屋頂軌道支撐結(jié)構(gòu)的橫向拱推力負(fù)荷。屋蓋部分結(jié)構(gòu)工程負(fù)責(zé)方WalterPMoore(WPM)以及屋蓋滑動系統(tǒng)專業(yè)工程師一起，策劃了一個方案，使得拱形的桁架也可以像梁一樣彎曲，同時也保證屋蓋結(jié)構(gòu)能夠承受熱能和颶風(fēng)作用力的考驗(yàn)。大量的結(jié)構(gòu)構(gòu)件和重型鉸鏈通過設(shè)計組裝成為“四桿鏈接”。這一結(jié)構(gòu)安裝在南部傳輸結(jié)構(gòu)的頂部。每個屋頂?shù)蔫旒芏歼B接到這些平行旋轉(zhuǎn)鏈接的頂部，允許桁架在任意方向的位移達(dá)到2英尺7.5英寸（見圖4）。圖3?屋蓋桁架剖面圖、支撐系統(tǒng)和支撐軌道結(jié)構(gòu)視圖圖4?“四桿鏈接”顯示了南端結(jié)構(gòu)的運(yùn)動范圍利用軋輥WPM工程師在初步建造規(guī)劃中，采用四個臨時支撐塔在跨度方向支撐桁

4、架。這個支撐計劃是通過五個部分將桁架固定到地面上，固定點(diǎn)在幾個支撐塔中間。屋頂結(jié)構(gòu)復(fù)雜且不對稱，通過四桿鏈接來支撐整個系統(tǒng)，需要在三個方向上都能建造和架設(shè)弧形的復(fù)雜屋面。結(jié)構(gòu)個別工作點(diǎn)在豎直方向上允許18英寸的偏轉(zhuǎn)，朝南方向允許9英寸（和四桿鏈接一樣），朝東和朝西方向?yàn)?英寸（取決于面板）。作為鋼結(jié)構(gòu)詳圖設(shè)計的一部分，一個復(fù)雜的三維控制圖被用來進(jìn)行桁架安裝時的定位和排列。結(jié)構(gòu)內(nèi)部由Tekla建模人員和LPR前期建造工程師協(xié)同工作，在鋼結(jié)構(gòu)桁架構(gòu)件中預(yù)留了對齊控制的“洞”。這些孔洞是為了測量位置和角度而預(yù)留的。一旦詳圖完成，包含所有理論測量三向位置的全面電子表格系統(tǒng)即被建立。這些數(shù)據(jù)將和WPM提

5、供的撓度數(shù)據(jù)相結(jié)合，為施工各階段提供信息。臨時支撐系統(tǒng)不僅要承擔(dān)桁架的重量，同時還需要抵抗可能存在的颶風(fēng)季時颶風(fēng)作用的影響。由于所處海拔的影響（250英尺），這種臨時結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定通常是由索來完成的。在這種情況下，LPR利用預(yù)制塔，將其變?yōu)樗较蜃鳛榭蚣苁褂?，來穩(wěn)定豎向支撐構(gòu)件。臨時支撐框架很好的利用了北面高軌抵御風(fēng)荷載的能力。這些臨時支撐框架也被作為方便、安全的通道，以供工人在支撐間行走使用（見圖3）。邁阿密的基本設(shè)計颶風(fēng)風(fēng)速為每小時146英里，而美國其他區(qū)域大部分設(shè)計風(fēng)速為每小時90英里。這就導(dǎo)致了結(jié)構(gòu)的瞬時風(fēng)壓要比一般設(shè)計高出263%。LPR與KL&A工程師簽訂了合約，進(jìn)行節(jié)點(diǎn)分析和屋面支撐

6、系統(tǒng)及相關(guān)臨時基礎(chǔ)的設(shè)計。設(shè)計颶風(fēng)情況下的支撐系統(tǒng)并非易事。LPR打算利用其已經(jīng)設(shè)計完成的支撐系統(tǒng)來承受結(jié)構(gòu)的最終負(fù)荷。但每小時146英里的風(fēng)速不僅對屋蓋結(jié)構(gòu)造成很大的水平力，對支撐結(jié)構(gòu)本身也有很大的作用。KL&A的工程師利用SDS/23DBIM建模系統(tǒng)完成了所有詳盡的支撐系統(tǒng)計算。這一系統(tǒng)出現(xiàn)后，支撐結(jié)構(gòu)的設(shè)計能力得到顯著加強(qiáng)。Bliss&Nyitray有限公司負(fù)責(zé)從基礎(chǔ)到體育場的結(jié)構(gòu)設(shè)計，包括大量的高架混凝土梯形箱梁用來支撐屋頂軌道（見圖3）。移動屋頂本身的結(jié)構(gòu)設(shè)計承包給WPM以及UNI系統(tǒng)。在這個項(xiàng)目中，總承包商Hunt/Moss以及業(yè)主允許LPR和WPM以及UNI系統(tǒng)自由對話，任何有可

7、能改變工作范圍的討論可以通過信息請求來完成（RFI）。早期的討論促成了WPM的SAP2000屋蓋結(jié)構(gòu)模型傳送給LPR和KL&A。這些模型在隨后的分析和支撐設(shè)計，以及詳圖設(shè)計中被廣泛使用。LPR和設(shè)計師們都曾多次討論過屋蓋系統(tǒng)，后來的建造計劃完全符合設(shè)計預(yù)期。在最終的建造計劃完成以后，WPM完成并共享了屋蓋結(jié)構(gòu)在各個階段的變形數(shù)據(jù)。據(jù)我們所知，在建造業(yè)中，通常會從支撐上移去屋面板。因?yàn)殍旒茏冃尾粌H朝