[實用新型]可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201220085186.1
• 申請日: 2012-03-08
• 公開（公告）號: CN202611068U
• 公開（公告）日: 2012-12-19
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 蔡建國;馮健
• 申請（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號: E04B7/16
• 分類號: E04B7/16;E04B7/14;E04B1/342
• 代理公司: 南京天翼專利代理有限責(zé)任公司 32112
• 代理人: 湯志武

技術(shù)領(lǐng)域

本實用新型涉及一種穹頂結(jié)構(gòu),尤其是一種可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)。?

背景技術(shù)

可展結(jié)構(gòu)是近半個多世紀(jì)來發(fā)展起來的一種新型結(jié)構(gòu)，在宇航、建筑結(jié)構(gòu)和軍事工程等領(lǐng)域起著重要作用。可展結(jié)構(gòu)的主要特征是具有兩種穩(wěn)定的構(gòu)形：完全折疊狀態(tài)和完全展開工作狀態(tài)。在折疊狀態(tài)時，結(jié)構(gòu)收攏在某一特定形狀，在外界驅(qū)動力的作用下，結(jié)構(gòu)逐步展開，達(dá)到完全展開的工作狀態(tài)，然后鎖定為穩(wěn)定狀態(tài)。?

索桿結(jié)構(gòu)體系由高強(qiáng)度索和壓桿組成，其質(zhì)量較小，收納率較大，且索桿連接的節(jié)點相對簡單。體系的基本特點是其一部分剛度由預(yù)應(yīng)力提供，可以節(jié)省大量的材料；另外由于其應(yīng)力態(tài)恒定，它也是一種結(jié)構(gòu)效率很高的體系。而現(xiàn)階段大量研究并有所應(yīng)用的可展索桿結(jié)構(gòu)是索桿式伸展臂結(jié)構(gòu)，它的主要受力構(gòu)件為桁架單元，加上連接于節(jié)點上的被動索和沿著桁架單元上選定路線穿過眾多滑輪的主動索。另外，也有學(xué)者提出了多種可展索桿結(jié)構(gòu)，但其運(yùn)用結(jié)構(gòu)的跨度較小，而且其剛度較弱。?

發(fā)明內(nèi)容

為了克服現(xiàn)有可展穹頂結(jié)構(gòu)技術(shù)的缺陷,本實用新型提供了一種可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)。?

為了達(dá)到上述目的,本實用新型采用了如下技術(shù)方案:?

一種可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，包括索桿體系，該索桿體系包括中心豎向壓桿、脊索、環(huán)索、徑向索，還包括單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)，該單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)包括至少4個剪式單元、被動索以及主動索，該剪式單元，由兩根長度相等的桿件通過一個柱鉸相連，且柱鉸位于桿件的中部，形成中間銷接節(jié)點，每根桿件僅能繞垂直于兩根桿件所在平面的軸線作相對轉(zhuǎn)動，剪式單元通過其桿件上節(jié)點和桿件下節(jié)點首尾相連，形成一個環(huán)形的連桿機(jī)構(gòu)，被動索穿過所有剪式單元的中間柱鉸節(jié)點，并形成一個環(huán)形，主動索連接剪式單元的上節(jié)點和下節(jié)點；最外圈徑向索與環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)中剪式單元的中間銷接節(jié)點鉸接，脊索的一端與中心豎向壓桿的上端相連，脊索的另一端與環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)中剪式單元的中間銷接節(jié)點鉸接。

所述可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，還包括撐桿，所述脊索為向下弧形輻射狀，由多段拉索相連構(gòu)成，撐桿的上端與脊索的轉(zhuǎn)折點鉸接，撐桿的下端與徑向索的一端和環(huán)索鉸接。?

所述可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，脊索的數(shù)量不少于4且不大于800。?

所述可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，所述的脊索、環(huán)索、徑向索為預(yù)應(yīng)力拉索為預(yù)應(yīng)力拉索。?

所述可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，所述的中心豎向壓桿和撐桿為金屬桿棒或者金屬管。?

所述可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于：所述單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)中剪式單元的桿件為金屬管。?

本實用新型的有益效果是，由于本實用新型利用單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)驅(qū)動穹頂結(jié)構(gòu)的展開折疊，減小了驅(qū)動裝置的數(shù)量；在外部環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)中設(shè)置主動索和被動索，使其在完全展開狀態(tài)時存在預(yù)應(yīng)力，提高了結(jié)構(gòu)的剛度，減小了材料用量，并且在完全展開狀態(tài)只需要固定主動索，不需要額外的鎖定裝置；穹頂結(jié)構(gòu)的覆蓋范圍主要由內(nèi)部索桿體系提供，所以結(jié)構(gòu)的外荷載也主要由內(nèi)部索桿體系承擔(dān)，內(nèi)部索桿體系由高強(qiáng)度拉索和壓桿組成，其自重輕，而且其剛度主要由預(yù)應(yīng)力提供，受力性能十分優(yōu)越；另外，本結(jié)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)量遠(yuǎn)小于一般的網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，因此給人一種簡潔明快的效果，克服了常用折疊結(jié)構(gòu)感觀上桿件繁多凌亂的缺點；而且其設(shè)計和施工簡單，特別適合于具有大跨度要求的穹頂結(jié)構(gòu)。?

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實施例對本實用新型進(jìn)一步詳細(xì)說明：?

圖1是本實用新型可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2是單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)示意圖；

圖3是剪式單元示意圖；

圖4是內(nèi)部索桿體系示意圖；

圖5是單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)運(yùn)動過程示意圖。

圖中：1，桿件上節(jié)點；2，桿件下節(jié)點；3，中間銷接節(jié)點；4，被動索；5，主動索；6中心豎向壓桿；7，脊索；8，環(huán)索；9，撐桿；10，徑向索。?

具體實施方式

一種可展索桿穹頂結(jié)構(gòu)，如圖1所示，包括：內(nèi)部索桿體系以及外部的單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)，如圖2所示，所述的單自由度環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)是由n個剪式單元（4≤n≤800）和拉索組成，n個剪式單元通過其桿件上節(jié)點1和桿件下節(jié)點2首尾相連，形成一個環(huán)形的連桿機(jī)構(gòu)，被動索4穿過所有剪式單元的中間銷接節(jié)點3，并形成一個環(huán)形，主動索5連接剪式單元的桿件上節(jié)點1和桿件下節(jié)點2。所述的剪式單元，如圖3所示，由兩根長度相等的桿件通過一個柱鉸相連，且柱鉸位于桿件的中部，每根桿件僅能繞垂直于兩根桿件所在平面的軸線作相對轉(zhuǎn)動，而其它自由度完全受到了限制。?