大跨度高拱弦膜结构特殊开闭屋顶技术在龙潭公园中心岛露天文化广场的应用。
龙潭公园中心岛文化广场的开闭屋顶,最大跨度达56米,最高点距地面达26米,这在建成的所有同级别和类型的活动屋盖建筑中,中央岛文化广场屋顶自动开闭系统的活动开启面积是最大的。
因此,在屋顶开闭运行过程中,由于迎风面积近400平方米,驱动阻力较大,再加上风向的不确定性,给屋盖的驱动行走及支撑系统的设计制作提出了更高的能力要求,并且必须具备特殊强度刚度的性能。已建成的所有同级别和类型的活动屋盖建筑中,驱动行走装置一般不承受侧向力。但中央岛文化广场屋顶自动开闭系统的活动开启部分的弧度弦顶高都是最大的,这就造成了开闭屋顶行走时会承受很大的侧向力。
按结构设计师提供的载荷谱分析,侧向力高达90t,因屋面作用在垂直方向的载荷也为90t,所以开合屋顶的驱动行走装置的横向抗载能力几乎与垂直方向等值。开发研制时必须确保承载及行走装置的体态必须具备双向高强度以满足受载条件。必须创新研制出具备横向载荷抵抗和调整检测装置的特殊功能的驱动行走机构。
就膜结构屋面本身的结构特点来看,中央岛文化广场自动开闭顶系统的活动开启部分的弧度远大于建成的场馆,且结构刚度很小,结构很柔,弧度和柔度都会导致结构发生很大的变形。所以必须研制出为防止和适应结构变形的计算机自反馈和运行调整装置,开合屋顶的驱动设备和控制系统必须适宜柔性结构和结构变形的调整要求。
已建成的所有同级别和类型的活动屋盖建筑中,中央岛文化广场自动开闭顶系统的活动开启重量和载荷作用都是最大的。
因此,在屋顶在启闭运行时的驱动能力和功率、驱动、支撑和行走装置的形式在设计中进一步提高和加强,并对开启系统的设计提出创新的技术要求。
工程位于北京市崇文区龙潭公园内,是崇文区重点工程,建筑面积3236.67平,建筑高度26.2米。采用框架、钢管桁架结构,屋顶为膜结构,为双向可开启式屋面。钢结构部分主要为屋盖的管桁架结构,总重约300吨。主桁架最大跨度为51米。
是我国第一个采用活动开启式屋盖的文化活动场馆。
工程首次将机电液压技术、移动台车支撑用于主钢构件活动结构,从设计上解决了水平侧向推力一大难点,是我国设计功能复杂、建设标准较高、难度最大的现代化活动中心设施。
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