專利名稱：體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋及其控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及體育館建筑結(jié)構(gòu)和機(jī)械控制，特別是體育館曲面空間超大型可開閉式 屋蓋，以及該可開閉式屋蓋的控制方法。
背景技術(shù)：
近年來，隨著國家或地區(qū)經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)，市民對(duì)體育運(yùn)動(dòng)參與意識(shí)的提高，以及 可開閉屋蓋技術(shù)的日臻完善，建造帶有可開閉屋蓋的大型體育建筑越來越成為一種必要和 時(shí)尚與常規(guī)體育場(chǎng)館相比，可開閉屋蓋建筑主要有兩個(gè)方面的優(yōu)點(diǎn)①復(fù)歸自然，創(chuàng)造 既不受自然界的不利影響，又能保持自然氣息，讓陽光灑滿場(chǎng)地和看臺(tái)、人們重歸自然懷抱 的運(yùn)動(dòng)環(huán)境。②開閉屋蓋建筑可以保證諸如奧運(yùn)會(huì)和世界杯開模式、比賽等大型體育、娛樂 活動(dòng)得以如期舉行?？砷_閉屋蓋建筑有別于其他建筑體系，其核心問題是移動(dòng)屋蓋能否安全、平穩(wěn)、持 久地運(yùn)行，以保證相應(yīng)建筑功能的實(shí)現(xiàn)。因?yàn)榭砷_閉屋蓋建筑是建筑項(xiàng)目中結(jié)構(gòu)系統(tǒng)與機(jī) 械控制系統(tǒng)的集成，國際上已建開閉屋蓋建筑中，不乏因?yàn)閮烧叩膮f(xié)調(diào)關(guān)系沒有處理好，而 造成運(yùn)行困難、耐久性差以至于開閉功能喪失的情況。因此本發(fā)明就是處理好這兩個(gè)系統(tǒng)之間的協(xié)調(diào)和配合，從建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、控制 等多個(gè)層面進(jìn)行技術(shù)的突破，本案由此產(chǎn)生。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋及其控制方法， 以力學(xué)模型建立穩(wěn)固的基礎(chǔ)，活動(dòng)屋蓋位于剛度適配的固定屋蓋上進(jìn)行牽引，移動(dòng)安全、平 穩(wěn)、持久。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋，包括若干主拱、若干副拱、一對(duì)斜拱、 若干臺(tái)車、屋蓋；主拱為相互平行且橫跨體育館的弧形拱，一對(duì)斜拱為對(duì)稱結(jié)構(gòu)弧形拱，橫 跨過所有主拱，與主拱形成節(jié)點(diǎn)；在每兩個(gè)相鄰主拱之間設(shè)有副拱，副拱是與斜拱形成節(jié) 點(diǎn)、且向外兩側(cè)發(fā)散的弧形拱，主拱、副拱和斜拱共同承擔(dān)重力負(fù)荷，主拱之上架設(shè)有供臺(tái) 車運(yùn)行的軌道；屋蓋為球冠形狀，包括固定屋蓋和活動(dòng)屋蓋，活動(dòng)屋蓋為球冠的頂部，是以 球冠中間線對(duì)稱的兩片，平面投影為兩個(gè)對(duì)稱的小半圓形；所述的每片活動(dòng)屋蓋下弧邊上 設(shè)置有多個(gè)牽引點(diǎn)，每個(gè)牽引點(diǎn)受一套多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)；臺(tái)車的上端連接于活 動(dòng)屋蓋，臺(tái)車下端位于主拱的軌道上，在多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)牽引活動(dòng)屋蓋時(shí)帶動(dòng)活動(dòng) 屋蓋行走。所述的多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩，鋼絲繩固定在牽引點(diǎn)上，繞 過固定屋蓋上的滑輪；每個(gè)軌道上配有多個(gè)臺(tái)車，臺(tái)車帶有液壓制動(dòng)器，在每個(gè)軌道下方具 有限制臺(tái)車向下行程的下?lián)鯄K。
所述的主拱、副拱和斜拱為三角形圓鋼管桁架，三角形圓鋼管桁架的三根弦桿都 剛接于地基礎(chǔ)環(huán)梁上。所述的活動(dòng)屋蓋為單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，兩片活動(dòng)屋蓋閉合后的對(duì)接邊為圓管，臺(tái)車的 上端連接于活動(dòng)屋蓋的網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)。所述的兩片活動(dòng)屋蓋對(duì)接處鎖止方式為插片和插銷方式鎖止，兩片活動(dòng)屋蓋各自 具有帶插銷孔的插片，插銷插入插片對(duì)準(zhǔn)的插孔。一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋的控制方法，包括下述步驟， 1、設(shè)置中央控制系統(tǒng)，在主拱和活動(dòng)屋蓋安裝檢測(cè)活動(dòng)屋蓋位置信號(hào)的位置傳感 器，在卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩上安裝檢測(cè)鋼絲繩張力的壓力傳感器；2、其中開啟過程包括以下步驟①解除鎖止階段，松開活動(dòng)屋蓋對(duì)接邊的插銷，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)張緊鋼 絲繩，鋼絲繩壓力傳感器檢測(cè)張力信號(hào)，當(dāng)張力致使活動(dòng)屋蓋不下移時(shí)，臺(tái)車液壓制動(dòng)器松 開，主拱和活動(dòng)屋蓋的位置傳感器檢測(cè)到插銷與活動(dòng)屋蓋有間隙，則完全拔出插銷，兩片活 動(dòng)屋蓋分離，中央控制系統(tǒng)逐漸減小鋼絲繩張力，使活動(dòng)屋蓋下移；②開啟階段，在活動(dòng)屋蓋下移過程中，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)減小鋼絲繩 張力，活動(dòng)屋蓋在重力作用下下移，并形成加速度，當(dāng)活動(dòng)屋蓋達(dá)到正常下移速度時(shí)，卷揚(yáng) 機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)，保持活動(dòng)屋蓋的下移速度均勻；③減速停止階段，當(dāng)活動(dòng)屋蓋快要到達(dá)完全打開位置時(shí)，中央控制系統(tǒng)開始加大 卷揚(yáng)機(jī)牽引力，張緊鋼絲繩使活動(dòng)屋蓋減速，當(dāng)檢測(cè)到臺(tái)車靠緊下?lián)鯄K時(shí)，中央控制系統(tǒng)控 制液壓制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)力，使得活動(dòng)屋蓋停止移動(dòng)，同時(shí)保持卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩的張力，然后控 制卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)器制動(dòng)，停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開啟完成。3、關(guān)閉過程為開啟過程的反過程，包括下述步驟①啟動(dòng)階段，中央控制系統(tǒng)首先控制卷揚(yáng)機(jī)產(chǎn)生張力，然后松開導(dǎo)軌上的液壓制 動(dòng)器，繼續(xù)控制電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)增加牽引力，拉動(dòng)活動(dòng)屋蓋上移；②關(guān)閉階段，活動(dòng)屋蓋上移過程中，形成加速度，當(dāng)活動(dòng)屋蓋上移速度達(dá)到正常速 度時(shí)，控制卷揚(yáng)機(jī)張力，保持活動(dòng)屋蓋勻速上移；③停止鎖止階段，當(dāng)活動(dòng)屋蓋即將達(dá)到關(guān)閉位置時(shí)，控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)減小牽 引力，使活動(dòng)屋蓋減速，當(dāng)檢測(cè)到可以鎖止的位置信號(hào)，一邊減小卷揚(yáng)機(jī)牽引力，一邊啟動(dòng) 插銷電機(jī)，將插銷完全緊固與插孔中；檢測(cè)到兩片活動(dòng)屋蓋之間的距離小于設(shè)定值，則控制 液壓制動(dòng)器制動(dòng)，活動(dòng)屋蓋靜止，鋼絲繩松弛，卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)，關(guān)閉完成。所述的開啟和關(guān)閉過程中，在臺(tái)車的臺(tái)車輪配有阻尼油缸，在臺(tái)車頂部配有主頂 油缸，分別安裝用于檢測(cè)橫向和縱向壓力的壓力傳感器，中央控制系統(tǒng)對(duì)根據(jù)壓力傳感器 數(shù)據(jù)，計(jì)算出臺(tái)車的載荷，實(shí)時(shí)判斷臺(tái)車運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)調(diào)整移動(dòng)方案，保證活動(dòng)屋 蓋的順暢移動(dòng)。所述的開啟和關(guān)閉過程中，在所有臺(tái)車主頂油缸和阻尼油缸上安裝檢測(cè)臺(tái)車縱向 和橫向位置偏移的位置傳感器，中央控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢查每輛臺(tái)車姿態(tài)和動(dòng)作，當(dāng)統(tǒng)計(jì)到任 何一片活動(dòng)屋蓋上超過一定數(shù)量的臺(tái)車同時(shí)或者相繼作出同一方向橫向偏移，判斷出活動(dòng) 屋蓋發(fā)生整體側(cè)滑，此時(shí)停止活動(dòng)屋蓋行走，以手動(dòng)或者自動(dòng)方式糾正臺(tái)車偏移，然后繼續(xù) 活動(dòng)屋蓋行走。
采用上述方案后，本發(fā)明中為國內(nèi)對(duì)于體育館可開閉式屋頂技術(shù)上形成了破突破 性的技術(shù)成功，給相關(guān)領(lǐng)域中提供了重要經(jīng)驗(yàn)參考，解決一直困擾的技術(shù)難題，真正實(shí)現(xiàn)活 動(dòng)屋蓋移動(dòng)安全、平穩(wěn)、持久。本發(fā)明中依托于環(huán)梁基礎(chǔ)_固定屋蓋_臺(tái)車-活動(dòng)屋蓋為一體的復(fù)雜系統(tǒng)力學(xué)模 型，提供了一個(gè)結(jié)構(gòu)變形的準(zhǔn)確范圍以及超大型空間結(jié)構(gòu)，體育場(chǎng)館基礎(chǔ)堅(jiān)固，持久耐用， 壽命長。本發(fā)明中活動(dòng)屋蓋和固定屋蓋相對(duì)變形具有高度自適應(yīng)性，同時(shí)臺(tái)車能接受反 饋-控制指令對(duì)實(shí)際姿勢(shì)(位移)和狀態(tài)(荷載)進(jìn)行調(diào)解保障，整個(gè)系統(tǒng)具有反饋-調(diào) 整_設(shè)備自保護(hù)等，滿 足結(jié)構(gòu)安全需求。說明書附1是本發(fā)明較佳實(shí)施例的俯視圖；圖2是本發(fā)明較佳實(shí)施例的A向示意圖；圖3是本發(fā)明較佳實(shí)施例的臺(tái)車結(jié)構(gòu)示意圖；圖4是本發(fā)明較佳實(shí)施例的臺(tái)車位于固定屋蓋的結(jié)構(gòu)示意圖；圖5是本發(fā)明較佳實(shí)施例中活動(dòng)屋蓋對(duì)接處固定方式結(jié)構(gòu)示意圖；圖6是本發(fā)明較佳實(shí)施例中活動(dòng)屋蓋半開狀態(tài)示意圖；圖7是本發(fā)明較佳實(shí)施例中活動(dòng)屋蓋全開狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式結(jié)合附圖
，對(duì)本發(fā)明較佳實(shí)施例做進(jìn)一步詳細(xì)說明。本發(fā)明較佳實(shí)施例中的結(jié)構(gòu)體系包括三大部分，鋼屋蓋、承重桁架、鋼筋混凝土基 礎(chǔ)環(huán)梁。鋼屋蓋幾何形狀為球冠，分為固定屋蓋1和活動(dòng)屋蓋2。其中，固定屋蓋1上表面構(gòu) 件軸線位于半徑204m的球面上，球冠高度為54m?；顒?dòng)屋蓋2的構(gòu)件軸線位于半徑206. 8m 的同心球面上。固定屋蓋1為拱支單層網(wǎng)殼體系，其承重桁架為三角形桁架拱，包括6道東西向主 拱3、介于兩個(gè)主拱之間的副拱4、以及南北向的斜拱5。所有拱的拱腳落在體育館外圈的鋼 筋混凝土基礎(chǔ)環(huán)梁10上。固定屋蓋1的開口以外為三向單層網(wǎng)殼。固定屋蓋1上載兩片 活動(dòng)屋蓋2，可沿東西方向移動(dòng)。活動(dòng)屋蓋1采用周邊圓鋼管加強(qiáng)的單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。主拱3分為A、B、C、D、E、F拱，中心距為40m，承擔(dān)著整個(gè)屋蓋的大部分重量，同時(shí) 上方鋪設(shè)軌道，作為臺(tái)車6運(yùn)行的支承結(jié)構(gòu)。其中C、D拱跨度最大262m，矢高55. 4m，位于 開口部分的最大無側(cè)向支撐長度為100m。主拱3桁架截面為倒置三角形，高4m，寬約3. 9m, 拱腳剛接。副拱4和主拱3 —起承擔(dān)重力負(fù)荷，在每兩個(gè)主拱3中間設(shè)立一個(gè)副拱4。副拱4 也采用主拱3相同的三角形圓鋼管桁架，以斜拱5為支承點(diǎn)，拱腳落入在基礎(chǔ)環(huán)梁10上。斜拱5作為副拱4的上部支撐，調(diào)整各主拱3內(nèi)力分配，同時(shí)作為主拱3側(cè)向支撐， 提高結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性。采用三角形圓鋼管桁架，拱腳剛接?；顒?dòng)屋蓋2為單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，為對(duì)稱的兩片，平面投影呈小半圓形，其中邊線為圓 管。網(wǎng)殼桿件中心線位于半徑206. 8m的球面上，平面呈月牙形圓弧邊為由斜撐的平面桁架，以加強(qiáng)剛度，便于與建筑外裝連接。每片活 動(dòng)屋蓋2由22臺(tái)臺(tái)車6支承在固定屋蓋的主拱上行走。如圖3所示，臺(tái)車 6包括臺(tái)車輪61、導(dǎo)向輪62、阻尼油缸63，臺(tái)車6上端通過主頂油缸64的輸出法蘭連接于 活動(dòng)屋蓋2的網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)上，臺(tái)車輪61在固定屋蓋1軌道上運(yùn)行，導(dǎo)向輪62支承在固定屋蓋 1主拱的軌道梁上，為臺(tái)車6進(jìn)行導(dǎo)向。阻尼油缸63連接兩個(gè)臺(tái)車輪61，控制兩個(gè)臺(tái)車輪 的橫向運(yùn)行。臺(tái)車輪61上具有液壓制動(dòng)器65。如圖4所示，22臺(tái)臺(tái)車6行駛在固定屋蓋1的6條主拱軌道上，其中A、F拱各2 臺(tái)臺(tái)車6，B、E拱各4臺(tái)臺(tái)車，C、D拱個(gè)5臺(tái)臺(tái)車6，每個(gè)軌道梁的下方具有限制活動(dòng)屋蓋2 最低行程的下?lián)鯄K7。B、E、C、D拱各配有一套多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)來實(shí)現(xiàn)對(duì)活動(dòng)屋蓋2 的牽引。多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)位于每個(gè)拱腳的地下室，主要包括卷揚(yáng)機(jī)91、液壓動(dòng)力單 元(圖中未示出)、鋼絲繩93、上轉(zhuǎn)向滑輪92、多點(diǎn)導(dǎo)向托輪94等。在活動(dòng)屋蓋2的下弧邊 上，對(duì)應(yīng)B、E、C、D拱處設(shè)置4個(gè)牽引點(diǎn)，鋼絲繩93繞過安裝在固定屋蓋1上的上轉(zhuǎn)向滑輪 92，然后再由多點(diǎn)導(dǎo)向托輪94引導(dǎo)鋼絲繩93的牽引位置。在兩片活動(dòng)屋蓋2的對(duì)接邊是以插銷的方式固定。參見圖5兩片活動(dòng)屋蓋2的對(duì) 接邊圓管上都套有套環(huán)81，套環(huán)81與插片基板82固結(jié)，在其中一邊的插片基板82上等間 距布設(shè)有三個(gè)插片83，插片83上具有對(duì)齊的插孔84，在插片83的一邊還具有可插入插孔 84上的插銷85。在另一邊的插片基板82上也具有帶插孔84的插片83，對(duì)接后，兩個(gè)活動(dòng) 屋蓋2上的插孔84都對(duì)齊，然后插銷85插入后，實(shí)現(xiàn)鎖止。其中插銷85的動(dòng)作是通過電 機(jī)驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明實(shí)現(xiàn)活動(dòng)屋蓋2在固定屋蓋1上的移動(dòng)的控制方式是，設(shè)立中央控制系統(tǒng)， 配合各類傳感器，進(jìn)行活動(dòng)屋蓋2啟閉的自動(dòng)控制。首先，在每個(gè)活動(dòng)屋蓋上安裝4個(gè)位置傳感器，在B、C、D、E拱上各安裝2個(gè)位置 傳感器，一共八個(gè)，活動(dòng)屋蓋2上的位置傳感器和B、C、D、E拱上的位置傳感器配合，檢測(cè)活 動(dòng)屋蓋2位置信號(hào)。然后在卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩上安裝檢測(cè)鋼絲繩張力的壓力傳感器，在臺(tái)車阻 尼油缸上安裝檢測(cè)橫向和縱向壓力的壓力傳感器，以及安裝檢測(cè)臺(tái)車橫向和縱向位置偏移 的位置傳感器。結(jié)合圖6圖7，活動(dòng)屋蓋2開啟的控制包括以下步驟1、解除鎖止階段，中央控制系統(tǒng)控制插銷電機(jī)動(dòng)作，松開活動(dòng)屋蓋2對(duì)接邊的插 銷85，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)慢慢張緊鋼絲繩，鋼絲繩的張力由其上的壓力傳感器實(shí)時(shí) 檢測(cè)，當(dāng)檢測(cè)到張力達(dá)到一定值，使得活動(dòng)屋蓋2不會(huì)下移時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制液壓制動(dòng) 器65松開，主拱3和活動(dòng)屋蓋2的位置傳感器檢測(cè)到插銷85與活動(dòng)屋蓋2有間隙，則控制 插銷電機(jī)完全拔出插銷85，兩片活動(dòng)屋蓋2徹底分離，中央控制系統(tǒng)逐漸減小鋼絲繩張力， 使活動(dòng)屋蓋2慢慢下移。2、開啟階段，在活動(dòng)屋蓋2下移過程中，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)減小鋼絲 繩張力，活動(dòng)屋蓋2在重力作用下自動(dòng)緩緩下移，并形成加速度，當(dāng)活動(dòng)屋蓋2達(dá)到正常下 移速度時(shí)，中央控制系統(tǒng)就控制卷揚(yáng)機(jī)產(chǎn)生制動(dòng)，使得活動(dòng)屋蓋的保持均勻下移。3、減速停止階段，當(dāng)活動(dòng)屋蓋2快要到達(dá)完全打開位置時(shí)，中央控制系統(tǒng)就開始 加大卷揚(yáng)機(jī)牽引力，張緊鋼絲繩使活動(dòng)屋蓋2速度逐漸降低，當(dāng)活動(dòng)屋蓋2下弧邊上的傳感 器檢測(cè)到最下方的臺(tái)車6靠緊下?lián)鯄K時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制液壓制動(dòng)器65產(chǎn)生制動(dòng)力，使得活動(dòng)屋蓋2停止移動(dòng)，同時(shí)保持卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩的張力，然后中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)制 動(dòng)器制動(dòng)，停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開啟完成，鋼絲繩此時(shí)可以松弛?；顒?dòng)屋蓋2關(guān)閉過程為開啟的反過程，包括下述步驟1、啟動(dòng)階段，中央控制系統(tǒng)首先控制卷揚(yáng)機(jī)產(chǎn)生張力，然后松開導(dǎo)軌上的液壓制 動(dòng)器，繼續(xù)控制卷揚(yáng)機(jī)增加牽引力，拉動(dòng)活動(dòng)屋蓋2慢慢上移。 2、關(guān)閉階段，活動(dòng)屋蓋2上移過程中，卷揚(yáng)機(jī)增加牽引力使得活動(dòng)屋蓋2形成以一 定加速度上移，當(dāng)活動(dòng)屋蓋2上移速度達(dá)到所設(shè)定的正常速度時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng) 機(jī)張力，保持活動(dòng)屋蓋2以正常速度勻速上移。3、停止鎖止階段，當(dāng)活動(dòng)屋蓋2即將達(dá)到關(guān)閉位置時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī) 減小牽引力，逐漸使活動(dòng)屋蓋2慢慢減速，當(dāng)活動(dòng)屋蓋2的上弧邊的位置傳感器檢測(cè)到兩片 活動(dòng)屋蓋2之間的距離小于設(shè)定值時(shí)，控制系統(tǒng)得到鎖止信號(hào)，此時(shí)中央控制系統(tǒng)一邊減 小卷揚(yáng)機(jī)牽引力，一邊啟動(dòng)插銷電機(jī)，將插銷完全插入插孔84中，中央控制系統(tǒng)控制液壓 制動(dòng)器65制動(dòng)，活動(dòng)屋蓋2靜止，鋼絲繩93松弛，卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)，關(guān)閉完成。為了確?；顒?dòng)屋蓋2移動(dòng)順暢，對(duì)臺(tái)車6載荷進(jìn)行實(shí)時(shí)觀察，同時(shí)采用視頻監(jiān)控系 統(tǒng)監(jiān)視臺(tái)車的運(yùn)行狀況。在臺(tái)車6阻尼油缸63和主頂油缸64上安裝檢測(cè)橫向和縱向壓力 的壓力傳感器，中央控制系統(tǒng)對(duì)阻尼油缸63和主頂油缸64壓力傳感器的數(shù)據(jù)進(jìn)行計(jì)算，計(jì) 算出臺(tái)車6的載荷，再由PLC控制器通過運(yùn)算準(zhǔn)確判斷活動(dòng)屋蓋2與軌道梁之間的相對(duì)位 移，控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)判斷臺(tái)車6運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)調(diào)整移動(dòng)方案，保證活動(dòng)屋蓋2的順暢 移動(dòng)。同時(shí)，在所有臺(tái)車6主頂油缸64和阻尼油缸63上安裝檢測(cè)臺(tái)車縱向和橫向位置 偏移的位置傳感器，中央控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢查每輛臺(tái)車6姿態(tài)和動(dòng)作。當(dāng)中央控制系統(tǒng)統(tǒng)計(jì) 到任何一片活動(dòng)屋蓋2上超過一定數(shù)量的臺(tái)車6同時(shí)或者相繼作出同一方向橫向偏移，判 斷出活動(dòng)屋蓋2發(fā)生整體側(cè)滑，此時(shí)應(yīng)立刻停止活動(dòng)屋蓋2繼續(xù)行走，然后或者中央控制系 統(tǒng)以自動(dòng)方式糾正臺(tái)車6偏移，然后繼續(xù)啟動(dòng)工作，臺(tái)車6帶動(dòng)活動(dòng)屋蓋2繼續(xù)行走。又或 者以手動(dòng)進(jìn)行調(diào)整，手動(dòng)方式是防止自動(dòng)方式出現(xiàn)故障而設(shè)置的，依據(jù)系統(tǒng)得到的反饋信 息和視頻監(jiān)控信息來調(diào)整。
權(quán)利要求
一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋，其特征在于包括若干主拱、若干副拱、一對(duì)斜拱、若干臺(tái)車、屋蓋；主拱為相互平行且橫跨體育館的弧形拱，一對(duì)斜拱為對(duì)稱結(jié)構(gòu)弧形拱，橫跨過所有主拱，與主拱形成節(jié)點(diǎn)；在每兩個(gè)相鄰主拱之間設(shè)有副拱，副拱是與斜拱形成節(jié)點(diǎn)、且向外兩側(cè)發(fā)散的弧形拱，主拱、副拱和斜拱共同承擔(dān)重力負(fù)荷，主拱之上架設(shè)有供臺(tái)車運(yùn)行的軌道；屋蓋為球冠形狀，包括固定屋蓋和活動(dòng)屋蓋，活動(dòng)屋蓋為球冠的頂部，是以球冠中間線對(duì)稱的兩片，平面投影為兩個(gè)對(duì)稱的小半圓形；所述的每片活動(dòng)屋蓋下弧邊上設(shè)置有多個(gè)牽引點(diǎn)，每個(gè)牽引點(diǎn)受一套多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)驅(qū)動(dòng)；臺(tái)車的上端連接于活動(dòng)屋蓋，臺(tái)車下端位于主拱的軌道上，在多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)牽引活動(dòng)屋蓋時(shí)帶動(dòng)活動(dòng)屋蓋行走。
2.如權(quán)利要求1所述一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋，其特征在于所述的 多點(diǎn)液壓卷揚(yáng)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)包括卷揚(yáng)機(jī)和鋼絲繩，鋼絲繩固定在牽引點(diǎn)上，繞過固定屋蓋上的 滑輪；每個(gè)軌道上配有多個(gè)臺(tái)車，臺(tái)車帶有液壓制動(dòng)器，在每個(gè)軌道下方具有限制臺(tái)車向下 行程的下?lián)鯄K。
3.如權(quán)利要求1所述一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋，其特征在于所述的 主拱、副拱和斜拱為三角形圓鋼管桁架，三角形圓鋼管桁架的三根弦桿都剛接于地基礎(chǔ)環(huán) 梁上。
4.如權(quán)利要求1所述一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋，其特征在于所述的 活動(dòng)屋蓋為單層網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，兩片活動(dòng)屋蓋閉合后的對(duì)接邊為圓管，臺(tái)車的上端連接于活動(dòng) 屋蓋的網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)。
5.如權(quán)利要求1所述一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋，其特征在于所述的 兩片活動(dòng)屋蓋對(duì)接處鎖止方式為插片和插銷方式鎖止，兩片活動(dòng)屋蓋各自具有帶插銷孔的 插片，插銷插入插片對(duì)準(zhǔn)的插孔。
6.一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋的控制方法，其特征在于包括下述步驟設(shè)置中央控制系統(tǒng)，在活動(dòng)屋蓋上弧邊和下弧邊安裝檢測(cè)活動(dòng)屋蓋位置信號(hào)的位置傳 感器，在卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩上安裝檢測(cè)鋼絲繩張力的壓力傳感器；其中開啟過程包括以下步驟①解除鎖止階段，松開活動(dòng)屋蓋對(duì)接邊的插銷，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)張緊鋼絲繩， 鋼絲繩壓力傳感器檢測(cè)張力信號(hào)，當(dāng)張力致使活動(dòng)屋蓋不下移時(shí)，臺(tái)車液壓制動(dòng)器松開，主 拱和活動(dòng)屋蓋的位置傳感器檢測(cè)到插銷與活動(dòng)屋蓋有間隙，則完全拔出插銷，兩片活動(dòng)屋 蓋分離，中央控制系統(tǒng)逐漸減小鋼絲繩張力，使活動(dòng)屋蓋下移；②開啟階段，在活動(dòng)屋蓋下移過程中，中央控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)繼續(xù)減小鋼絲繩張力， 活動(dòng)屋蓋在重力作用下下移，并形成加速度，當(dāng)活動(dòng)屋蓋達(dá)到正常下移速度時(shí)，卷揚(yáng)機(jī)產(chǎn)生 制動(dòng)，保持活動(dòng)屋蓋的下移速度均勻；③減速停止階段，當(dāng)活動(dòng)屋蓋快要到達(dá)完全打開位置時(shí)，中央控制系統(tǒng)開始加大卷揚(yáng) 機(jī)牽引力，張緊鋼絲繩使活動(dòng)屋蓋減速，當(dāng)檢測(cè)到臺(tái)車靠緊下?lián)鯄K時(shí)，中央控制系統(tǒng)控制液 壓制動(dòng)器產(chǎn)生制動(dòng)力，使得活動(dòng)屋蓋停止移動(dòng)，同時(shí)保持卷揚(yáng)機(jī)鋼絲繩的張力，然后控制卷 揚(yáng)機(jī)制動(dòng)器制動(dòng)，停止電機(jī)運(yùn)轉(zhuǎn)，開啟完成。關(guān)閉過程為開啟過程的反過程，包括下述步驟①啟動(dòng)階段，中央控制系統(tǒng)首先控制卷揚(yáng)機(jī)產(chǎn)生張力，然后松開導(dǎo)軌上的液壓制動(dòng)器， 繼續(xù)控制電動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)增加牽弓I力，拉動(dòng)活動(dòng)屋蓋上移；②關(guān)閉階段，活動(dòng)屋蓋上移過程中，形成加速度，當(dāng)活動(dòng)屋蓋上移速度達(dá)到正常速度 時(shí)，控制卷揚(yáng)機(jī)張力，保持活動(dòng)屋蓋勻速上移；③停止鎖止階段，當(dāng)活動(dòng)屋蓋即將達(dá)到關(guān)閉位置時(shí)，控制系統(tǒng)控制卷揚(yáng)機(jī)減小牽引力， 使活動(dòng)屋蓋減速，當(dāng)檢測(cè)到可以鎖止的位置信號(hào)，一邊減小卷揚(yáng)機(jī)牽引力，一邊啟動(dòng)插銷電 機(jī)，將插銷完全緊固與插孔中；檢測(cè)到兩片活動(dòng)屋蓋之間的距離小于設(shè)定值，則控制液壓制 動(dòng)器制動(dòng)，活動(dòng)屋蓋靜止，鋼絲繩松弛，卷揚(yáng)機(jī)制動(dòng)，關(guān)閉完成。
7.如權(quán)利要求6所述的一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋的控制方法，其特 征在于所述的開啟和關(guān)閉過程中，在臺(tái)車的臺(tái)車輪配有阻尼油缸，在臺(tái)車頂部配有主頂油 缸，分別安裝用于檢測(cè)橫向和縱向壓力的壓力傳感器，中央控制系統(tǒng)對(duì)根據(jù)壓力傳感器數(shù) 據(jù)，計(jì)算出臺(tái)車的載荷，實(shí)時(shí)判斷臺(tái)車運(yùn)行狀態(tài)，并根據(jù)狀態(tài)調(diào)整移動(dòng)方案，保證活動(dòng)屋蓋 的順暢移動(dòng)。
8.如權(quán)利要求6所述的一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋的控制方法，其特征 在于所述的開啟和關(guān)閉過程中，在所有臺(tái)車主頂油缸和阻尼油缸上安裝檢測(cè)臺(tái)車縱向和 橫向位置偏移的位置傳感器，中央控制系統(tǒng)實(shí)時(shí)檢查每輛臺(tái)車姿態(tài)和動(dòng)作，當(dāng)統(tǒng)計(jì)到任何 一片活動(dòng)屋蓋上超過一定數(shù)量的臺(tái)車同時(shí)或者相繼作出同一方向橫向偏移，判斷出活動(dòng)屋 蓋發(fā)生整體側(cè)滑，此時(shí)停止活動(dòng)屋蓋行走，以手動(dòng)或者自動(dòng)方式糾正臺(tái)車偏移，然后繼續(xù)活 動(dòng)屋蓋行走。
全文摘要
本發(fā)明主要公開了一種體育館曲面空間超大型可開閉式屋蓋及其控制方法，通過大型多點(diǎn)液壓驅(qū)動(dòng)卷揚(yáng)機(jī)牽引活動(dòng)屋蓋使其實(shí)現(xiàn)打開和閉合，活動(dòng)屋蓋由安裝在場(chǎng)館主拱軌道上的臺(tái)車支撐帶動(dòng)移動(dòng)，在中央控制系統(tǒng)的控制下，由卷揚(yáng)機(jī)牽引活動(dòng)屋蓋使其沿主拱軌道運(yùn)行完成屋蓋的向中心合攏或向兩側(cè)展開，并在移動(dòng)的過程中，根據(jù)體育場(chǎng)拱架相對(duì)設(shè)計(jì)高度和左右偏差的大小，邊移邊調(diào)整各支撐臺(tái)車的前后左右位置和高度，確保滑移屋蓋的順利開啟和體育場(chǎng)整體結(jié)構(gòu)的安全。本發(fā)明以力學(xué)模型建立穩(wěn)固的基礎(chǔ)，從建筑、結(jié)構(gòu)、機(jī)械、控制多個(gè)層面進(jìn)行技術(shù)的突破，使體育館活動(dòng)屋頂移動(dòng)安全、平穩(wěn)、持久。
文檔編號(hào)E04B7/16GK101962976SQ20101029027
公開日2011年2月2日 申請(qǐng)日期2010年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月18日
發(fā)明者俞榮華, 劉中華, 劉代龍, 姜峰, 沈李強(qiáng), 王留成, 胡向萍, 錢建平, 陸海松, 陳國棟 申請(qǐng)人:浙江精工鋼結(jié)構(gòu)有限公司