[發(fā)明專利]一種環(huán)形展開的屋蓋結(jié)構(gòu)

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410139770.4
• 申請日: 2014-04-09
• 公開（公告）號: CN103938781A
• 公開（公告）日: 2014-07-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡建國;丁一凡;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
• 代理公司: 江蘇永衡昭輝律師事務(wù)所 32250
• 代理人: 王斌

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種開合屋蓋結(jié)構(gòu)，特別是一種環(huán)形展開屋蓋結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

可展結(jié)構(gòu)是近半個(gè)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)型：完全折疊狀態(tài)和完全展開工作狀態(tài)。在折疊狀態(tài)時(shí)，結(jié)構(gòu)收攏在某一特定形狀，在外界驅(qū)動(dòng)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)。

可展剪式鉸結(jié)構(gòu)是一種基于剪式鉸單元的空間結(jié)構(gòu)，能夠設(shè)計(jì)出豐富多彩的幾何外形。這種結(jié)構(gòu)完全折疊后成為緊密的捆狀，充分展開固定后達(dá)到初始工作狀態(tài)，能夠覆蓋較大的空間。同時(shí)整個(gè)結(jié)構(gòu)可以在工廠成批生產(chǎn)，制作完成后折疊成捆狀運(yùn)輸?shù)焦さ卣归_使用；此外，這類結(jié)構(gòu)極其便于拆遷。利用此特點(diǎn)，這結(jié)構(gòu)可以廣泛的應(yīng)用于軍事建筑，短期性建筑，以及體育場大劇院等大跨度空間結(jié)構(gòu)中。

在已有的結(jié)構(gòu)中，剪式鉸結(jié)構(gòu)多是作為豎向提升裝置而存在的，利用剪式鉸結(jié)構(gòu)打開前和打開后在形狀和高度上的巨大區(qū)別，其會(huì)有很好的提升效果。

開合屋蓋是在建筑理念中引入可展結(jié)構(gòu)思想的結(jié)果，是現(xiàn)代體育建筑的一個(gè)主要發(fā)展趨勢，它越來越受到人們的青睞。我國在最近十幾年興起了建造開合結(jié)構(gòu)的熱潮，小規(guī)模的開合式屋頂建筑已經(jīng)有數(shù)十座，目前運(yùn)行狀況良好，大型開合結(jié)構(gòu)的建造也有了一定的成就。但國內(nèi)外現(xiàn)已建成的數(shù)百座開合屋蓋建筑結(jié)構(gòu)形式和開合機(jī)理較為簡單，而且開合屋蓋的研究滯后于工程實(shí)踐狀態(tài)。如何將可展剪式鉸結(jié)構(gòu)和開合屋蓋結(jié)合起來更是急需解決的問題。

發(fā)明內(nèi)容

發(fā)明目的：為了制造出便于開合的環(huán)形屋蓋，并要求該開合屋蓋不僅能滿足建筑對屋蓋開合的各項(xiàng)功能要求，還具有設(shè)計(jì)和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，能較好地滿足中小跨度建筑對屋蓋開合功能的要求。

技術(shù)方案：為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案為：

一種環(huán)形展開的屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于：由柱子、剪式單元圈以及屋面板構(gòu)成；

所述剪式單元圈由一圈剪式單元構(gòu)成，剪式單元由兩塊條形板在條形板中部的中部銷接節(jié)點(diǎn)銷接而成，相鄰兩剪式單元之間在條形板端部通過銷釘銷接在一起；

所述屋面板由均布在同一圓上的一圈折疊單元構(gòu)成，所述的折疊單元由兩個(gè)扇形板在側(cè)面銷接而成；

折疊單元的的內(nèi)端設(shè)置在所述柱子上，在折疊單元的上端設(shè)置一個(gè)驅(qū)動(dòng)所述的折疊單元的所述剪式單元，所述的剪式單元圈位于所述的屋面板面內(nèi)。

所述折疊單元的兩個(gè)扇形板在側(cè)面通過銷軸連接，所述剪式單元的兩塊條形板設(shè)置在所述的銷軸上，在銷軸上對應(yīng)銷釘?shù)奈恢锰幵O(shè)置銷接孔，并形成所述的中部銷接節(jié)點(diǎn)。

在所述扇形板的一側(cè)設(shè)置有第一銷軸孔，在扇形板的另一側(cè)設(shè)置有第二銷軸孔，所述第一銷軸孔和第二銷軸孔位于扇形板側(cè)面長度方向的不同位置，所述銷軸穿過一個(gè)扇形板的第一銷軸孔和另一扇形板的第二銷軸孔形成一個(gè)折疊單元。

所述折疊單元的內(nèi)端與柱子也通過所述的銷軸形成鉸接節(jié)點(diǎn)，銷軸端部設(shè)置一小球，在柱子與銷軸相連接處設(shè)置凹槽，所述小球設(shè)置在所述凹槽內(nèi)并可延凹槽滑動(dòng)。

凹槽在柱子內(nèi)部的高度不相等，可分為內(nèi)側(cè)凹槽和外側(cè)凹槽兩部分，內(nèi)側(cè)凹槽的高度H和小球直徑d相等，外側(cè)凹槽的高度h小于小球直徑d。從而可以限制小球向柱外運(yùn)動(dòng)。

在扇形板的第一銷軸孔和第二銷軸孔對應(yīng)于剪式單元中部銷接節(jié)點(diǎn)的銷釘處設(shè)有不阻礙銷釘運(yùn)動(dòng)的預(yù)留孔。

本發(fā)明一種橫向剪式單元可開啟屋蓋結(jié)構(gòu)，每塊扇形板都是同樣尺寸的，銷接之后連起來同樣形成一個(gè)空間環(huán)，并且都指向同一個(gè)圓心。

有益效果：本發(fā)明提供的屋蓋結(jié)構(gòu)，每一個(gè)折疊單元由相互銷接的兩塊扇形板形成，并通過剪式單元圈與折疊單元連接控制所述折疊單元的同步展開與閉合，實(shí)現(xiàn)了屋蓋體系的環(huán)向開啟和閉合；在屋蓋開合過程中，由于剪式單元體系的存在，可以避免運(yùn)動(dòng)過程中相鄰構(gòu)件的碰撞，可以得到較大的開合屋蓋的收縮率；另外，由于本發(fā)明的構(gòu)件數(shù)遠(yuǎn)少于一般的折疊網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，因此給人們一種簡潔明快的效果，克服了網(wǎng)格結(jié)構(gòu)感官上桿件繁多凌亂的缺點(diǎn)；而且其構(gòu)造合理、設(shè)計(jì)和施工簡單，特別適合中小跨度的建筑。

附圖說明

圖1為本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明結(jié)構(gòu)的半折疊狀態(tài)示意圖；

圖3為扇形板的示意圖；

圖4為折疊單元與剪式單元的裝配示意圖；

圖5為銷軸和柱子連接的示意圖；

圖6為銷軸和柱子連接的剖面圖。