[发明专利]体育馆曲面空间超大型可开闭式屋盖及其控制方法

说明书

技术领域

本发明涉及体育馆建筑结构和机械控制，特别是体育馆曲面空间超大型可开闭式屋盖，以及该可开闭式屋盖的控制方法。

背景技术

近年来，随着国家或地区经济实力的增强，市民对体育运动参与意识的提高，以及可开闭屋盖技术的日臻完善，建造带有可开闭屋盖的大型体育建筑越来越成为一种必要和时尚。

与常规体育场馆相比，可开闭屋盖建筑主要有两个方面的优点：①复归自然，创造既不受自然界的不利影响，又能保持自然气息，让阳光洒满场地和看台、人们重归自然怀抱的运动环境。②开闭屋盖建筑可以保证诸如奥运会和世界杯开模式、比赛等大型体育、娱乐活动得以如期举行。

可开闭屋盖建筑有别于其他建筑体系，其核心问题是移动屋盖能否安全、平稳、持久地运行，以保证相应建筑功能的实现。因为可开闭屋盖建筑是建筑项目中结构系统与机械控制系统的集成，国际上已建开闭屋盖建筑中，不乏因为两者的协调关系没有处理好，而造成运行困难、耐久性差以至于开闭功能丧失的情况。

因此本发明就是处理好这两个系统之间的协调和配合，从建筑、结构、机械、控制等多个层面进行技术的突破，本案由此产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种体育馆曲面空间超大型可开闭式屋盖及其控制方法，以力学模型建立稳固的基础，活动屋盖位于刚度适配的固定屋盖上进行牵引，移动安全、平稳、持久。

为了实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种体育馆曲面空间超大型可开闭式屋盖，包括若干主拱、若干副拱、一对斜拱、若干台车、屋盖；主拱为相互平行且横跨体育馆的弧形拱，一对斜拱为对称结构弧形拱，横跨过所有主拱，与主拱形成节点；在每两个相邻主拱之间设有副拱，副拱是与斜拱形成节点、且向外两侧发散的弧形拱，主拱、副拱和斜拱共同承担重力负荷，主拱之上架设有供台车运行的轨道；屋盖为球冠形状，包括固定屋盖和活动屋盖，活动屋盖为球冠的顶部，是以球冠中间线对称的两片，平面投影为两个对称的小半圆形；所述的每片活动屋盖下弧边上设置有多个牵引点，每个牵引点受一套多点液压卷扬驱动系统驱动；台车的上端连接于活动屋盖，台车下端位于主拱的轨道上，在多点液压卷扬驱动系统牵引活动屋盖时带动活动屋盖行走。

所述的多点液压卷扬驱动系统包括卷扬机和钢丝绳，钢丝绳固定在牵引点上，绕过固定屋盖上的滑轮；每个轨道上配有多个台车，台车带有液压制动器，在每个轨道下方具有限制台车向下行程的下挡块。

所述的主拱、副拱和斜拱为三角形圆钢管桁架，三角形圆钢管桁架的三根弦杆都刚接于地基础环梁上。

所述的活动屋盖为单层网壳结构，两片活动屋盖闭合后的对接边为圆管，台车的上端连接于活动屋盖的网壳节点。

所述的两片活动屋盖对接处锁止方式为插片和插销方式锁止，两片活动屋盖各自具有带插销孔的插片，插销插入插片对准的插孔。

一种体育馆曲面空间超大型可开闭式屋盖的控制方法，包括下述步骤，

1、设置中央控制系统，在主拱和活动屋盖安装检测活动屋盖位置信号的位置传感器，在卷扬机钢丝绳上安装检测钢丝绳张力的压力传感器；

2、其中开启过程包括以下步骤：

①解除锁止阶段，松开活动屋盖对接边的插销，中央控制系统控制卷扬机张紧钢丝绳，钢丝绳压力传感器检测张力信号，当张力致使活动屋盖不下移时，台车液压制动器松开，主拱和活动屋盖的位置传感器检测到插销与活动屋盖有间隙，则完全拔出插销，两片活动屋盖分离，中央控制系统逐渐减小钢丝绳张力，使活动屋盖下移；

②开启阶段，在活动屋盖下移过程中，中央控制系统控制卷扬机继续减小钢丝绳张力，活动屋盖在重力作用下下移，并形成加速度，当活动屋盖达到正常下移速度时，卷扬机产生制动，保持活动屋盖的下移速度均匀；

③减速停止阶段，当活动屋盖快要到达完全打开位置时，中央控制系统开始加大卷扬机牵引力，张紧钢丝绳使活动屋盖减速，当检测到台车靠紧下挡块时，中央控制系统控制液压制动器产生制动力，使得活动屋盖停止移动，同时保持卷扬机钢丝绳的张力，然后控制卷扬机制动器制动，停止电机运转，开启完成。

3、关闭过程为开启过程的反过程，包括下述步骤：

①启动阶段，中央控制系统首先控制卷扬机产生张力，然后松开导轨上的液压制动器，继续控制电动卷扬机增加牵引力，拉动活动屋盖上移；

②关闭阶段，活动屋盖上移过程中，形成加速度，当活动屋盖上移速度达到正常速度时，控制卷扬机张力，保持活动屋盖匀速上移；