1 开合屋盖结构的发展
可开合屋盖结构源于人类世代积累的生存智慧。早在两千多年前，我国古代北方游牧民族日常游牧和行军打仗中就已经开始使用移动帐篷，搭拆简洁，携带轻便，可容纳数百人[1]。带有折叠顶棚的敞篷汽车，既能满足恶劣天气的驾驶要求，也能最大限度享受阳光和清新空气。在天文台建筑中开合屋盖得到广泛应用，半球形屋顶设有条带状的可开启天窗，便于天文望远镜在使用时观测辽阔的太空[1]。此外，可开合屋盖在活动式隐蔽机库、简易车库等很多方面均得到应用。迄今，带有可开合屋盖的建筑在全球范围内得到了很大发展[2-3]。
1.1 北 美
1961年美国建成的匹兹堡市民体育场(Pittsburgh Civic Arena)是世界第一座带有可开合屋盖的大型体育建筑，体育场屋盖跨度为127 m，由8片质量为300 t钢网壳组成，其上端固定于高达80 m的巨型悬臂钢桁架，其中6片可沿水平圆形轨道转动，这对于开合建筑具有重大的开拓性意义[4]。
1976年建成的加拿大蒙特利尔(Montreal)奥林匹克运动场，屋盖中间200 m长轴、140 m短轴的椭圆形为可开合部分，面积约22 000 m2，通过168 m高悬臂斜柱上的斜拉索将PVC膜材折叠收纳于柱顶，是当时规模最大的可开合建筑[5]。多伦多的天空穹顶(Sky Dome)建成于1989年，是第一座采用现代驱动技术实现完全开合的大型多功能体育建筑，被誉为加拿大最杰出和先进的建筑物之一[6]。温哥华始建于1983年的不列颠哥伦比亚体育场(BC Place Stadium)，平面尺寸227 m×186 m，为气承式充气膜结构，2010年改造为可开合的索膜结构屋顶[7]。
菲尼克斯班克文球场(Bank One Ballpark)位于亚利桑那州，1998年投入使用，在温度适宜时屋顶开启，在炎热的夏季屋顶则关闭[8]。米勒运动场(Miller Park)位于威斯康辛州密尔瓦基，2001年建成，平面呈扇形，平面边长183 m，五个活动单元绕各自枢轴旋转[9]。瑞兰特体育场(Reliant Stadiumm)位于得克萨斯州的休斯敦，是全美第一个拥有可开启屋顶的职业橄榄球场，建成于2002年，拥有7.19万个座席。活动屋盖运行轨道位于水平钢桁架之上，采用巨型钢铰链牵引实现屋盖的开启与闭合[10]。卢卡斯石油体育场(Lucas Oil Stadium)位于印第安纳州印第安纳波利斯市，2008年投入使用，体育场的屋顶分别沿建筑坡顶方向打开或闭合[11]。菲尼克斯大学体育馆(University of Phoenix Stadium)是亚利桑那州2006年建成的一座63 400座多功能体育馆，该体育馆除了带有2片可开合屋盖外，运动场草坪大部分时间处于室外，接受阳光和水分，在比赛时天然草坪沿轨道转入室内[12]。达拉斯牛仔体育场(Dallas Cowboys Stadium)位于得克萨斯州阿灵顿，2009年竣工，可容纳10万观众，两片活动屋盖沿圆拱形轨道实现开启与闭合[13]。马林鱼棒球场(Florida Marlins’ New Ballpark)位于佛罗里达州迈阿密，2012年3月启用，屋盖面积约3.8万m2，观众座席3.7万个，位于中部的活动屋盖可沿高架轨道移至体育场外侧[14]。最新建成的梅赛德斯奔驰体育场(Mercedes-Benz Stadium)位于亚特兰大市，于2017年8月26日正式开放，整座体育场座席可以从75 000个扩展到83 000个，带有8片可平行移动的活动屋盖[15]。
1.2 欧 洲
荷兰阿姆斯特丹体育场(Amsterdam Arena)，1996年建成，是一座多功能运动场，活动屋盖采用空间移动开合方式。格尔雷多梅球场(The Gelredome Stadium)位于阿纳姆，建于1998年，可容纳2.96万名观众，采用平行移动开合屋盖[16]。
英国卡迪夫千年体育场(Millennium Stadium)位于威尔士，1999年竣工，可容纳观众72 500人，是英国首个具有隔音设计的可开合屋顶体育场，活动屋盖采用空间移动开合方式[17]。温布利球场(Wembley Stadium)2005年建成，可容纳9.6万人，可根据太阳照射角度调整球场活动屋盖位置，保证草坪都能享受到阳光[18]。温布尔顿中心球场改造后屋盖采用折叠开合方式，于2009年5月投入使用[19]。
马德里奥林匹克网球中心(Madrid Olympic Tennis Center)，2009年正式投入使用，其中有顶棚覆盖的三个球场可分别容纳1.2万人、5 000人和3 000人，三个可移动屋顶共提供了27种不同的开启组合方式[20]。
德国法兰克福新商业银行体育场(The New Commerzbank Arena)平面尺寸238.55 m×200.15 m，屋盖中央矩形可开合部位与足球场本身的形状相吻合，可根据气候条件在短时间内实现屋面覆盖[21]。
波兰华沙新国家体育场(National Stadium)于2011年正式投入使用，总建筑面积5.5万m2，拥有58 145个观众坐席[22]。罗马尼亚布加勒斯特国家球场(Bucharest National Arena)于2011年正式启用，可容纳5.5万名观众，体育场的球场长105 m，宽68 m，可折叠开合屋盖的设计保证了比赛可在任何气候条件下顺利进行[23]。
1.3 亚 洲
阿瑞卡(Ariake Coliseum)体育场位于东京江东区，是日本第一个采用可开合屋顶的体育馆，于1991年建成，屋盖平面尺寸125 m×136 m，活动屋盖采用水平移动开合方式[6]。建于1993年的宫崎海洋穹顶(Ocean Dome)屋盖总长约300 m，宽约110 m，开合屋盖面积22 726 m2[6]。福冈穹顶(Fukuoka Dome)建成于1993年，是一座可容纳4万人的棒球场及多功能比赛场。建筑屋盖呈半球形，直径222 m，是当时世界上最大的球面网壳结构[6]。小松穹顶(Komatsu Dome)建成于1997年，外形呈橄榄形，活动屋盖采用空间移动开启，开合面积3 750 m2，设计年允许开合次数200次[6]。仙台穹顶(Sendi Dome)2000年4月建成，座席数1 050个，建筑面积约1.3万m2，屋面采用单层高透光白色PTFE膜材[24]。丰田体育场(Toyota Sutajiamu)位于爱知县丰田市，建成于2001年，建筑面积 40 734 m2，直径223.6 m，可容纳观众45 700人[25-26]。
新加坡国家体育场建成于2014年，可容纳55 000人。体育馆屋盖采用跨度为312 m的穹顶结构。体育场顶盖的可活动部分由聚氟乙烯软垫覆盖，固定部分则采用了传统的金属面板。活动屋盖的面积超过20 000 m2，当场馆休息时顶盖将关闭，保持草地球场处于健康状态[27-28]。
1.4 中 国
浙江黄龙网球场2005年建成并投入使用，建筑面积约2万m2，屋盖圆形是国内第一个大型的开合屋盖，建筑直径为78 m，可容纳观众5 000人。活动屋盖采用平行对开移动方式，完全开启部分的水平投影尺寸为24 m×35 m[29]。上海旗忠网球中心2005年9月建成，1.5万席，平面呈圆形，直径144 m，水平投影面积16 300 m2，屋盖圆周向内悬挑长度为61.5 m。屋盖由8片花瓣形状的活动单元组成。每片屋盖设置一个固定竖向转轴及三同心旋转轨道[30]。南通体育会展中心体育场2006年5月投入使用，32 244席，是国内第一个活动屋盖沿球面平行移动的开合屋盖建筑，屋盖开启面积约为17 807 m2。活动屋盖质量为2 200 t，移动距离为120 m[31]。
2008年的第29届北京夏季奥运会,对我国开合屋盖结构的发展起到巨大的推动作用。根据相关概念方案竞赛要求，国家体育场要求带有可开合屋盖，13个国际投标方案精彩纷呈，优胜方案“鸟巢”在实施过程中虽最终取消了活动屋盖，但社会影响及对相关技术产生了深远的影响[32]。
鄂尔多斯东胜体育场2011年建成，总建筑面积8.6万m2，3.5万席，体育场采用了钢管拱桥的设计理念，固定屋盖、倾斜6.1°的巨型钢拱(跨度330 m，高 129 m)与23组钢索形成整体受力体系。活动屋盖由2个单元块组成，最大可开启面积(水平投影)为10 076 m2[33-34]。国家网球中心“钻石球场”于2011年建成，13 598席，大跨度屋盖中间带有可开启的活动屋盖。固定屋盖平面呈圆形，最大直径140 m，在场地中央上空设置70 m×60 m的矩形洞口，采用四片双层叠放的活动屋盖[35-36]。武汉光谷国际网球中心2014年12月主体完工，总建筑面积5.434万m2，可容纳观众约15 000人，网球馆呈圆形，最大开启尺寸为60 m×70 m[37]。绍兴体育场2014年竣工，总建筑面积77 500 m2，4万席，长轴260 m、短轴200 m，活动屋盖分为两块，水平投影面积总计12 350 m2[38]。杭州奥体中心网球馆，于2018年9月投入使用，采用了8个花瓣旋转开启的开合屋盖结构，建筑总高度约38 m，立面钢结构外边缘直径约133 m，悬挑长度约26 m，中间圆形开口直径约60 m[39]。
2 屋盖开合方式
2.1 屋盖移动形式分类
确定屋盖开合方式时应综合考虑建筑形式、使用功能、周边环境和运营管理模式等多种因素的影响，应尽量避免采用过于复杂的开合方式，以降低设计与建造的难度，提高活动屋盖运行的可靠性。国内外迄今已建成的开合屋盖建筑主要包括以下三种基本的开合方式：
1)沿平行轨道移动，包括水平移动、空间移动和竖直移动；
2)绕枢轴转动，包括绕竖向枢轴转动和绕水平枢轴转动；
3)折叠移动，通常包括水平折叠、空间折叠和放射状折叠等形式。
沿平行轨道移动与绕枢轴转动的开合方式中，可将活动屋盖单元本身视为刚性结构，其运动为刚体运动，因此属于刚性开合方式。实际应用中，活动屋盖可以由一个或多个单元构成，每个单元可以采用上述基本开合方式，也可采用这些基本开合方式的组合。
2.1.1 沿平行轨道移动
沿平行轨道移动是一种相对简单、技术成熟的开合方式。实际应用中多为活动屋盖向两侧开启，每侧可采用单个或多个结构单元。多个结构单元在屋盖全开状态时能够叠放，从而实现较大的开启率。美国梅赛德斯奔驰体育场带有8片活动屋盖，每片活动屋盖沿各自2条平行轨道同步运行，能够呈现出旋转开合的视觉效果[15]，如图1所示。
a—屋盖关闭; b—屋盖打开。
图1 亚特兰大梅赛德斯奔驰体育场
2.1.2 绕枢轴转动方式
绕竖向枢轴转动也称水平旋转方式，指活动屋盖在水平的圆弧形轨道上绕竖直方向的枢轴转动。枢轴数量与布置方式根据旋转单元数量与旋转方向确定，工程中通常采用绕单一中心枢轴旋转、绕双枢轴旋转和绕多个枢轴旋转的方式。
当活动屋盖单元数量较少，且向同一方向旋转时，可采用单一枢轴。日本福冈穹顶(Fukuoka Dome)[6]屋盖由3片网壳组成，下片固定，中片及上片活动屋盖单元沿着圆形水平导轨绕同一中心竖轴同向旋转，直至三片屋盖平面投影位置重合。美国米勒运动场平面为扇形，五片活动屋盖绕各自枢轴旋转，可叠放在两侧固定屋盖的上方[9]，如图2所示。
a—全闭状态； b—全开状态。
图2 米勒运动场
多个活动单元绕各自垂直枢轴同步旋转可以呈现出花蕾绽放的艺术效果。上海旗忠网球中心首先采用这一开合方式，屋盖由8片花瓣状单元组成，每片结构质量逾200 t，分别设置一个固定转轴与三同心旋转轨道，可水平旋转45°[30]，如图3所示。
a—闭合状态； b—开启状态。
图3 上海旗忠网球中心
绕水平枢轴旋转开启方式，整个开启过程需要克服活动单元自重产生的翻转抵抗矩，容易产生很大的风荷载效应，实际工程极少应用，目前仅用于个别小规模的建筑。
2.1.3 折叠移动方式
折叠移动指通过折叠或褶皱将屋面材料折叠或卷绕起来，从而达到屋面开启的目的。根据屋面材料的折叠方式，折叠移动通常分为水平折叠、空间折叠和放射状折叠等形式。
在水平折叠与空间折叠方式中，活动屋盖多采用单跨桁架，屋盖开合通过各榀桁架之间的相对运动实现。各榀桁架之间的膜材，在屋盖闭合时处于张紧状态，屋盖开启时处于松弛状态。日本丰田体育场[25]活动屋盖承重结构为三角形立体桁架，相邻桁架之间为PVC充气膜，见图4a。英国温布尔顿中心球场改造工程[19]采用水平折叠开合方式，活动屋盖结构由10榀跨度约77 m的桁架组成，采用半透明的EPTFE膜材，如图4b所示。
a—日本丰田体育场； b—温布尔顿中心球场。
图4 刚性折叠结构
在工程应用上，索网收纳是柔性折叠收纳的主流形式，屋盖结构由钢索与织物薄膜构成，中心范围内采取可伸缩式的索膜结构，展开后可覆盖于整个赛场上空，闭合后收纳于球场上空的巢中。代表性工程有法兰克福新商业银行体育场(图5)[21]和波兰华沙新国家体育场(National Stadium)[22]等。
a—闭合状态； b—开启状态。
图5 放射形折叠结构
2.1.4 组合移动方式
随着时代发展，建筑的开合方式不断取得新的突破。加拿大天空穹顶率先采用了各片活动屋盖分别水平移动或转动的组合开合方式[6]。为了充分兼顾足球场草坪阳光照射与观众席遮风挡雨，英国温布利球场[40]活动屋盖采用局部闭合模式，各片活动屋盖可沿各自的轨道运行(图6)。
西班牙马德里奥林匹克网球中心[20]的中心区域屋顶活动屋盖长102 m、宽70 m，除可以水平移动开启外，翻转高度可达20 m；较小的两个体育馆活动屋盖长60 m、宽40 m，除可平移外，还可翻转25°(图7)；三片活动屋盖共形成27种不同开合方式。
2.2 屋盖开启率
开启率指开合屋盖结构的活动屋盖处于全开状态时，开口投影面积与整个屋面投影面积比值的百分率。开启率是开合屋盖的重要指标，可按下式计算[41]：
a—覆盖全部观众席； b—覆盖部分观众席； c—全部开启。
图6 温布利足球场活动屋盖开合模式
a—平面； b—剖面； c—活动屋盖1的开合方式； d—活动屋盖2、3的开合方式。
图7 西班牙马德里奥林匹克网球中心
(1)
式中：α为开启率；A0为整体屋面的投影面积；A为活动屋盖覆盖开口的投影面积。
根据开合屋盖的使用功能，开启率存在很大差异。带有天然草坪的体育场，希望屋盖具有较大的开启率，草坪可以得到充足阳光的照射。因此，开启率应根据建筑使用功能、技术可靠性和工程造价等因素综合确定。
开合屋盖工程建造费用较高，早期可开合结构的开启率较大，导致工程造价和占用土地面积增加。开启率与活动屋盖重量以及驱动系统有关，较小的开口面积可以有效减小活动屋盖尺寸与重量，降低对驱动力的需求，减小结构地震响应，降低设计施工难度，缩短工期，节约造价，方便后期使用以及维护。因此，目前在开合屋盖设计时，在满足建筑使用功能的前提下，大型建筑普遍采用局部开启的方式，中小型建筑可以采用较大的开启率(表1)。
表1 开合屋盖建筑的开启率
工程名称开合尺寸/m开合面积/m2开启率/%蒙特利尔奥林匹克体育场200(长轴)×140(短轴)椭圆27.7瑞兰特体育场17 88452.5菲尼克斯班克文球场21 00040.0宫崎海洋穹顶22 72665.0荷兰阿姆斯特丹体育场2片35×120活动屋盖18.7波兰华沙的新国家体育场240×270澳大利亚国家网球中心73×6131.6新加坡国家体育场2片210×49活动屋盖26.9仙台穹顶6 90046.0小松穹顶3 75019.6大分体育场20 00033.9浙江黄龙中心网球馆24×3517.6南通体育会展中心体育场17 80744.0上海旗忠网球中心11 87670.0鄂尔多斯东胜体育场10 076.220.6国家网球中心“钻石球场”70×6027.0绍兴中国轻纺城体育场12 35029.5武汉光谷国际网球中心60×7024.0
2.3 开合运行时间
活动屋盖开合运行时间是开合屋盖的重要指标，对于小型活动屋盖开启时间一般控制在10 min以内，对大、中型活动屋盖，其开启时间一般控制在30 min以内[41]。
开合屋盖的开合运行时间与活动屋盖重量和运行距离有关。开合时间较长，会影响置身其中的运动员和观众的使用感受，较短的开合时间，意味着较快的启动和制动加速度，需要较大的牵引力和制动力，驱动系统造价随之提高，对支承结构和运行部件的冲击作用也较大。因此，在满足运行安全与造价合理的前提下，开合时间宜尽量缩短(表2)。
表2 活动屋盖开合方式与开合时间
工程名称开合方式运行时长/min加拿大天空穹顶平行、旋转组合开合20瑞兰特体育场平行开合10.7菲尼克斯班克文球场平行开合5米勒运动场绕竖向枢轴旋转开合10马林鱼棒球场平行开合13宫崎海洋穹顶平行开合10阿瑞卡水平开合17.5福冈穹顶绕竖向枢轴旋转开合20英国温布尔顿中心球场刚性折叠开合10阿姆斯特丹体育场沿空间轨道平行开合30华沙新国家体育场柔性折叠开合20澳大利亚国家网球中心平行开合23仙台穹顶绕竖向枢轴旋转开合18小松穹顶沿空间轨道平行开合10大分体育场沿空间轨道平行开合15浙江黄龙中心网球馆平行开合20南通体育会展中心体育场沿空间轨道平行开合20上海旗忠网球中心8片屋盖旋转开合20鄂尔多斯东胜体育场平行开合18国家网球中心“钻石球场”平行开合8绍兴中国轻纺城体育场沿空间轨道平行开合20武汉光谷国际网球中心平行开合8
3 开合屋盖结构体系
3.1 活动屋盖
活动屋盖通过行走机构与支承结构连接在一起，结构选型应与屋盖开启方式紧密结合，严格控制活动屋盖的自重与刚度[42]。活动屋盖质量分布宜均匀，方便与驱动系统相结合，保证各台车受力均衡。活动屋盖可分为刚性结构、刚性折叠结构和柔性折叠结构等三种体系。
3.1.1 刚性结构
刚性结构通过活动屋盖单元的平动与转动实现屋盖开合，受力性能可靠，对建筑造型适应性强，从20世纪80年代末以来活动屋盖主要采用该结构形式。
活动屋盖多采用沿跨度方向受力为主的单跨结构[8,12,35,43]，少量工程采用多跨连续形式[11,31]。桁架作为传力最简明的单向受力体系，是活动屋盖最常用的结构体系。门式桁架用于轨道置于混凝土支承结构或直接置于地面的情况。活动屋盖作用于台车顶部的水平推力对台车、驱动系统和支承结构均有显著影响，故此应尽量消除或减小活动屋盖在自重作用下的水平推力。边桁架既是活动屋盖的边缘构件，也是各台车之间的连系构件，减小边桁架刚度可有效降低运行过程中各台车的差异变形引起边桁架内力的变化。
单层网壳适用于活动屋盖跨度较小的情况，当活动屋盖面积很大时，可设置多条轨道减小跨度；双层网壳可用于活动屋盖跨度较大的情况。网壳属于多次超静定结构，整体性好、传力可靠，但作为活动屋盖的结构而言，其运行过程中变形的协调能力不理想。故此，应通过优化网壳布置和构件截面等方式，合理控制结构刚度，使各台车反力尽量均匀。
3.1.2 刚性折叠结构
刚性折叠结构通过自身各组件的相对运动，屋面以折叠/展开的方式实现开启与关闭。刚性折叠结构应重点关注铰页部件与围护结构的特殊需求。
刚性折叠活动屋盖可采用多榀桁架的形式，通过铰页进行连接[19，26]。折叠铰页机构应具有足够的强度和刚度，防止出现较大的弯曲变形，保证连接部件在折叠/展开过程中平稳自如。折叠结构在折叠与展开过程中为可变体系，在折叠或展开完成后，应通过锁定装置形成稳定的结构体系。
为了避免活动屋盖在多次折叠/展开的过程中屋面材料出现损坏，应采用抗弯折性能优越的膜材作为屋面材料。此时，桁架作为刚性承重结构，膜材作为柔性围护结构，可有效避免屋面折叠/展开时发生故障、屋面材料发生破损的问题。
3.1.3 柔性折叠结构
柔性折叠结构依靠膜材的展开与折叠收纳实现活动屋盖的开合，在开合建筑中应用较早[5]。柔性折叠结构的特点是自重轻，抗风性能较差，易发生故障。近年来随着技术的进步，柔性折叠结构因其轻巧别致，重新受到青睐[21-23]。
膜材材质与膜结构设计是柔性折叠结构的重点。在全开与全闭状态下，活动屋盖应分别满足强度、刚度和稳定性要求。应选用可折叠性优良的膜材，膜面折叠与展开运动自如，保证高频度使用状态下结构安全可靠。柔性折叠结构的几何形态应保证屋盖关闭时能够形成所需的曲面形态，与支承结构紧密贴合。索系和膜材预应力形成的几何刚度是构成柔性折叠结构刚度的主要部分，索系或膜材松弛将导致结构刚度下降，在风荷载作用下容易出现剧烈振动，甚至导致膜材撕裂。此外，膜材松弛会导致膜材褶皱，影响建筑美观和排水。所以，需要通过对边界索系与膜材施加适当的预张力，避免在不利荷载作用下膜面松弛。
在固定屋盖洞口边缘应设置刚性环梁，以平衡索膜的预张力。根据建筑造型及边界条件等因素，活动屋盖的膜材一般收纳于屋盖的中央 [22]，见图8。
a—工程日景； b—屋盖全闭状态； c—屋盖开启过程。
图8 波兰华沙新国家体育场
3.2 支承结构
活动屋盖的支承条件主要取决于建筑的功能与造型，直接支承活动屋盖的混凝土结构、专用轨道支架或地面轨道系统，称为刚性支承结构；当活动屋盖支承于大跨度屋盖时，将固定屋盖称为柔性支承结构。
3.2.1 刚性支承结构
混凝土结构作为支承活动屋盖结构而被专门设置，并与其他结构相分离，如美国的马林鱼棒球场[14]，针对活动屋盖设置了专门的混凝土支承结构，由巨柱支承两条平行的预应力混凝土梁作为活动屋盖的支承，见图9。专用混凝土支承结构受力简单，结构刚度大，但需要额外占据较大的室外空间，对建筑造型有一定影响。
图9 美国马林鱼棒球场
出于使用功能与经济性的考虑，体育场馆的主体结构多采用混凝土结构体系，除可支承上部大跨度结构外，还作为观众看台，具有结构刚度大、经济性好等优点。美国瑞兰特体育场[10]，其轨道梁支承于下部混凝土结构的顶部，日本宫崎海洋穹顶将混凝土外墙作为活动屋盖的支承结构，保证了活动屋盖运行平顺[6]，如图10所示。对于大型开合屋盖建筑，为了保证活动屋盖可靠运行，应尽量避免在下部主体结构设置结构缝，并严格控制基础的不均匀沉降。
当活动屋盖直接支承于地面轨道时，通常在地面标高以下设置专用的轨道沟槽。为了避免对场地使用的影响，可将活动屋盖的驱动系统设置在轨道沟槽内，并在沟槽顶面设置可移动盖板，在活动屋盖非运行状态用盖板封闭沟槽，保证人流和车辆正常通行。沟槽宜采用钢筋混凝土结构，且周边土体应满足承载力与变形要求。日本仙台穹顶采用了绕中央竖向枢轴旋转开合的方式，活动屋盖直接支承于地面弧形轨道[24]。
a—全闭状态； b—全开状态。
图10 日本宫崎海洋穹顶
3.2.2 柔性支承结构
活动屋盖直接支承于固定屋盖之上，是近年开合屋盖最常见的形式[33，38]。固定屋盖的几何形态应与活动屋盖的运行需求相一致，优先采用竖向刚度大的结构形式，固定屋盖可采用桁架、双层或多层网架等多种结构形式。活动屋盖荷载通过轨道传给固定屋盖，在沿轨道受力集中的部位布置主桁架或采用相应的加强措施。
与普通大跨度结构不同，固定屋盖设计时，除需考虑结构自重、建筑屋面做法、天沟马道、照明音响等吊挂荷载及检修荷载外，还需要考虑活动屋盖的移动荷载。此外，作为活动屋盖停靠与运行的可靠支承结构，固定屋盖充足的刚度是确保活动屋盖顺畅运行的重要前提。应严格控制支承轨道主桁架与轨道梁的刚度，保证活动屋盖行走过程中的变形不超过限值要求[41]。此外，固定屋盖的施工精度高于普通大跨度屋盖，需要通过预起拱等措施，为轨道安装精度与活动屋盖单元运行调试提供前提条件。
3.3 围护结构
对于开合屋盖结构，围护结构除应满足抗风、抗震、防水、密闭及遮阳等基本功能外，还应关注对变形的适应能力。此外，自重较小的屋面系统可以降低对驱动系统动力的需求。建筑内部应尽量利用日光照明，优先采用透光性好的材料，可以显著降低使用期间的照明能耗。对于常闭状态的开合屋盖，尚应考虑保温隔热等热工性能的要求，预防结露与冷凝水。必要时还应考虑场地的声学效果。屋面围护结构通常采用膜材、聚碳酸酯板或金属板等轻质材料，小型开合屋盖也可采用玻璃。
3.3.1 材 料
1)膜材。
膜材具有轻质高强、透光性好及变形性能好等优点。PTFE膜材强度高，颜色稳定，自洁性好，透光率8%～18%，高透光产品的透光率可达50%以上，耐久性可达50年左右。ETFE膜材透光率可达90%以上，并可印刷各种图案，使用寿命25～35年，近年来在工程中得到应用[44]。
膜材的隔声效果较差，对于声学效果要求高的工程，应结合膜材的声学性能、构造特点等对建筑声学质量进行评价，符合现行国家标准GB 50118—2010《民用建筑隔声设计规范》[45]和GB 3096—2008《声环境质量标准》[46]的规定。单层膜难以适用于对声学性能要求高的场馆。此时，可采用吸音效果好的G类内膜材料改善场馆的声学效果，也可通过设置吸声材料提高声学性能。
由于膜材自身保温隔热性能较差，单层膜仅适用于气候温暖地域或对温度控制要求不高的建筑。对于双层膜，两层膜之间留有30 cm左右的空气隔离层时，可以达到较好的保温、隔热效果。对室内湿度较大的建筑，应采取措施防止双层膜内部结露，必要时排除冷凝水[6]。对于保温与声学环境要求较高的开合屋盖建筑，可以采用Tensotherm保温膜系统(图11)，内、外层为ETFE膜材，中间为透光隔热性能好的气凝棉，其热阻性能是传统材料的5倍左右，具有很好的透光和吸声性能[47]。
图11 Tensotherm系统示意
2)金属屋面。
用于开合屋盖的金属屋面主要为铝合金、不锈钢以及钛合金板材。直立锁边压型金属板和T形支座连接构造成熟，屋面板无需穿孔，防水性能好；面板和支座之间能够滑动，可有效吸收屋面板因热胀冷缩等产生的变形，应用超长面板时具有明显优势[48]。
金属屋面的面外刚度与承载能力均较大，施工、维护方便。通过在金属面板下设置保温棉、防潮层以及吸音棉等方式，可以具有很好的保温隔热性能，显著降低下雨时的噪声，减小室内声音反射与噪声。金属屋面为不燃材料，有利于消防设计。
由于金属屋面不透光，全部采用金属屋面时室内白天需要人工照明，除能耗较大外，屋盖开启状态与关闭状态光线反差过大，应尽量避免。
3)聚碳酸酯板。
聚碳酸酯板透光性好，透光率最高为90%。聚碳酸酯自重轻，中空板材自重不大于30 kN/m2，单板长度可以很大，运输与安装成本较低。聚碳酸酯板的热导系数低于普通玻璃，可有效降低热量损失，适用于节能要求较高的建筑屋面[49]。
聚碳酸酯板的隔音性能优于同等厚度的玻璃和亚克力板，是高速公路隔音屏障的首选。根据GB 8624—2012《建筑材料及制品燃烧性能分级》，作为采光顶面使用的聚碳酸酯属一级难燃材料，离火后自熄，燃烧时不会产生有毒气体。聚碳酸酯板在-40～125 ℃范围内不会冷脆和软化，其力学性能非常稳定。
4)玻璃。
当活动屋盖跨度不大于18 m时，可采用玻璃作为采光屋面。应采用防爆安全玻璃，合理控制玻璃分格尺寸，采用铝合金型材作为玻璃面板的龙骨，减轻活动屋盖自重。Low-E中空玻璃可降低紫外线影响，满足建筑热工要求[48]。
活动屋盖应采用安全性高的边框支承夹胶玻璃，面板可采用半钢化玻璃或钢化玻璃。对于人流密集的采光顶，还可以设置不锈钢丝网等防护措施，防止玻璃破裂后整体脱落。由于夹丝玻璃金属丝在边缘处易生锈，美观性欠佳，在民用建筑采光顶中较少应用。
3.3.2 排水与防积雪
为了避免屋面在自重作用下变形导致积水、积灰，屋面应保证一定的排水坡度：对于膜材屋面，排水坡度不宜小于5°～10°[44]；对于金属板屋面，排水坡度不应小于3%[48]。在沿海等强降雨区，较大屋面坡度有利于排水与防渗漏。当受到建筑造型限制无法保证屋面自然排水坡度时，也可设置专门的屋面排水系统。
在多雪地区可利用屋面坡度减小积雪荷载。根据现行国家标准GB 50009—2012《建筑结构荷载规范》[50]的规定，当屋面坡度大于25°时，可以考虑雪的滑落效应。屋面坡度过大可能与建筑方案冲突，也会造成驱动力需求增大。为了避免多次积雪导致安全隐患，可设置屋面融雪装置，防止积雪融化后在屋面檐口产生冰凌。目前开合屋盖的融雪装置主要分为两种：一是将加热后的空气吹入屋面双层膜形成的空腔内，空气温度保持在20 ℃左右，保证屋顶与轨道无积雪或结冰，室内温度适宜；二是在轨道设置电加热板等融雪除冰装置，保证活动屋盖在冬季正常运行[33]。
4 驱动与控制系统
驱动系统与控制系统分别属于机械工程与自动控制领域，是开合屋盖结构的重要组成部分。驱动系统为活动屋盖运行提供动力，控制系统负责发出指令，随时发现并处理运行中的各种问题。
4.1 驱动系统
驱动系统主要由行走机构(轨道、台车等)与驱动机构(电动机、减速器、联轴器、制动装置等)两部分组成。通常将活动屋盖安装在行走机构之上，通过动力装置驱动行走机构在轨道上移动[51]。迄今，在开合屋盖结构中应用较多、可靠性较高的有轮式驱动、钢丝绳牵引驱动、齿轮齿条驱动、链轮链条驱动与液压驱动等五种形式。
4.1.1 轮式驱动
轮式驱动属自驱动方式，驱动系统由车架、车轴和轴承、驱动轮、从动轮、侧向轮以及电动机、制动器、减速器、联轴器、锁定装置、抗倾覆装置等主要部件构成，其工作原理如图12所示。驱动系统与台车一体化，在主动台车上安装电动机，通过减速器带动车轮，利用车轮与轨道之间的摩擦力驱动台车行走，设备简洁紧凑，故障率低[52-53]。该驱动方式中台车的反力较大，对下部结构刚度要求高，轨道变形控制严格，轨道沟槽占用场地面积较大。轮式驱动主要适用于水平或坡度很小的轨道，对轨道刚度和安装精度要求较高。采用轮式驱动的开合屋盖工程有加拿大多伦多天空穹顶[6]和日本福冈穹顶等[6]。
图12 轮式驱动系统工作原理
4.1.2 钢丝绳牵引驱动系统
钢丝绳牵引驱动系统由卷扬机、钢丝绳、转向轮、导向轮、托辊、均衡梁以及缓冲限位装置等部件组成。钢丝绳的一端固定于卷扬机卷筒，另一端依次绕过转向滑轮、托辊、均衡梁，再绕回固定于卷筒。电动机、减速器固定不动，钢丝绳与活动屋盖相连，通过卷扬机旋转，实现活动屋盖的开启与闭合。与齿轮/齿条和链轮/链条驱动系统相比，钢丝绳牵引驱动系统更适合于较大的行程[54]。
当活动屋盖在空间轨道上行走时，单向钢丝绳牵引一般不需要设张紧装置。当轨道坡度较大时，上行时靠卷扬机收绳牵引活动屋盖沿轨道运行，下行时主要利用屋盖自重下滑或辅以较小反向牵引完成，卷扬机的牵引力主要用来克服重力荷载、风力和摩擦力。当活动屋盖重心位置倾角大于5°时，可利用屋盖自重下滑实现屋盖开启。钢丝绳牵引驱动系统的工作原理如图13所示。对于水平或坡度较小的轨道，可采用双向钢丝绳牵引方式进行驱动，活动屋盖开启与闭合均由卷扬机/钢丝绳驱动。 采用钢丝绳牵引驱动的开合屋盖建筑较多，如美国瑞兰特体育场[10]、我国鄂尔多斯东胜体育场[33]和绍兴体育场[38]等都采用了此种驱动方式。
图13 钢丝绳驱动系统机械原理
4.1.3 齿轮齿条驱动系统
齿轮齿条驱动系统由导轨、台车、电动机、减速器、齿条/齿条工作副等组成[55]，其原理是将齿轮转动作为动力源，电动机通过减速器带动齿轮转动，利用齿轮与齿条之间的啮合作用驱动活动屋盖开合运行。
a—齿条固定/驱动装置随活动屋盖移动； b—齿条随活动屋盖移动/驱动装置固定。
图14 齿轮/齿条驱动系统的工作原理
当活动屋盖的运行距离大于活动屋盖的长度时，可将齿条固定于支承结构，电动机、减速器安装在活动屋盖之上，通过调控电动机正反旋转，带动活动屋盖往复移动，见图14a。当活动屋盖的运行距离不大于活动屋盖的长度时，可将电动机、减速器固定于支承结构，齿条安装在活动屋盖之上，见图14b。为提高活动屋盖运行的安全性，应避免杂物掉落造成零件损伤。对于小型开合屋盖结构，可采用无源开启/关闭方式，也可采用单个驱动装置通过万向轴和分动机构驱动多个齿轮齿条系统。荷兰阿姆斯特丹体育场[16]和我国国家网球场“钻石球场”[35]均采用了齿轮齿条驱动系统。
4.1.4 链轮链条驱动系统
链轮链条驱动系统的工作原理与齿轮齿条驱动系统的相近，电动机带动链轮，利用链轮与链条的啮合作用驱动活动屋盖运行[56]，具有结构紧凑、噪声较小的优点，适用于直线轨道或圆弧轨道运行的活动屋盖。
链轮链条驱动分为开放式链条与封闭式链条两类，开放式链条将链条沿运行方向固定于活动屋盖或支承结构，类似于齿条的作用如图15a所示，主要区别在于链条可适应曲率较大的轨道；封闭式链条与主动链轮、从动链轮及张紧轮共同构成传动机构，即环形链条驱动装置，牵引活动屋盖运行如图15b所示。上海旗忠网球中心采用了链轮链条驱动系统[30]。
a—开放式链条； b—封闭式链条。
图15 链轮链条驱动系统的工作原理
4.1.5 液压驱动系统
液压驱动是利用液压千斤顶的顶推运动提供动力，驱动活动屋盖平移或翻转，从而实现活动屋盖的开启与闭合，如图16所示，也可采用液压马达代替电动机作为执行元件驱动屋盖运行[57]。对于大型液压千斤顶，需要配套油路系统和泵房，适用于有效行程短、出力大、速度慢的情况，适用于绕水平枢轴翻转、短行程水平移动等开合方式。液压系统的缺点是容易漏油造成污染，液压设备的维护要求和费用较高。日本札幌媒体公园[26]、英国温布尔登网球场[19]和西班牙马德里奥林匹克网球中心[20]均采用了液压千斤顶驱动装置。
图16 液压驱动系统的工作原理
4.2 控制系统
4.2.1 控制系统构成
开合屋盖结构的控制系统是实现活动屋盖开启与闭合动作的精密管控体系，具有监测、反馈及调节功能，向驱动系统发出各种运行指令，及时消除屋盖运行中出现的卡轨、干涉、蛇行等隐患[42]。
为实现对活动屋盖运行的准确控制，各活动屋盖单元的控制系统、驱动设备以及检测设备、调节装置构成多级闭环网络，关联运动部件按互锁逻辑进行设计，实时反馈信息，便于随时掌握各种设备的运行情况。
多部台车驱动的大型开合屋盖，采用总线控制技术，各活动屋盖单元配有独立的控制系统，也可单独进行开合操作，终端控制器的数量与活动屋盖的数量一致，各屋盖单元的控制器通过总线和控制中心的主控设备相连。控制每片活动屋盖的子站、驱动设备与检测设备构成闭环系统，终端控制器接到指令后，即可按照预定程序运行。主站和子站均采用可编程控制器，按现场总线通信协议进行通信。活动屋盖控制系统的框架如图17所示。
图17 活动屋盖控制系统的框架
中央控制室控制屋盖整个开合过程，实时监控各驱动设备的运行状况，采集、分析、反馈信号，及时发出操作指令，实时调整活动屋盖在行走过程中的空间姿态，保证各活动屋盖按指定要求同步、平稳运行。中央控制室设置在邻近活动屋盖的位置，具有良好的视野，便于随时观察活动屋盖运行情况。
4.2.2 主要控制内容
1)同步控制。
当单片活动屋盖带有多台驱动设备时，受安装误差、结构变形、风向变化、轨道积水、车轮打滑等因素的影响，均可能造成各台车运行速度和位置不同步，引起活动屋盖偏斜。
同步控制的对象主要为电动机与液压马达。对电机的控制多利用变频技术实现调速，液压马达则通过伺服系统对流量的控制实现调速。在活动屋盖两侧的电动机安装同步控制传感器和位置传感器，当两侧的差值达到允许偏差上限值时，活动单元自动停止并切换至手动操作模式。在正常情况下，活动屋盖运行时两侧台车的偏差不宜大于相邻轨道中心距的1/2 000，且不宜大于10 mm；到达终点时的偏差不宜大于5 mm。
2)台车均载控制。
对于大型开合屋盖结构，可以通过在台车上安装压力传感器和位移传感器，对台车的行程和压力随时进行监测，根据台车竖向和水平方向的受力情况，可准确判断活动屋盖与轨道之间的相对位置，控制器经过运算后对台车姿态实时做出判断，按设定条件进行动态调整，使台车在行走过程中荷载变幅在合理范围内，确保台车在运行过程中的荷载与预期相符。当台车承受荷载或位移超过设备或结构规定的限值时，控制器发出警告，活动屋盖停止运行。
3)运行纠偏控制。
控制系统通过总线网络实时检查每个台车的姿态和动作，正常情况下，各驱动设备之间存在一定程度的不同步，安装误差和结构变形也会导致台车受卡引起活动屋盖偏斜。当运行不同步引起活动屋盖偏斜变形超过规定时，容易引发重大事故。
主控设备在对台车压力传感器和位移传感器数据进行分析的基础上，使用编码器进行纠偏，及时调整台车动作和驱动力，随时纠正活动屋盖的运行姿态。当在终点无插销式闭锁设备时，允许偏斜可以适当放松。对于钢丝绳驱动系统，位置监测和偏斜控制应考虑钢丝绳长度变化的影响，通过传感器直接监测活动屋盖的位移。
4.3 驱动控制系统要点
4.3.1 驱动系统的工作级别
驱动系统的工作级别与其使用频繁程度直接相关，开合屋盖的年开合次数根据使用情况差异很大，从全年开启数次至数百次不等。有天然草坪的大型体育场，以常开状态为主，而网球馆等则以常闭状态为主，开合频次较少。对于游泳馆、天文馆等中小型开合屋盖，开合操作可能相对频繁，但通常年开合次数不超过400次。参考起重机的相关规定，并结合开合屋盖的实际使用情况，驱动系统行走机构的使用等级为T4，荷载状态级别为L3，工作级别为M5[41]。
4.3.2 设计使用年限与设计方法
建筑结构的设计使用年限一般为50年，驱动系统机械部件的使用年限为20年，控制系统电器元件的使用年限为10年。目前，我国建筑结构设计采用基于可靠度理论的分项系数设计法[58]，驱动系统机械部件设计采用许用应力法[59]。许用应力法以线性弹性理论为基础，控制构件最不利截面的最大应力小于或等于材料的容许应力。与建筑结构相比，机械部件的安全系数通常较大，钢丝绳驱动系统中，牵引钢丝绳的安全系数通常为6.0[60]。
4.3.3 运行速度与加速度
活动屋盖合理的运行速度非常重要，若运行速度过快，所需动力较大，惯性力随之增大，对轨道及相关部件冲击作用大；若运行速度过慢，则开合时间过长，影响使用效果。故此，活动屋盖的运行速度应与开合行程相匹配。根据设计经验，平行移动式活动屋盖的运行速度一般为2～10 m/min，旋转开合活动屋盖远端的线速度不超过5 m/min。活动屋盖启动与制动时的加速度与牵引力和活动屋盖的重量有关。为减小牵引力和冲击作用，可分段控制加速度。活动屋盖正常启动和停止的加速度绝对值在0.02～0.10 m/s2范围内，一般为0.05 m/s2左右。对于小型活动屋盖可取用较大值，对于大型活动屋盖可取用较小值。日本开合屋盖设计指南[61]推荐的活动屋盖运行速度与加速度如表3所示。
表3 活动屋盖的运行速度与加速度限值
活动屋盖质量/t开闭行程/m允许速度/(m·min-1)允许加速度/(m·s-2)<100<5020.2>100>5030.1
4.3.4 运行噪声
活动屋盖运行时的机械噪声对屋盖开合效果产生不利影响，尤其对于体育馆或多功能场地的开合屋盖。活动屋盖运行时的机械噪声不宜大于60 dB；当使用要求较高时，运行噪声不宜大于50 dB，并满足设计文件要求和现行国家相关标准的规定[45]。使用阶段声学效果要求高的可开合建筑，活动屋盖以额定速度运行，在距离噪声源最近的3～5处坐席位置进行测试，测试结果应不超过噪声限值要求。
4.3.5 安全应急保障
屋盖开合运行操作须保证结构、机械设备和人员的安全。开合屋盖受到自然环境、结构变形、误操作等因素的影响，容易发生故障。因此，需要建立一套完整、科学的预警应急机制，对开合屋盖结构实行实时监控，降低故障率，延长使用寿命。
1)可在每片活动屋盖上布置风速仪，其中一套风速仪带有风向标。风速仪将测量的数据反馈到控制中心，当风速超过设定的安全值时，系统发出警报。为降低停电事故造成的影响，开合屋盖驱动系统可采用双路电源供电方式。正常情况下由主电源供电；当主电源发生故障时，可自动切换到备用电源，从而大大降低停电事故概率。
2)可根据消防设计需求，预设火灾报警与活动屋盖开启联动功能，在短时间内将室内空间转换为室外空间，有效改善防排烟效果与人员疏散能力，是开合屋盖最重要的新功能之一。
4.3.6 运行管理与维修保养
活动屋盖驱动控制系统属于特种设备，其运行操作、维护保养的要求很高，严格按照规定的流程进行操作，及时消除可能存在的安全隐患。开合屋盖使用单位应该根据设计单位提供的使用说明书制定完整的安全操作规程和设备维护保养制度。
活动屋盖运行操作管理应由具有相应的机械、电气等专业知识和教育背景或经过专门培训、具备相应资格的被授权人员承担，且专人专项负责。控制系统设有手动模式与自动模式两种工作模式：手动模式主要用于驱动装置调试与检修阶段，自动模式用于正常运行阶段。工程交付业主后，为确保屋盖系统开合运行操作的正确性，应配备相应的使用手册，并制定开合屋盖运行的操作使用要求，包括运行管理、使用维护、使用条件、操作流程等方面的内容，操作人员必须严格遵照执行。
开合屋盖使用单位应严格遵循维护保养规定，确保机械零件处于良好的工作状态。日常维护管理由操作人员负责，定期清扫擦拭设备、加注润滑油。每年应进行1次维护保养；每3年对驱动控制系统进行一次全面检查，强制报废、更新过时的电气元器件，更换老化的电线电缆、磨损严重的机械零部件以及屋盖接缝处的密封条，确保屋盖的机械性能达到良好状态。根据活动屋盖的服役状态，6年或9年宜进行一次大修。
5 开合屋盖技术标准
5.1 国外开合屋盖技术标准
开合屋盖工程涵盖建筑结构、机械、自动控制等多个技术领域，是当前科技含量最高的建筑形式之一。在开合结构设计理论方面，国内外系统性的研究成果和专著均较少，关键技术主要来源于具体的工程案例。
1985年，国际壳与空间结构委员会(IASS)第7工作小组完成了《空气支承结构设计建议》[61]。1993年，日本建筑学会在建造200多座中、小型开合屋盖建筑经验的基础上，编制了《開閉式屋根構造設計指针·同解说及设计资料集》[62]，作为开合屋盖设计的指南。书中对结构方案、荷载作用、结构材料及许用应力、驱动装置以及使用维护要求均做了详细阐述。1995年，日本膜结构协会针对采用张拉膜与框架膜的开合屋盖结构设计，发布了《開閉式膜構造設計指針》[63]，包括材料、结构方案、荷载、安全系数以及驱动装置等内容。
1993年，国际壳与空间结构委员会(IASS)成立第16工作小组，负责开合屋盖技术研究与成果推广。该工作小组主席三井一夫(Kazuo Ishii)2000年出版的《Structural Design of Retractable Roof Structure》[6]是可开合建筑代表性著作，书中梳理了开合屋盖的发展历程及现状，并对开合屋盖建筑、结构、机械驱动等方面的关键技术进行了系统研究和归纳整理，对开合屋盖技术的发展与推广具有重大意义。我国天津大学刘锡良教授在2002年出版的《现代空间结构》一书中，对开合屋盖结构进行了较为系统的介绍[2]。
5.2 国内标准编制
我国近年来已陆续完成了多个大型开合屋盖工程，除了借鉴国外已有的经验与技术外，我国工程技术人员主要立足于国内工程经验，不断探索开合结构设计方法，大量总结相关设计与施工经验。
2013年，由中国建筑设计研究院有限公司会同来自国内16家高等院校、设计科研单位和专业企业共19位专家，对国内外的开合屋盖结构工程进行了广泛的调查研究，总结相关工程实践经验，参考有关国际标准和国外先进经验，开展开合屋盖结构技术规程的编制工作。2015年10月，我国首部开合屋盖结构技术标准CECS 417∶2015《开合屋盖结构技术规程》[52]正式发布。
为了适应开合屋盖结构的快速发展，满足重大工程设计、施工与验收的要求，在CECS 417∶2015[52]的基础上，中国建筑设计研究院有限公司作为主编单位、哈尔滨工业大学作为副主编单位，由国内知名高校、科研单位、设计单位、机械设计与研究单位以及施工企业23名专家组成编制组，开展开合屋盖结构行业标准的编制工作。行业标准JGJ/T 442—2019《开合屋盖结构技术标准》[41]已于2019年4月正式发布，并于2019年11月正式实施，为我国开合屋盖结构的设计、施工和运营提供可靠的技术依据，将有力地推动开合屋盖工程在我国的应用与发展。
JGJ/T 442—2019[41]主要包括以下关键技术内容：
1)引入 “基本状态”与“非基本状态”的概念，将开合屋盖结构的受力形态划分为基本状态、非基本状态和运行状态，对确定结构设计标准、结构计算分析、制定开合操作管理规定以及工程造价控制具有重大意义；
2)提出“常开状态”“常闭状态”“刚性折叠结构”“柔性折叠结构”“轮式驱动”“齿轮齿条驱动”等结构与机械传动方面的术语；
3)结合开合屋盖结构的特点，提出开合屋盖结构设计变形控制、抗震性能以及驱动控制系统等性能指标；
4)针对开合屋盖大跨度结构体形复杂的特点，提出考虑多振型参与的等效静力风荷载计算方法与围护结构局部风压系数极值计算方法；
5)提出考虑太阳辐射引起钢结构温升的计算方法；
6)给出基于结构等效服役期的地震加速度峰值折减系数；
7)提出活动屋盖运行荷载以及偶然事故荷载的计算方法；
8)提出开合结构典型密封节点做法；
9)提出活动屋盖结构与支承结构的设计原则；
10)给出开合屋盖结构常用的驱动方式，并规定其特点、适用范围及设计要点；
11)对控制系统的驱动同步控制、台车均载控制、运行纠偏控制以及监控、自诊断控制等做出具体规定；
12)提出活动屋盖结构及驱动控制系统的加工制作、现场安装、运行调试及质量验收的规定；
13)提出活动屋盖驱动系统与控制系统运行操作、设备维护等方面的管理规定，确保活动屋盖结构使用期间的安全性、可靠性与耐久性。
6 展 望
1)开合屋盖可以实现“场”与“馆”的快速转换，极大改善使用环境，充分利用日光照明，减少空调使用，提高建筑的利用率，节能环保。
2)以近年来我国经济高速发展、人民物质文化需求不断提高为契机，用于新型体育文化建筑的开合屋盖结构具有很大的市场潜力。
3)开合屋盖涉及机械与控制系统，技术难度、建造成本和维护保养要求均高于传统的结构形式。随着工程经验不断积累，相关技术标准不断完善，开合屋盖技术日趋成熟。
4)中、小型开合屋盖结构发展潜力很大，通过向小型化、标准化发展普及，不断降低建造成本，充分发挥其良好的社会效益。
5)老旧场馆改造时增设开合屋盖，可显著改善场馆使用功能，既可以作为体育活动场地，又可以举办各种活动和作为临时避难场所等多功能使用。
6)活动屋盖与消防报警联动等新功能的开拓，为开合屋盖应用注入了新的活力。
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