开合结构由于其优越的使用性能,已经在世界范围内得到了广泛的应用。我国在最近两年兴起了建造开合结构的热潮,小规模的开合式屋顶建筑已经有数十座,目前运行状况良好,大型开合结构的建造也小有成就,已建成的上海旗忠森林网球中心成功的实现了平面旋转开启,目前正在施工中的江苏南通会展中心建成后将成为国内规模最大,设计施工难度最高的开合结构。 尽管我们已经积攒了不少的实践经验,但理论研究仍处在起步阶段。国内外以往的文献多限于对已建工程的介绍和总结,最新的研究涉及到开合结构的形状优化,以及结构和机械的设计方法。 本文在以往研究的基础上,对于开合结构特有的可动部分进行了系统的研究。以黄龙开合网球中心为例,说明了可动屋盖的设计方法,通过计算比较了柔性和刚性可动系统的优劣,选用了适合本工程的刚性系统,并详细分析可动屋盖支座在各种状况下的变形,采用弹簧支座,模拟实际边界条件,计算了机械轮组轨道和轨道的相互作用力。 黄龙体育中心开合结构的固定屋面采用了单层肋环型网壳加张弦梁的杂交体系,本文对其稳定性进行了分析计算。首先进行了特征值屈曲分析,然后进行非线性稳定性分析,可知该结构的稳定性还是相当强的,并根据《网壳结构技术规程》判定该结构不会发生整体失稳。 开合结构的施工精度控制严格,施工难度很高。本文介绍了该结构的施工过程以及相应的质量控制,并对于其特殊的施工工艺进行计算分析。固定屋面部分单层网壳采用了先安装杆件,高空张拉拉索的施工方法,本文分析了该施工方法的合理性,给出了施工顺序,以及施工张拉力,并对其施工过程进行现场监控,采用张拉力和张弦梁上弦节点变形同时控制张拉施工。为保证可动屋盖整体吊装的安全性,模拟施工工况对吊装过程的可动屋盖内力和变形进行分析。最后以施工的过程为依据和阶段,分析了轨道在不同阶段的变形,以及相应的轮轨间隙问题。 根据可动屋盖的计算分析,提出了以轮驱动为主,索驱动为辅的驱动方式,并详细的介绍了该机械控制系统的部件与作用。提出了该系统的控制要点。