摘要：本文主要对可升降泳池平台结构设计及力学进行分析和了解。传统泳池功能单一，易造成资源浪费，且无法满足不同人群对水深的要求。可升降泳池的水深可以根据需要进行调整，并可一池多用，大大提高泳池的使用效率。
关键词：可升降泳池；平台结构；设计
一、可升降泳池的优势
可升降泳池有两大明显优势：一是通过安装可升降的平台，一个标准泳池可以适用于不同深度的游泳活动，不仅可以为广大群众提供游泳教学、老年健身运动、水上有氧健身等活动，也可以支撑竞技类的游泳和水球等比赛项目；二是这种可以升降的平台可以将平台抬升至“零”深度，即与周边齐平，可以作为平时的无水活动场所，承办舞会、宴会等活动。由此可知，可升降泳池通过安装可以升降的平台，一方面，可以大大提高其使用效率、减少运营成本；另一方面，可以节省建筑空间，并达到为游泳场馆的运营带来额外的收益的目的。将该技术应用于国内游泳池建设，其应用前景十分广阔，能为我国游泳行业带来巨大的经济和社会效益。当可升降泳池平台结构承载人员较多时，对其进行合理的受力分析及选型、设计显得尤为重要。而国内相关问题的研究极少，针对此种现状，开展可升降泳池平台结构的研究具有极其重大的意义。
二、可升降泳池分类
1. 淹没式
可升降泳池平台结构直接安装在游泳池的底部，人们根据自身的需求可以向上或向下移动平台结构以达到调整游泳池深度的目的，该种类型的游泳池最适合将其分割为游泳区、跳水区、休闲区及高出池水面进行文艺表演、时装秀等活动。淹没式可升降泳池平台结构可移动的范围一般为5米之内，该种形式的游泳池完全实现了游泳池、跳水池以及以及无水活动区域的灵活切换。同时，为避免游泳者游到挡板以下，该种类型的游泳池在设计过程中通常配有裙板，且该裙板具有滑动功能。
2. 船闸式
可升降泳池的挡板安装在固定的位置，并可绕安装在池壁上的铰链转动，就如船闸一样。该船闸可以将游泳池分割成所需要的两个横向或者纵向的池体，实现一个标准泳池和短池之间的灵活切换，同时满足比赛、训练及跳水等诸多用途。
3. 横向式
横向式可升降泳池挡板可沿泳池横向移动，控制使用区域长度，用于短距离游泳，同时挡板还是可移动池底的安全屏障。应注意的是，在泳池的长度设计中要将挡板的宽度考虑在内。横向挡板可提升出泳池，其移动通过浮动仓浮力及手动实现。步骤如下：横向挡板处于某一位置时，将两个浮动仓充气，此时横向挡板浮于水中。将两个锁针拿出，推动挡板到其新的位置，挡板的末端安装有两个角杠，将锁针放入，打开阀门放掉空气，横向挡板在新位置重新固定。挡板移动过程中，每移动4米大约需要一分钟。
三、可升降泳池平台结构设计
1. 可升降泳池平台结构形式
可升降泳池平台结构的结构形式为三维空间形体，属于一类空间结构。空间结构按照受力特点可分为：刚性空间结构、柔性空间结构和组合空间结构三种类型。图1所示为空间结构分类示意图。
图一 空间结构分类示意图
2.可升降泳池平台结构布局
平台结构作为可升降泳池的主要承重部件，在设计过程中必须保证其强度、刚度，同时要求其总质量尽可能小。本文设计的平台结构空间结构由双层格子框架、承重梁和支撑座构成。其中，双层格子框架为矩形管焊接而成的全不锈钢结构，双层格子框架的上表面覆盖有PVC面板，下表面与承重梁相连。图2所示为平台结构布局示意图。
图二 平台结构布局示意图
四、可升降泳池平台结构静力学
1.平台结构静力学
静力学分析是有限元分析中最基本而又最关键的分析方法，主要用于分析静态加载情况。静力是指结构受到静态载荷的作用，可以忽略惯性载荷。在静态载荷作用下，结构处于静力平衡状态。在经典力学理论中，物体动力学通用方程如式所示；
[M]{X1}+[C]{X2}+[K]{x}={F（t）}
其中，[M]为质量矩阵，[C]为阻尼矩阵，[K]为刚度矩阵，{X1}为加速度矢量，{X2}为速度矢量，{x}为位移矢量，{F}为力矢量。静力学分析中力与时间无关，因此，上式可以改写成式；式中，{F}为静态加载到模型上的力，该力不随时间变化，不包括惯性影响因素。
[K]{x}={F}
2.平台结构静力学分析流程
（1）建立有限元力学模型；可升降泳池平台结构有限元力学模型的建立将于下节展开详细研究，这里主要介绍了平台结构的材料属性。平台结构在使用过程中会与游泳池池水有直接接触，游泳池水中的消毒剂会对材料产生一定的腐蚀。
（2）确定网格划分方法，并评估网格质量；平台结构网格划分的质量，直接影响平台结构后续的分析。本文采用多种网格方法对平台结构进行了网格化分，并对已划分好网格的平台结构进行了网格质量评估。
通过对网格质量评估的结果对比分析，得到了一种最适合平台结构划分网格的方法，为后续平台结构的分析做准备。
（3）施加载荷和约束等边界条件；平台结构在工作过程中受到的载荷主要包括：外部施加的载荷和自重载荷。平台结构受到的约束主要来自于支撑座。
结束语：
游泳池作为水上健身的休闲娱乐场所在全国各地随处可见，而传统游泳场馆功能单一、土地利用率低，建设这些游泳场馆将占用大量土地资源。可升降泳池的深度可以根据需要调整，做到一池多用，可以大大提高泳池的使用效率。目前国内关于可升降泳池的研究极少，极大地制约了我国泳池可升降技术的发展。可升降泳池平台结构作为主体承重部件，对其进行设计、分析及优化具有重要的意义。
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论文作者:曾伟强
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/29
标签：泳池论文; 结构论文; 平台论文; 挡板论文; 游泳池论文; 空间结构论文; 网格论文; 《基层建设》2019年第14期论文;