自動開啟天窗行走系統(tǒng)設(shè)計技術(shù)

田今高

[摘 要]本文介紹了自動開啟天窗總體性能參數(shù)概述，重點提出了天窗行走系統(tǒng)的參數(shù)性設(shè)計及軌道系統(tǒng)安裝的關(guān)鍵技術(shù)點。

[關(guān)鍵詞]自動開啟天窗、行走系統(tǒng)、軌道、滾輪、公差

中圖分類號：TH12 文獻(xiàn)標(biāo)識碼：A 文章編號：1009-914X（2016）29-0395-01

一、前言概述

近年來，隨著我國經(jīng)濟(jì)的蓬勃發(fā)展，各種大型商業(yè)建筑數(shù)量日益增多，為滿足大型商業(yè)中庭有效消防排煙的消防要求，商業(yè)中庭自動開啟天窗項目應(yīng)運而生。在火災(zāi)發(fā)生時，天窗可自動打開，從而達(dá)到以下目的：

（1）對建筑實施有效的物理空間分隔，使大體量的建筑劃分為若干個近似于獨立的建筑，從而阻止火災(zāi)蔓延。

（2）增強排煙能力，有效減小和防止煙氣對人員的危害。

（3）有效地組織開展滅火救援行動。

（4）有效地設(shè)置商業(yè)空間，提高商業(yè)空間利用率。

二、自動開啟天窗總體介紹

自動開啟天窗總體由七大部分組成：

1、鋼結(jié)構(gòu)：作為天窗系統(tǒng)的基礎(chǔ)部分，涉及結(jié)構(gòu)力學(xué)，鋼構(gòu)技術(shù)規(guī)范。

2、屋面幕墻系統(tǒng)：作為開啟天窗的屋面主體部分，要求節(jié)能、防風(fēng)、密閉、防雨、防滲。完全起到傳統(tǒng)屋面或固定采光頂?shù)慕ㄖδ茏饔谩?/p>

3、行走系統(tǒng)：整個天窗板塊靠行走系統(tǒng)架設(shè)。行走系統(tǒng)軌道，滾輪的抗壓設(shè)計必須完全滿足結(jié)構(gòu)支承要求。行走靈活自如，無運動卡帶設(shè)計缺陷，導(dǎo)向系統(tǒng)完善。

4、傳動系統(tǒng)：行走傳動設(shè)計、轉(zhuǎn)矩傳動系統(tǒng)。

5、緩沖安全系統(tǒng)：止動緩沖系統(tǒng)；抗風(fēng)，抗脫軌系統(tǒng)；防超程控制系統(tǒng)；液壓阻尼系統(tǒng)。

6、動力系統(tǒng)：馬達(dá)，減速器，制動器三合一體減速電機；變頻控制系統(tǒng)。

7、控制系統(tǒng)：手動控制、自動控制系統(tǒng)；過程測速調(diào)控系統(tǒng)；人機界面動態(tài)觀測系統(tǒng)；電氣安全保護(hù)控制系統(tǒng)；動力供配電系統(tǒng)。

由于篇幅有限，以下本文僅重點介紹自動開啟天窗行走系統(tǒng)設(shè)計及施工的技術(shù)性要求。

三、自動開啟天窗行走系統(tǒng)設(shè)計計算

滾輪計算

1、基本參數(shù)：

依據(jù)天窗結(jié)構(gòu)設(shè)計圖紙核算天窗支承輪組所承受最大豎向荷載組合、天窗最大行走速度。

2、滾輪承載校核

（1）滾輪當(dāng)量動荷載

P=αγP

其中：

P：最大輪壓設(shè)計值

ɑ：動力系數(shù)，取1.1

γ：分項系數(shù)，取1.4

P：滾輪最大輪壓標(biāo)準(zhǔn)值（KN）

根據(jù)公式計算出滾輪當(dāng)量動荷載（kN），設(shè)計滾輪額定承載必須大于所計算滾輪當(dāng)量動荷載P。

（2）滾輪踏面疲勞計算

計算依據(jù)：

P≤

其中：

：車輪踏面疲勞計算荷載，KN。

：滾輪材料許用線接觸應(yīng)力常數(shù)，45#鋼質(zhì)滾輪，取5.6 N/。

D：滾輪直徑，mm。

：滾輪與軌道有效接觸長度，42mm（15kg軌道鋼）

：轉(zhuǎn)速系數(shù)，取0.97

：工作級別系數(shù)，取1.12

設(shè)計滾輪額定承載必須小于根據(jù)公式計算出車輪踏面疲勞計算荷載（kN），確保天窗滾輪踏面疲勞滿足設(shè)計要求！

軌道計算

1、軌道局部壓應(yīng)力計算（圖1）：

ψ=1.35；lz=a+2h，a取50mm，F(xiàn)為滾輪輪壓設(shè)計值

若σc<125MP，則設(shè)計滿足要求。

2、軌道抗彎計算，軌道受力計算簡圖如下：

（1）強度校核

σ=M/γW≤f

f：軌道材料的強度設(shè)計值（MPa）；

L1：軌道墊板跨度（mm）；

ML/2：跨中截面的彎矩（N·mm）；

ML/2=FL1/4

W：材料的截面抗彎矩（mm3）

σ=ML/2/γW

若σ≤f=235MPa（Q235）則軌道強度滿足設(shè)計要求！

（2）撓度校核

df=FkL13/48EI≤df，lim

df：桿件的撓度計算值（mm）；

Fk：作用在軌道上的輪壓標(biāo)準(zhǔn)值組合（N）；

L1：軌道墊板跨度（mm）；

E：材料的彈性模量（Mpa）；

I：材料的慣性矩（mm4）；

df，lim：材料的撓度限值，軌道取跨度的1/1000；

df= FkL13/48EI

若df≤df，lim則撓度滿足設(shè)計要求！

四、自動開啟天窗行走系統(tǒng)安裝技術(shù)要求

1、檢測應(yīng)采用校驗過的鋼卷尺，同一工程中的全部測量必須使用相同的鋼卷尺。

2、軌道安裝公差

（1）軌道跨度S的極限偏差△S不得超過下列數(shù)值：

S≤10m時，△S=±3mm S>10m時，△S=±（3+0.25×（S-10））mm

但最大不超過±10mm

（2）與開啟天窗運行方向相垂直的同一截面上兩根軌道之間的高度差？h應(yīng)符合：跨距S≤2m，△h≤2mm

2m

（3）軌道頂部局部平面度△hr，不得超過下列數(shù)值中的較小值。

△hr≤0.001Wc 或 △hr≤0.001S

其中：Wc——滾輪基距；S——軌距

（4）軌道沿長度方向在垂直平面內(nèi)的彎曲，每2m測長內(nèi)各點的偏差不得大于2mm，全長軌道垂直平面內(nèi)彎曲偏差不得超過5mm。

（5）軌道沿長度方向在水平面內(nèi)的彎曲，每2m測長內(nèi)的極限偏差不得超過±1mm，全長內(nèi)側(cè)向彎曲極限偏差為±5mm。

（6）軌道接頭應(yīng)對準(zhǔn)，推薦采用焊接的軌道接頭。兩平行軌道的接頭位置應(yīng)錯開，其錯開距離應(yīng)大于前后滾輪的輪距。接頭處高低差和側(cè)面錯位均應(yīng)小于1mm，接頭間隙應(yīng)小于2mm。

3、滾輪安裝公差

（1）滾輪間距誤差±3mm。

（2）滾輪同位差，即同一鋼梁下每個滾輪中心線距軌道中心線的偏差不大于1mm。

（3）滾輪軸線在水平面內(nèi)的角度偏差應(yīng)小于1/1000。

（4）滾輪的垂直偏斜量應(yīng)小于1/400。