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移动开启屋顶
移动屋顶、开合屋顶
体育运动的发展，建造一个全天候的屋顶可开合的体育场和游
泳馆越来越被人们所追求。根据气
候的变化而开闭的屋顶更能够满足人们对阳光、空气的
需要、改变春、夏、秋、冬四季都要通过大型空调
方式来维持对空气、温度和温度的要求
，也节约了能源。开合屋顶也就应运而生。
开合屋顶或开合屋盖（
Retractable roof
）是一种较为新颖的建筑形式，是当代人类物质文
化生活水平发展到
相当程度，人们对场、院、馆功能要求日益完美的结果。它打破了传统室内空间与室外
空
间的界限，可以根据使用功能与天气情况在室内环境与室外环境之间进行转换。
6LPHn9T
。
一、
开合屋顶的历史
据统计
国际上从本世纪
60
年代至今已建成
2
00
余座开合结构，但绝大多数属于中小型建筑，主要
用于游泳
馆、网球场等体育建筑。从这些工程应用中人们已充分领略到这种结构的优越性：当雷雨风雪时
< br>将屋盖关闭，享受一种温馨与热烈；当天高气爽时将屋盖开启后室内外融为一体，尤其在夜晚，夜色与灯< /p>
光融合，更有一种特殊感受。目前开合结构不仅用于体育场馆，而且广泛用于飞机库、商场
、厂房及需要
晾晒的仓储建筑。近来我国将开合屋顶用于旧楼改造，改善室内的自然通风
，开拓了新用途。开合屋顶造
价较高、施工难度较大、维护管理较难，大型开合屋顶更为
突出。不少开合屋顶建筑都产生广泛影响，造
成轰动效应，有的已经成为其所在城市的标
志。
二、
我国目前已建的开合屋顶
开合屋
顶在我国应用也是近几年之事，目前已建成有北京天亚花园和国家电力大楼的屋顶游泳池
的开合屋顶，北京大厦为了防止“非典”，加强自然通风，将原建筑固定屋顶改造为开合屋顶。
< br>
三、
开合屋顶的发展
19
50
年前的开合结构以小型结构为主，主要用在非建筑领域。
1
950
－
1988
年发展以膜褶皱型式
的
开合结构为主。
80
年代未
90
年代初为来的开合屋顶结构思想，均来源于
1961
年美国建成的用现代牵引
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
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
单元的开合屋顶建筑。欧洲
各国建造的开合式屋顶特点是，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，由于膜材料轻质高强的特
性，一般大规模开合屋顶的结构都是钢结构和索结构，上铺
膜材料或轻型板材。屋顶采用
张拉索穹顶作为支撑结构，开合屋顶采用半刚性膜屋面，屋顶系统分成若干
个单元片，通
过单元片的移动、转动，使之各片之间搭结、迭放来实现屋顶的开合。这种开合单元组成的
开合屋顶克服了膜褶皱型式开合型式。
6i5Ch4U
。
1989
年加拿大多伦多建成了直径
208m
的天空穹顶（
Sky Dom
e
）多功能体育场，在世界上产生了
很大的轰动效应，掀起了世
界上建筑现代大跨度开合屋顶的新浪潮。该场馆至今仍作为多伦多申办奥运会
的主场馆。
日本于
1991
年建成了跨度
136m
的阿瑞卡体育场（
Ariake Coliseum,
）；
1993
年建成了日本
海洋穹顶（
Ocean Dome,
）；
< br>1993
年日本又建成了直径为
218m
的福冈棒球场（
Fukuoka Dome
），该馆的
建成再一次引起了世界的广泛注意。至此，大跨度开合屋盖技术得到了进一步的发展和完
善，世界上对建
造大型开合屋顶的疑虑逐渐消失，并对其前景和建造的必要性逐渐看好。
1999
年美国建成跨度
200m
的西
雅图新太平洋西北棒球场（
New
Pacific Northwest Baceball Park
），
2000
年澳大利亚建成
245m
< br>乘以
215m
椭圆形的墨尔本市民体育场（
Melbourne Colomial Sladium
），
2001
年美国建成扇形直线边长
180m
的米勒棒球场（
Miller Park
），<
/p>
2001
年日本建成为
2002
年世界杯足球赛的大分县体育场，直径达
274m
。目前，世界上相继建成或正在建设的带有开合屋盖的大型体育场有近
20
座。面积超过
10000m2
的
< br>大型开合屋盖结构有近十座。这些大规模的开合结构的实现和规划产生了非常好的经济社会效果，其市场< /p>
越来越好，引起了国际体育界的广泛关注，许多建筑已成为所在地的标志性建筑。开合屋顶
建筑已成为体
育建筑的一个重要发展趋势，正在开拓新的应用领域，被称为“第三代体育
建筑”或“现代动态建。”
38Kkojp
。
中国国家体育场“鸟巢”方案为世界上更大的开启屋顶
2008
年北京奥运会主体育场－中
国国家体育场的设计方案由瑞士赫尔佐和德梅隆设计公司与中
国建筑设计研究院联合设计
，这个被称为“鸟巢”的方案，展现了一个新颖、独特、庞大的异型钢结构建
移动开启屋
顶
筑物，该方案预计消耗
8
万吨各类钢材，最长的一条钢梁长
300
米，平
均钢梁长度将在
50
至
180
米之
间，巨型体育场的形象完美纯真，外观即结构，犹如树枝织成的鸟巢
，其灰色矿质般的钢网以透明的膜材
料覆盖，其中包含着一个土红色的碗状体育场看台。
碗形看台可拆可调，看台是一个完整的没有任何遮挡
的碗形，共分三屋，通过体育场装立
面基本上不需封闭式的外墙，这使得体育场将成为一个室内的赛场。
国家体育场在奥运会
比赛时将容纳
10
万名观众，建成后将望成为世界上最大的可开
启屋顶的体育场。需
要解决很多技术难题。
开合屋顶、尤其是大型开合屋顶比固定屋顶在技术有很多特殊的问题，必须慎重对待。如：多
种
工况状态下的风荷载、雪荷载、地震作用以及特有荷载评估与选择，屋顶行走部分及轨
道设计，屋顶运行
故障检测及排除措施，屋顶的监控与案例保障系统设置等。为了经济安
全，可动结构构造应简单并尽量轻
型化；屋顶开启或关闭过程一般控制在
20
－
25
分钟，为尽量减少
冲击力，应控制开始或停止时间在
1
－
2
分钟；应装置地震传感器和风速仪，当超过特大风速和地震强度时，开关系统应能判别
，以调整整个系统
不会超载；屋顶应按装电视摄像及超声波传感系统，以便及时发现故障
原因；控制装置设计应有富余，当
装置的任何部分失灵时不至于整个系统失灵，为此应用
一种双控制系统，既能自动也能手动；在开合功能
失灵时，应能保障整个屋盖结构的安全
。在已建成的开合结构中不乏打开合不上、合上打不开了的例子，
更有一些开合结构因开
合功能故障最终不得不改为固定屋盖。说明开合屋顶确定是一种技术性很强的结构
形式，
对设计和施工都有很高的要求。中国北京已建的开合屋顶：国家电力大楼投入使用已近四年，北京
天亚花园投入使用已近三年，这些开合屋顶学习和参考了国外一些经验、技术，但主要还是中国的工程结
合中国国情和工程实际加以创造、开发、改进，这说明我们已掌握了中、小开合屋顶技术
。
四、
开合屋顶案例
1.
加拿大多伦多天空穹顶（
Sky
Dome Canada
）
2xlBLGs
。
移动开启屋顶
建筑师：
Rod
Robbie,
工程师：
加拿大多伦多天空穹顶（
Sky Dome Canada
），于
1984
年动工，
< br>1989
年建成，它是世界上第一
座采用现代驱动技术大
型开合金属屋顶，直径
208m
，高度
86m
，开合面积
31525m2
，关
闭时间
20
分，开
合屋顶由
4
块怀盖组成，第
4
号屋
盖是固定的，第
2
号屋盖和第
3
号屋盖可水平移动，第
1
号屋盖可旋转
180
度，赛场开启率
100%
，座位开启率
91%
，设计允许每年开合
200
次，建成后最初
3
年开合
300
次以
上，许多都是在场内
举办活动时进行开合，按使用情况看，可以达到
100
年的设计
有效寿命。
BOtlEwc
。
多伦多巨馆的屋顶面积
3.24
万平方米，
采用钢结构及屋顶保温材料和钢板，总重量
1
万吨，
其中可移动的三块屋顶
6348
吨。屋顶为回转重
叠式开启方式。开启时需要
20
分钟，在开始和完成时，各
需
1.5
分钟作为锁定结构的自动开闭时间
，所以实际移动的时间大约
17
分钟，启动和加速各需
10
秒左
右，以后可达到设计平均速度
21.3
厘米／秒。巨馆可移动的三块屋顶共安装了
54
个转向器，其中屋顶一
为
22
台、屋顶二为
16
台、屋顶三为
16
台，每个转向器上装
2
< br>台或
4
台
10
< br>马力的电动驱动马达。屋顶接
缝处理是采用氯丁橡胶管充气的方法。它的屋面材料
轻质高强是用波形薄钢板和复合塑料编织物筑成的。
屋面构件都由电脑控制沿着固定轨道
自动推移启闭。
2
、日本海洋穹顶（
Ocean
Dom
）
OtRdDyd
。
移动开启屋顶
建筑师：
Kobe
Shipyard
￡
Machinery Works
Mitsubishi Heavy Indusries Ltd.
结构师：
Mitsubishi Heavy
Indusries Ltd.
关闭时间
:10
分钟，高度
38m
，开合屋顶面
积：
22726m2
，钢网格屋顶结构，屋面材料：钛板
+
特
氟隆，
1993
年建成。开合屋顶由
4
块独立的拱形板
组成，矢跨比为
0.21
，开启时，中央两块拱形板分别
向两相反方向平等平行移动，并与其相邻的拱形板重叠，两组两块重叠的拱形板再向两相反方向
平行移动
至开启终点。安装了风速表，所测量的风速传送给中心控制室，防止强风损害。
安装了地震仪，如果发生