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    柯橋輕紡城體育中心體育場開合屋蓋開閉機械控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

    2016-07-25 05:54:30俞錫齊俞榮華裘智杰浙江精工鋼結(jié)構(gòu)集團有限公司浙江紹興312030鄭銳恒紹興市柯橋區(qū)政府投資項目建設(shè)管理中心浙江紹興312030
    中國房地產(chǎn)業(yè) 2016年10期
    關(guān)鍵詞:設(shè)計與施工

    文/俞錫齊、俞榮華、裘智杰 浙江精工鋼結(jié)構(gòu)集團有限公司 浙江紹興 312030鄭銳恒 紹興市柯橋區(qū)政府投資項目建設(shè)管理中心 浙江紹興 312030

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    柯橋輕紡城體育中心體育場開合屋蓋開閉機械控制系統(tǒng)應(yīng)用研究

    文/俞錫齊、俞榮華、裘智杰浙江精工鋼結(jié)構(gòu)集團有限公司浙江紹興312030
    鄭銳恒紹興市柯橋區(qū)政府投資項目建設(shè)管理中心浙江紹興312030

    【摘要】通過對柯橋輕紡城體育中心體育場開合屋蓋機械控制系統(tǒng)的設(shè)計和施工及控制策略,進行分析和研究。綜述了開合機械控制系統(tǒng)的特殊工況,總結(jié)了開合機械控制系統(tǒng)適應(yīng)性應(yīng)用的基本方法。

    【關(guān)鍵詞】開合屋蓋機械控制系統(tǒng);適應(yīng)性應(yīng)用;設(shè)計與施工

    1 工程概況

    柯橋輕紡城體育中心體育場位于紹興市柯橋區(qū)西北側(cè),總建筑面積77640平方米,觀眾座位40000席。體育場采用開合屋蓋結(jié)構(gòu)形式,活動屋蓋由兩個單元塊組成,每片活動屋蓋沿兩條平行的圓弧軌道移動,活動屋蓋采用平面桁架結(jié)構(gòu),屋面周圈設(shè)置水平支撐保證活動屋蓋的整體性.每片活動屋蓋通過14臺小車支撐,閉合時可與固定屋蓋完全吻合。

    圖1 體育場結(jié)構(gòu)模型

    2 活動屋蓋開合運行原理

    本系統(tǒng)采用鋼纜繩牽引和自驅(qū)臺車的組合驅(qū)動方式,通過卷揚機,鋼纜繩牽引活動屋蓋。每片活動屋蓋兩側(cè)各有7個臺車,活動屋蓋通過臺車軌道等部件將活動屋蓋的荷載傳至固定屋蓋。

    圖2 輕紡城體育中心體育場開合機械系統(tǒng)示意圖

    3 體育場開閉系統(tǒng)特點分析

    柯橋輕紡城體育中心體育場開合機械控制系統(tǒng)是一個綜合性系統(tǒng)工程,集鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計、制作與施工和起重機械、液壓設(shè)計、加工與安裝及電氣、自動控制安裝與調(diào)試的跨學(xué)科合作項目。三部分必須聯(lián)合設(shè)計、聯(lián)合制定制作和施工方案,聯(lián)合交叉施工。共同調(diào)試,才能取得最后的成功。

    輕紡城體育中心體育場工程對開合機械控制系統(tǒng)的要求有:

    a、鋼結(jié)構(gòu)與開閉系統(tǒng)的適應(yīng)性(適應(yīng)性自適應(yīng)與補償調(diào)整能力)

    b、鋼結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性

    c、機械液壓系統(tǒng)的可靠性、耐久性

    d、控制系統(tǒng)的協(xié)調(diào)性

    e、牽引系統(tǒng)的同步性

    圖3 體育場屋蓋全閉示意圖

    4 開閉機械控制系統(tǒng)的適應(yīng)性應(yīng)用

    4.1適應(yīng)性設(shè)計

    考慮到體育場工程結(jié)構(gòu)柔性、大跨度、主拱矢跨比小等工況,鋼結(jié)構(gòu)及行走運行軌道隨著溫差的變化,變形較大,進而引起開閉機械系統(tǒng)開合運行的力超載;

    以開合屋蓋結(jié)構(gòu)工況為設(shè)計準(zhǔn)則,開閉行走機構(gòu)設(shè)有:行走輪、導(dǎo)向輪、反鉤輪、側(cè)向液壓糾偏系統(tǒng)和豎向超高壓千斤頂調(diào)整機構(gòu)等。由于體育場固定屋蓋的坡度較小,采用卷揚牽引開合方案時,活動屋蓋的自重下滑力不足以使活動屋蓋順利平穩(wěn)打開,因此,主動臺車還設(shè)有自驅(qū)動機構(gòu),每部主動臺車的驅(qū)動部分設(shè)有2組對稱的鏈傳動機構(gòu)。

    圖4 主動臺車三維模型

    臺車側(cè)向設(shè)有液壓自適應(yīng)糾偏系統(tǒng),通過油缸與彈簧組成彈性阻尼系統(tǒng),能夠適應(yīng)活動屋蓋與軌道中間的側(cè)向變形。

    4.2適應(yīng)性施工

    鋼結(jié)構(gòu)與開閉系統(tǒng)適應(yīng)性施工的難點主要體現(xiàn)在以下方面:

    (1)本工程兩條軌道上的臺車承擔(dān)著柔性活動屋蓋的重量,活動屋蓋通過臺車行駛在固定屋蓋主桁架上,為多點彈性支撐的超靜定結(jié)構(gòu)。

    (2)臺車承上啟下,活動屋蓋開合運行過程中將產(chǎn)生較大的變形量,同時固定屋蓋在自重的作用下,會產(chǎn)生永久的變形,這都將會引起臺車豎向內(nèi)力超限及橫向卡軌。

    針對施工難點的適應(yīng)性施工措施:

    (1)通過合理的施工安裝順序和支撐架拆除順序,以減少總變形量。

    (2)根據(jù)結(jié)構(gòu)特點及設(shè)計說明的要求,本工程在固定屋蓋自重變形產(chǎn)生的位移釋放后,進行軌道梁的初始對中。

    (3)采取軌道與臺車預(yù)偏方式,以確保二者的變形能力相協(xié)調(diào)。

    (4)采用詳盡的施工工況分析,確定開閉合系統(tǒng)安裝時的鋼結(jié)構(gòu)初始狀態(tài),減少卡軌力,并保證臺車內(nèi)力不超限。

    (5)根據(jù)招標(biāo)圖紙,活動屋蓋在閉合狀態(tài),恒載工況下軌道的橫向位移及豎向位移最大。為了使臺車沿軌道行走過程中的側(cè)向位移變幅的絕對值最小,在每榀主桁架上確定臺車行走位移變幅的中軸線。軌道梁側(cè)向預(yù)偏,豎向位移的補償,可以調(diào)節(jié)軌道的標(biāo)高,剩余變形均處于臺車彈簧自適應(yīng)調(diào)節(jié)范圍內(nèi)。

    (6)為適應(yīng)臺車豎向變形,在施工過程中配裝活動屋蓋支撐法蘭,通過超高壓千斤頂進行微調(diào),調(diào)節(jié)臺車豎向位移的同時,調(diào)節(jié)活動屋蓋相應(yīng)節(jié)點支座在相應(yīng)位置的豎向荷載,到位后,旋動豎向螺母鎖緊。

    4.3適應(yīng)性的開合控制方案

    通過安裝在臺車和卷揚機中的監(jiān)控系統(tǒng),由中央控制系統(tǒng)進行位移同步控制,確保屋蓋行走姿態(tài);同時由中央控制系統(tǒng)進行力同步與監(jiān)控,確保整套系統(tǒng)同步可靠的工作。

    圖5 屋蓋同步開合控制示意圖

    針對工程中活動屋蓋由卷揚機牽引和自驅(qū)臺車組合的驅(qū)動方式,控制上采用了適應(yīng)性的同步控制策略。

    驅(qū)動系統(tǒng)協(xié)調(diào)同步方法:

    (1)驅(qū)動臺車減速器與車輪之間安裝離合器,在屋蓋閉合過程中,離合器打開,此時驅(qū)動臺車從動,減小車輪軸的阻力矩,從而避免車輪打滑。

    (2)驅(qū)動臺車與卷揚機上安裝位移傳感器和力矩傳感器,均衡梁安裝測力銷軸,實時監(jiān)測驅(qū)動系統(tǒng)移動過程中荷載和位移的變化。

    (3)根據(jù)設(shè)計荷載和實時監(jiān)測數(shù)據(jù),標(biāo)定驅(qū)動系統(tǒng)正常工作過程中,各監(jiān)測數(shù)據(jù)的上下限值,當(dāng)荷載超過限值時,中央控制系統(tǒng)進行調(diào)整,保證運行的協(xié)調(diào)同步。

    圖6 驅(qū)動控制的同步保證措施

    5 總結(jié)

    本文根據(jù)柯橋輕紡城體育中心體育場開合屋蓋結(jié)構(gòu)的特殊工況,介紹了開合屋蓋機械控制系統(tǒng)的各種適應(yīng)性應(yīng)用,包括針對開合運行工況的適應(yīng)性設(shè)計和適應(yīng)性施工及適應(yīng)性的控制策略。希望對以后參與設(shè)計和建造類似項目的工程師能有參考價值。

    參考文獻:

    [1]劉錫良.現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)[M].天津大學(xué)出版社,2003

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    [3]張軍,董年才.南通體育場開合屋蓋機械驅(qū)動系統(tǒng)原理及運行維護[J].建筑施工,2008,30(3):191-194.

    [4]翁新華,王春香,朱愛.變頻調(diào)速在大型動態(tài)建筑構(gòu)件上的實時控制.制造業(yè)自動化,2002,24(II):3-6.

    [5]智浩,李同進.上海旗忠網(wǎng)球中心活動屋蓋的設(shè)計與施工—機械結(jié)構(gòu)一體化技術(shù)探索與實踐.建筑結(jié)構(gòu),2007,37(4):95-100.

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