【2017年整理】国外开合屋盖实例.doc

国外开合屋盖实例佛罗里达马林鱼大联盟棒球队在众多的建筑师的帮助下，决定建造一个世界级的球场，它将拥有可伸缩屋顶以及有趣而且相当具有现代气息的建筑外形新建的球场拥有37000个座位，从经典球场构架出发，又融合了几个最近建成的棒球场的特点 重达6814吨的可移动屋盖由三个独立的可滚动段组成根据 Tekla 的 BIM 模型，较低的东西两侧每侧面板重量为1602吨，分别由三榀桁架组成；中部的六榀桁架重量为3610吨当屋盖闭合时，东西侧面板与合拢的屋盖外形相匹配，能够完全封闭球场（见图1、2） 球场封闭时可以保护球员和观众，使用大量的空调系统制冷当球场的天然草地需要大自然的阳光雨水时，所有的面板缩回到西面第一排的看台线上图1  屋盖和支撑轨道结构的平面图2  屋盖和支撑轨道结构的立面（低屋盖和体育馆没有显示）屋盖桁架并不如人们所期望的那样垂直于轨道运行，而是倾斜了 o为什么要倾斜呢？这与体育场建筑轨道系统有直接的联系，特别是屋顶轨道运行路径平行于南北侧的道路场地的几何形状和座位的碗状排列可以创造出观赏本垒打的最佳效果将屋面板设计成为倾斜于屋盖轨道的状态可以营造出一个更有活力的外观，并且提高光照量。

同时，它也调整平行桁架的位置到第三条看台线如图3所示，屋盖桁架为拱形经典的拱形结构是非常有效的，但是这种结构需要支座提供足够的反力来抵抗巨大的内力这种结构的屋盖支撑力增加以后，需要更大质量的桥墩和相应的基础来抵抗沿屋顶轨道支撑结构的横向拱推力负荷屋盖部分结构工程负责方 Walter P Moore(WPM)以及屋盖滑动系统专业工程师一起，策划了一个方案，使得拱形的桁架也可以像梁一样弯曲，同时也保证屋盖结构能够承受热能和飓风作用力的考验大量的结构构件和重型铰链通过设计组装成为“四杆链接” 这一结构安装在南部传输结构的顶部每个屋顶的桁架都连接到这些平行旋转链接的顶部，允许桁架在任意方向的位移达到2英尺7.5英寸（见图4） 图3  屋盖桁架剖面图、支撑系统和支撑轨道结构视图图4  “四杆链接”显示了南端结构的运动范围利用轧辊WPM 工程师在初步建造规划中，采用四个临时支撑塔在跨度方向支撑桁架这个支撑计划是通过五个部分将桁架固定到地面上，固定点在几个支撑塔中间屋顶结构复杂且不对称，通过四杆链接来支撑整个系统，需要在三个方向上都能建造和架设弧形的复杂屋面结构个别工作点在竖直方向上允许18英寸的偏转，朝南方向允许9英寸（和四杆链接一样） ，朝东和朝西方向为6英寸（取决于面板） 。

作为钢结构详图设计的一部分，一个复杂的三维控制图被用来进行桁架安装时的定位和排列结构内部由Tekla 建模人员和 LPR 前期建造工程师协同工作，在钢结构桁架构件中预留了对齐控制的“洞” 这些孔洞是为了测量位置和角度而预留的一旦详图完成，包含所有理论测量三向位置的全面电子表格系统即被建立这些数据将和 WPM 提供的挠度数据相结合，为施工各阶段提供信息临 时 支 撑 系 统 不 仅 要 承 担 桁 架 的 重 量 ， 同 时 还 需 要 抵 抗 可 能 存 在 的 飓 风 季 时 飓 风 作用 的 影 响 由 于 所 处 海 拔 的 影 响 （ 250英 尺 ） ， 这 种 临 时 结 构 的 稳 定 通 常 是 由 索 来 完 成 的 在 这 种 情 况 下 ， LPR 利 用 预 制 塔 ， 将 其 变 为 水 平 向 作 为 框 架 使 用 ， 来 稳 定 竖 向 支 撑 构 件 临 时 支 撑 框 架 很 好 的 利 用 了 北 面 高 轨 抵 御 风 荷 载 的 能 力 这 些 临 时 支 撑 框 架 也 被 作 为方 便 、 安 全 的 通 道 ， 以 供 工 人 在 支 撑 间 行 走 使 用 （ 见 图 3） 。

迈阿密的基本设计飓风风速为每小时146英里，而美国其他区域大部分设计风速为每小时90英里这就导致了结构的瞬时风压要比一般设计高出263%LPR 与 KL&A 工程师签订了合约，进行节点分析和屋面支撑系统及相关临时基础的设计设计飓风情况下的支撑系统并非易事LPR 打算利用其已经设计完成的支撑系统来承受结构的最终负荷但每小时146英里的风速不仅对屋盖结构造成很大的水平力，对支撑结构本身也有很大的作用KL&A 的工程师利用 SDS/23D BIM 建模系统完成了所有详尽的支撑系统计算这一系统出现后，支撑结构的设计能力得到显著加强Bliss & Nyitray 有限公司负责从基础到体育场的结构设计，包括大量的高架混凝土梯形箱梁用来支撑屋顶轨道（见图3） 移动屋顶本身的结构设计承包给 WPM 以及 UNI系统在这个项目中，总承包商 Hunt/Moss 以及业主允许 LPR 和 WPM 以及 UNI 系统自由对话，任何有可能改变工作范围的讨论可以通过信息请求来完成（RFI） 早期的讨论促成了 WPM 的 SAP2000屋盖结构模型传送给 LPR 和 KL&A这些模型在随后的分析和支撑设计，以及详图设计中被广泛使用。

LPR 和设计师们都曾多次讨论过屋盖系统，后来的建造计划完全符合设计预期在最终的建造计划完成以后，WPM 完成并共享了屋盖结构在各个阶段的变形数据据我们所知，在建造业中，通常会从支撑上移去屋面板因为桁架变形不仅朝下，也会同时朝南LPR 工程师设想并设计建造了一个新型坡道和轧辊系统来降低支撑结构的桁架面板斜坡坡度大约为5°，建造在各个支撑和桁架支撑点之间定制的重型Hilman 轧辊固定在每个坡道上，然后将桁架部分架设并固定在轧辊上，如图5所示一旦整个屋盖屋面板架设完成，杆件和 Hilman 轧辊连接在一起，固定在斜坡上部开始时液压中心孔位于杆件以下5.5英寸，最终爬升了92英寸到达斜坡下方，那里的轧辊提升了斜坡，再覆盖屋盖面板斜坡道及其倾斜角度的确定，结合了 WPM 提供的偏移数据，再加上 LPR 的护杆和液压升降系统的设计计算斜坡降低系统为荷载从支撑传递到桁架上提供了一个流畅的渠道，大大减少了通常将桁架从支撑上移动时所需的中间局部力，同时也降低了整个工程的安全隐患当所有的计算和规划完成以后，就开始了制造和施工过程现场施工最有趣的日子之一是铺设第一块面板进行支撑卸载的时候LPR 提供了用来降低屋盖的杆件负荷的计算理论。

理论证明 Hilman 轧辊工作时可以使得斜坡在水平方向降低92英寸整个工程约为99英寸，有时候轧辊会升高到斜坡下方71英寸的地方，表明该结构可能比设计计算假定略轻一些此外有一个额外的斜坡发生了较小的误算，但是 WPM对实际的屋盖设计提供了非常准确的预测任务完成该项目的提前完工，得益于一个伟大的设计和施工团队团队中的每一个人都在这么一个巨大怪异的可移动空间结构中提供能量每个人都奉献了创意、判断和精确度，尤其是合作，这使得团队中每个人都能竭尽所能这里将作为2012年4月马林鱼开幕当天的主场本文摘译自 Modern Steel Construction，周  颖译）。