09开合屋盖结构行走机构的应用研究.pdf

第 “卷 第期建筑结构 “ “年月 开合屋盖结构行走机构的应用研究 张凤文 （燕山大学建工学院秦皇岛 ） 刘锡良 （天津大学建工学院 / 2 ; * , * / 7 4 * ; 0 2; * / 0 8， , / 0 2 7 5 2 ; 0 0 5 2/ 2 ;; * 3 * *5 * * ; 5 .5 4 *. 5 9 0 2 3. * 7 4 / 2 0 , . ,， 4 * / * 7 8 / , , 0 0 * ;/ 7 7 5 ; 0 2 3 5. / 2 2 * , 5 / 0 8 * 8 / 0 5 2 , 4 0 , * , 0 3 2 0 2 7 0 8 */ 2 ;/ 8 0 7 / 0 5 2, 7 5 *5 ; 0 * * 2 . * 7 4 / 2 0 , ., 7 4 * . */ * - 5 / ;， 8 / 6 5 / * ; - .，D ） ， 美国米勒棒球场 （E 0 8 8 * N / H，“ ） ， 美国 休斯敦棒球场 （O 2 5 2L 0 * 8 ;， “ ） ， 日本东京城市体育 场 （C 5 5 /M 0 G / ; 0 - .， “ D） ， 为“ “年世界杯足球 赛日 本 建 造 了 带 有 开 合 屋 盖 的 大 分 县 体 育 场 （I 0 / 5 . *，“ D） ， 这些体育场代表了开合屋盖建筑的最新 水平。 二、 行走机构的约束与自由度 开合屋盖行走机构的作用和受力特点 行走机构 的作用是使移动屋盖沿着规定的方向移动， 并把移动 屋盖的荷载传递到下部支承结构上。行走机构的受力 是由开合屋盖的受力特点决定的， 行走机构受恒荷载、 活荷载、 风荷载、 雪荷载、 地震荷载、 温度荷载、 启动刹 车惯性力、 行走振动荷载、 不均匀沉降等工况作用下的 不利荷载组合。除启动刹车惯性力是沿着行走方向作 用外， 其余荷载作用一般都与行走方向垂直或成一定 的角度。 从行走机构的受力特点和功能可以看出， 行走机 构只可以沿着规定的运行方向移动， 只有一个方向的 自由度， 为了屋盖运行安全， 需要约束可能产生合力的 其它所有方向的位移。如 当行走机构在垂直轨道方 向可能受上、 下、 左、 右P个方向的合作用力时， 对所有 “ 这个方向的位移均要加以约束。 三、 钢轨的形式及其与车轮的连接方式 开合屋盖结构中使用的钢轨分为普通型钢轨和异 形钢轨两大类。普通型钢轨是钢厂生产的定型起重机 和列车用各类轻、 重钢轨， 其外形为工字形和矩形， 普 通型钢轨车轮与轨道的连接方式一般采用图“所示的 两种形式， 钢轨主要承受垂直朝向轨面的单向荷载， 轮 上突出的边牙控制轮的行走方向并承担很小的水平 力， 普通钢轨只有一个轨面与车轮相连。异形钢轨是 针对某一特殊情况研制的专用轨道， 其形状依工程用 途而异， 较为复杂， 与普通型钢轨不同， 在一个异形轨 道的不同侧面上可能有几个车轮与之相连 （见图） ， 即同一个轨道的几个侧面均可以连接车轮， 轨道可以 同时承受几个方向的荷载作用， 异形轨道与某一物体 的多个车轮的连接的功能相当于几个不同方向的普通 轨道连接同一个物体。图中的异形轮轨连接方式约 束了左、 右、 上、 下个方向的位移， 该轮轨装置相当于 布置在个不同方向的普通轮轨连接装置。 图“普通轨道与车轮连接图异形单轨与多轮连接方案 四、 行走机构研究 根据台车与轨道的接触方式和轮轨数量， 可把行 走机构分为单轨单轮行走机构、 单轨多轮行走机构、 双 轨双轮行走机构、 多轨多轮行走机构种。一个台车 上有多个轮， 且各轮分别与单一轨道的不同轨面接触， 称之为单轨多轮行走机构； 其它可依次类推。 “ 单轨单轮行走机构 单轨单轮行走机构 （图“） 是吊车、 起重机上常用 的行走机构， 其它形式的行走机构都源于此机理。由 于开合屋盖结构垂直轨道方向的水平力较大， 以及垂 直向上屋盖浮力的存在， 采用单轨单轮行走机构的移 动屋盖很少。但对小跨度无上浮合力的开合屋盖可以 考虑采用。 单轨多轮行走机构 单轮多轨行走机构在单一轨道的多个轨面上布置 有行走轮、 导向轮和抗浮轮。行走轮为驱动轮， 其它功 能的车轮均为从动轮。图是日本前野小学游泳池移 动屋盖的行走机构。该行走机构只能沿着轨道方向移 动， 垂直轨道所有个方向的位移都得到了约束。图 图日本前野小学游泳池 移动屋盖的行走机构 是 日 本为其 开闭机械构造图、 侧面图和剖面图。 图 , ’ A 6 B ; C A 8 B2 6 D 6 B 1 E F EF 8 G ; 1 K 9 A 9 B C 9 ; J M 9 ’ A 9 9 N ; C A 8 C A 8 B 2 6 D 6 B 1 E P HQH’0 *，E 6 BR A 6 B C A M 6 ’6 A B 6A C A 6 C 6 M 8 ’1 E P HQH’0 *，E 6 BR A 6 B 1 E C 6 C 9 N C 6 A C 9 BA C A 6 C A 8 1 E P HQH’0 *， E 6 BR A 6 B 6 T 651 E C A 8 B9 NC G G AD 6 A ; C 6 M 8 ’1 V E L’0 *，E J M B J，L 8 ; C A 6 G 6 1 “ ,刘锡良1大跨度开合空间结构1钢结构，“ 0 0 *， （/）1 “ , 5 6 7 9 8 ; 1 W C A 6 C A 8 1 F A 9 9 N C H 9 G G 9 Y 8 8 ’ 6 M A M 1 “ ,柴1開閉式’主流*一新時代1建築技術 （日） ， “ 0 * 0， （） “ I /1 “ . ,刘锡良1现代空间结构的新发展1见 现代土木工程的新进展， 东 南大学出版社， “ 0 0 *1 “ - ,张凤文， 刘锡良1开合屋盖结构的发展及开合机理研究1钢结构， “， （/） “ I .1 “ * ,张凤文1开合屋盖结构研究1博士学位论文， 天津大学， 1 “ 0 ,张凤文， 刘锡良1开合屋盖结构及其荷载研究1见 第一界全国现 代结构工程学术报告会论文集， “1