可开启屋盖结构_罗尧治
开合结构屋盖
开合结构屋盖
简介：开合屋盖结构（RetractableRoofStructure）是一种在很短时间内部分或全部屋顶结构可以移动或开合的结构形式，它使建筑物在屋顶开启和关闭两个状态下都可以使用。
12900
1950年
年以
均来源于1961年美国建成的的用现代牵引技术驱动的刚性开合结构的匹兹堡（Pittsburgh）市民体育场，其跨度为127m，由可开合的八瓣不锈钢屋盖组成，至今仍具有开拓性意义。
之后，世界上建造了上百个带有刚性开合单元的开合屋盖建筑。
表1为欧洲各国建造的开闭式钢屋盖实例。
其特点是，均采用了拱架、拱形网壳、部分球壳或平板网架等刚性钢结构作为移动屋盖单元的受力结构，其屋面材料
为膜材料、金属板及其它轻质材料。
屋盖系统分成若干个单元片，通过单元片的移动、转动，使之各片之间搭结、迭放来实现屋盖的开合。
这种由刚性钢结构屋盖开合单元组成的开合屋盖克服了膜褶皱型式开合方式的致命缺陷，是大跨度屋盖结构的主要开合型式。
208m的天空穹顶多功能体育场，在世界上产生了很
的阿瑞
合移动方式可分为水平移动方式、水平旋转移动方式、空间移动方式、绕枢轴转动移动方式、折叠移动方式、组合移动方式。
其分类见表。
/迭盖屋盖单元的形式打开屋盖。
屋盖分为固定不动的结构单元和可以移动的结构单元。
/迭盖的型式打开屋盖。
屋
盖分为固定不动的结构单元和可以移动的结构单元。
/迭盖屋盖开合单元，达到打开屋面的开合方式。
屋盖分为固定不动的结构单元和可以移动的结构单元。
北京北站站台大跨度张弦桁架雨棚设计研究_罗尧治
跨中竖 向最大 位移
２７ ８６ －１７ －２１ ７５
悬挑端 竖向最 大位移
３５ ３０ １１３ ５４ １５
柱顶Ｙ 向 水平最大
位移
３ －９ ３１
２ ４
参照 最 不 利 工 况 下 结 构 表 面 风 载 体 型 系 数 图 ４，该张弦桁架结构 在 悬 挑 部 分 承 受 的 是 净 风 压 力 作用，而在跨中则承受净风吸力作用。风荷载的这 一特点也在结构的位移模式中得到了体现，在恒荷 载＋风荷载＋预应力工况下，在风吸力作用下张弦 桁架结构跨中节点位移向上，而在风压作用下悬挑 端位移则向下。另一方面，由于风荷载是沿屋面法
采用考虑几何非线性的有限元法分析结构在基 本组合工况下的受力情况。为了对比各种活荷载作 用效应的不同，表１给出了在恒荷载＋预应力工况 以及在此基础上附加１种其他荷载工况下，结构主
要构件的内力值。从表１可见：在恒荷载＋预应力 工况下，张弦桁架结构中的拉索很好地平衡了桁架 在支承点处由恒荷载产生的外推力，柱脚最大弯矩 仅为１４ｋＮ·ｍ，结构 具 备 较 好 的 自 平 衡 性 能； 附 加活荷载作用在张弦桁架结构上后，各构件的内力 明显增加，且除柱脚处的弯矩外，其余各内力均为 表 １ 所 列 工 况 中 的 最 大 值 ，因 此 结 构 大 多 数 构 件 的 截面大小主要受有活荷载参与组合工况的控制；风 荷载的作用效应主要体现在其能使拉索内力显著减 小，柱脚反力显著增加；与活荷载和风荷载相比， 升温及降温作用对结构受力的影响相对较小。
开启桥和开闭屋顶开启系统综述
开启桥和开闭屋顶开启系统综述奚鹰宋颖辉（同济大学机械与能源工程学院, 上海201804）摘要本文主要围绕国内外开启桥和开闭屋顶的开启系统进行论述，图文并茂地介绍了其开启形式、工作原理、传动方案等。
关键词开启桥；开闭屋顶；开启系统；机械传动1引言开启桥又名开合桥。
也称活动桥。
一种可将部分桥身转动或移动的桥梁。
适用于陆上或水上交通不很繁忙而需通航较大船舶的河道或港口处。
当船舶需要过桥时,暂时切断部分桥身〔一般在中部),船舶过桥后再行闭合桥身,恢复桥上交通。
其优点是:桥墩可以做得较低,减少两岸引桥和路堤的工程量,节省造桥费用。
但开启桥操作时需要消耗较多电力,还必须增加机电设备和日常养护工作[1]。
开启桥提供了一种高效的交通方式——横跨水路却不会挡住船舶而是能够为其提供通道，所以开启桥比其他固定桥梁更加重要。
而其结构失效或者暂时性中断服务很可能会造成巨大的社会经济冲击，因此开启桥的可靠性评估和安全监控也成为值得特别关注的问题[2]。
开闭屋顶是一种可开启的屋盖结构,它的部分或整个屋盖结构可以在短时问内移动或伸缩从而使建筑物可以在屋盖敞开与关闭的两种状态下使用。
这种结构可以在需要的情况下将屋顶打开,从而更加有利于观察天象或者使建筑物内外环境相同而让人享受到自然的天空,光线和气流;同样也可以在需要的时候将屋盖关闭,使内部的仪器或人免受风、雪、雨、寒流与热浪的侵袭[3]。
它将一个完整的屋盖结构按一定的规律划分成几个可动和固定单元，通过特定的机械装置，使可动单元能够按照预期的轨迹移动，达到屋面开合的目的。
开合屋盖不仅赋予建筑物动态美感，更扩展了其使用功能，目前世界上已建成的开合屋盖已超过100 个，开合屋盖的设计越来越受到人们的关注[4]。
2开启桥的开启系统根据开启方式,著名桥梁专家茅以升归纳了开启桥的类型,并指出天津“几乎各式皆备”。
解放桥、金钢桥属于“吊旋桥”,金汤桥为“旋转桥”,而金华桥则是“平拖桥”。
本文中将开启桥分为以下几类：垂直提升式、立转式、平转式、水平移动式和其他新型式。
青岛体育中心游泳跳水馆网架整体稳定性能研究
面 通 过 Ａ Ｓ Ｓ的 特 征 值 分 析 结 构 的稳 定 性 能 。 ＮＹ
表 １显示 了各 荷载 工况 下结 构 的前 ９阶屈 曲荷 载 系数 。
表 １ 整体结构 的线性屈 曲临界荷载系数
由表 １ 以看 出结构 在各 种荷 载工 况 的组合 可 下线 性屈 曲荷 载 系数 较 大 ， 构 的 安 全 富裕 较 结
图 １ 青 岛体育 中心跳水馆 网架有限元模型
系数 ２ ０ 温度 差 ±２ ￣ 将 静 荷 载 与 活 荷载 、 ．； ５Ｃ， 风 荷 载和 考虑温度 作用 进行 组合 ， 共考 虑 １ ３种最不
利 的荷 载工况 。 工 况 １ １ ２恒载 ＋１ ４活 荷载 ； ：． ． 工 况 ２ １ ３ 载 ＋ １４× ． ：． ５恒 ． ０ ７活荷载 ；
多 ， 构 的整体稳 定性 较好 ， 说 明本结 构设 计较 结 也
为保守 。工 况 ３为弹性 屈 曲分析 中最 不利 的荷 载
组 合 ， 构 的 一 阶 线 性 屈 曲 临 界 荷 载 系 数 为 结
８ ８ ３ ， 满足 安全 系数 大 于 ５的要 求 ， ．１８也 即结 构 在各 种荷 载工 况下 的稳 定是 安全 的 。工况 ８与 工
时大概成线性 减少 ， 当最大缺 陷大与 ３０ｍ ４ ｍ时 承 载力减 少变 慢 ， 明跨 度 的 １ ３ ０是 承 载 力下 说 ／０ 降速 度 由快 到 慢 的 临界点 。总 的减 少 幅度 较 大 ，
当缺 陷从 ８ ＇ 增加 到 ６０ｍｍ时承 载力减 少 了 ５ｎ ｌ ｍ ８
４ ５％
第 ３期
刘
彬等 ： 岛体 育中心游泳跳水馆 网架整体稳定性能研究 青
基于有限质点法的结构倒塌破坏研究_关键问题与数值算例
Journal of Building Structures
第 32 卷 第 11 期 2011 年 11 月 Vol. 32 No. 11 Nov． 2011
004
文章编号： 1000-6869 （ 2011 ） 11-0027-09
基于有限质点法的结构倒塌破坏研究 Ⅱ ： 关键问题与数值算例
基金项目： 国家高技术研究发展计划 （ 2007AA04Z441 ） ，国家杰出青年科学基金项目 （ 51025828 ） ，国家自然科学基金项目 （ 50978227 ， 51108257 ） ， 广东省自然科学基金项目（ S2011040004173 ） 。 mail： yuying@ stu. edu. cn 作者简介： 喻莹（ 1983 — ） ， 女， 山东邹城人， 工学博士， 讲师。Email： luoyz@ zju. edu. cn 通讯作者： 罗尧治（ 1966 — ） ， 男， 浙江宁波人， 工学博士， 教授。E收稿日期： 2011 年 4 月
1
结构动力反应分析
结构的倒塌破坏过程是结构寻求新平衡态的动 力过程。在有限质点法中， 质点的运动方程式为： ¨α = F Mα d （ 1） ¨ α 和 F 分别为质点加速 式中： M α 为质点质量矩阵； d 质点在结构内 度和质点合力的列向量 。根据式（ 1 ） ， 其运动状态是永恒的 。 质点的 力和外力的作用下， 外力是否为时间的函数， 并不给求解方程式带来困 难， 式（ 1 ） 的解本身就是结构的动力反应 。 结构最终达到相对静止状态是自身的阻尼对动 能的耗散作用形成的 。 为求得结构最终的相对静止 状态， 有限质点法采用设置阻尼或缓慢增加外荷载 ［2 ］ 的方法， 也可两种方法结合使用 。 在质点运动方程式中设置阻尼项， 利用阻尼为 质点运 动 方 向 的 逆 向 来 削 减 结 构 的 动 力 反 应 。 式 （ 1 ） 变为：
国家体育场大跨度屋盖结构风场实测研究
ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｏ ｗｉ ｄ ｈ ｒ ｃｅ ｉｔｃ ｗｅｅ ｏ ｄ ｃｅ ｏ ｔ ｅ ｏ ｆ ｆ ｈｅ ａ ｕｅ ｎｓ ｆ ｎ ｃ ａ ａ ｔｒｓｉ ｓ ｒ ｃ ｎ ｕ ｔ ｄ ｎ ｈ ｒ ｏ ｏ ｔ Ｎａｉｎ ｌ ｔ ｄ ｕ ｔｏ ａ Ｓ ａ ｉ ｍ． Ｂｏ ｎ ａ ｙ ａ ｅ ｗｉ ｄ ｕ ｄ ｒ ｌｙ ｒ ｎ
ｓ ａ ｏ ｆｓｒ ｃｕ ｅ ｐ ｎ ｒ ｏ ｔｕ ｔ ｒ ．
Ｋｅ ｒ ｓ： ｆ ｌ ａ ｕ ｅ ｎ ；ｔ ｅ ｎ ｔ ｎ ｌｓａ ｉ ｍ ；ｐｏ ｒｓ ｅ ｔ ｍ ；ｔｒ ｕ ｅ ｅ ｉ ｔ ｎ ｉ ｙ ｗｏ ｄ ｉ ｄ ｍｅ ｓ ｒ ｍｅ ｔ ｈ ａｉ ａ ｔｄ ｕ ｅ ｏ ｗｅ ｐ ｃｒ ｕ ｕ ｂ ｌｎｃ ｎ ｅ ｓｔ ｙ
（ｐ ｃ ｔ ｃ ｒｓＲ ｓａｃ ｅｔ ， ｈ ａｇＫ ｙｌ ｏａ ｒ ｏ Ｓ ａｅｓ ｕｔ ｅ ， ｈｊ ｎ ｎｖｒｉ ， ａｇｈｕ３ ０５ ， ｈｎ ） Ｓ ａｅＳ ｕｔ ｅ ｅｅｒｈＣ ｎ ｒ Ｚ ＠ ｎ ｅ ｂｒｔ ｙ ｆ ｐｃ ｔ ｃ ｒｓ Ｚ ｅｉ ｇＵ ｉｅ ｔ Ｈ ｎｚｏ １０ ８ Ｃ ｉ ｒ ｕ ｅ ａ ｏ ｒ ｕ ａ ｓｙ ａ
振
动
与
冲
击
第３ １卷第 ３期
Ｊ ＯＵＲＮＡＬ ＯＦ ＶＩ ＢＲＡＴｌ ＯＮ ＡＮＤ ＨＯＣＫ Ｓ
国家体 育场 大跨 度屋 盖 结构 风 场 实测研 究
罗尧治 ，蔡朋程 ，孙 斌 ，童若飞 ，沈雁彬 ，王洽亲
３ ０ ５ ；．现代设计集团上海建筑设 计研 究 ， １０ ８ ２ 上海 ２０４ ） ００ １
样本代号
记录时间
时长（ ｉ） ａ ｒｎ 平均风 向
度屋盖结构而言 ， 屋盖上表面主要受分离 的旋涡作用 ， 风场较为紊乱， 因而非高斯特性表现明显 。
向外翻转开启式可展结构及其制作方法[发明专利]
![向外翻转开启式可展结构及其制作方法[发明专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/404749c7e2bd960591c67790.png)
专利名称：向外翻转开启式可展结构及其制作方法专利类型：发明专利
发明人：罗尧治,刘晶晶
申请号：CN200510060849.9
申请日：20050922
公开号：CN1779144A
公开日：
20060531
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本发明设计了一种向外翻转开启式可展结构并提出其制作方法。
该结构包括可运动的连杆机构，该机构由多个四面体刚性构件组成，这些四面体构件通过旋转连接件连接，形成三维环形机构，该机构可运动以成为开启式结构。
制作步骤如下：(1)确定结构形式和基本几何尺寸，设计结构基本几何参数；(2)根据基本几何参数得到各四面体尺寸；(3)通过旋转连接件在适当位置连接各四面体，设计滑轮位置；(4)设计滑轨的形式和尺寸；(5)把结构和滑轨安装在一起。
本发明的优点在于直接利用三维机构构造可展结构，设计了一种新型可展结构，闭合时结构顶部完全封闭。
采用单自由度时机构运动易于控制，避免了展开所需的复杂操作。
申请人：浙江大学
地址：310027 浙江省杭州市西湖区浙大路38号
国籍：CN
代理机构：杭州求是专利事务所有限公司
代理人：张法高
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索强化剪式铰机构力学性能研究
文章编号：1000-4750(2021)05-0151-10索强化剪式铰机构力学性能研究俞 锋，许 贤，罗尧治(浙江大学空间结构研究中心，浙江，杭州 310058)摘 要：剪式铰机构的开合过程易于控制，为可展结构的一个重要分支。
基于剪式铰的可展结构展开成形后，由于剪式铰单元杆件间的相对转动特性使得结构刚度较低，在受力时表现出较强的几何非线性。
为增强基于剪式铰的可展结构的刚度，该文采用索来强化剪式铰机构。
该文推导了规则的索强化剪式铰单元的轴向刚度和抗弯刚度计算公式，揭示了索强化剪式铰单元承载能力和单元组成构件的相关关系，给出了有限质点法计算框架下的索强化剪式铰机构的计算分析方法，并对一个典型索强化剪式铰拱的受力性能和断索行为进行了分析。
研究结果表明：索强化后的剪式铰机构在不影响机构可展性的同时提高了机构的刚度和承载能力。
关键词：剪式铰机构；索强化剪式铰单元；连续索；刚度；有限质点法中图分类号：TU394 文献标志码：A doi: 10.6052/j.issn.1000-4750.2020.06.0390RESEARCH ON MECHANICAL PROPERTIES OF CABLE-STRENGTHENED SCISSOR-HINGE MECHANISMYU Feng , XU Xian , LUO Yao-zhi(Space Structures Research Center of Zhejiang University, Hangzhou, Zhejiang 310058, China)Abstract: Scissor-hinge mechanism has a simple retraction process and is an important branch of deployable structures. When the scissor-hinge mechanism is deployed, the rotation characteristic of the scissor unit makes the scissor-hinge mechanism have low stiffness and show strong geometric nonlinearity under external forces. In order to enhance the stiffness of the scissor-hinge mechanism, the cable is applied. The formulas are derived for calculating the axial stiffness and bending stiffness of the regular cable-strengthened scissor unit. The relationship is revealed between the load-carrying capacity of the cable-strengthened scissor unit and its components. The analysis method is proposed for the cable-strengthened scissor-hinge mechanism under the frame of finite particle method, and the mechanical properties are analyzed for a typical arch composed of cable-strengthened scissor unit with and without continuous cable. The results show that the stiffness and load-carrying capacity of the scissor-hinge mechanism are improved by the cable while the retraction process of the scissor-hinge mechanism is not affected.Key words: scissor-hinge mechanism; cable-strengthened scissor unit; continuous cable; stiffness; finite particlemethod剪式铰机构最早由西班牙建筑师Pinero [1]提出，组成剪式铰机构的剪式铰单元由两根杆件通过中部的转动副连接而成。