[發(fā)明專利]具有徑向拉索的徑向開合膜屋蓋

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201510334515.X
• 申請(qǐng)日: 2015-06-16
• 公開（公告）號(hào): CN104878865B
• 公開（公告）日: 2017-06-20
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 蔡建國(guó);陸棟;馮健;朱奕峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東南大學(xué)
• 主分類號(hào): E04B7/14
• 分類號(hào): E04B7/14;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體系，尤其是一種具有徑向拉索的徑向開合膜屋蓋。

背景技術(shù)

在過去的幾十年中，各國(guó)學(xué)者們提出了許多大跨度開合屋蓋結(jié)構(gòu)體系的概念，其中一些已經(jīng)在網(wǎng)球場(chǎng)館、游泳場(chǎng)館和田徑場(chǎng)館等大型體育場(chǎng)館的開合屋蓋中得到應(yīng)用。

美國(guó)工程師霍伯曼(Hoberman)從上世紀(jì)80年代后期開始致力于開合結(jié)構(gòu)的研究與設(shè)計(jì)，主要偏重于開合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用。Hoberman在他的專利中提出了一種由Hoberman單元構(gòu)成的徑向伸縮網(wǎng)架。Hoberman單元是由相等的兩段彎折的角梁?jiǎn)卧ㄟ^剪式鉸在中部連接而成，當(dāng)兩個(gè)角梁?jiǎn)卧@著中間的剪式鉸轉(zhuǎn)動(dòng)的時(shí)候，梁端的夾角始終保持不變。利用這個(gè)性質(zhì)可以在環(huán)向復(fù)制多個(gè)折桿剪式單元，從而形成閉合環(huán)形連桿機(jī)構(gòu)。兩折桿網(wǎng)格可以沿徑向擴(kuò)展為多折桿網(wǎng)，其運(yùn)動(dòng)特性將保持不變，就得到了霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架。

但是，由于該網(wǎng)架本身的幾何關(guān)系的約束，網(wǎng)架在環(huán)向是展開的，而在徑向是收縮的，這樣就對(duì)網(wǎng)架上部附著膜結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)構(gòu)成了一定的難度。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架上部膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的困難，本發(fā)明提供了一種網(wǎng)架結(jié)構(gòu)和膜結(jié)構(gòu)同步自由伸縮且不干涉的徑向開合膜屋蓋，該屋蓋不僅能實(shí)現(xiàn)徑向與環(huán)向的自由伸縮，滿足建筑對(duì)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(duì)屋蓋開合功能的要求。

為了達(dá)到上述目的,本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案：

一種具有徑向拉索的徑向開合膜屋蓋，包括霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架，該徑向伸縮網(wǎng)架在開合平面上形成相互連接的菱形單元，所述菱形單元包括兩個(gè)徑向銷接節(jié)點(diǎn)和兩個(gè)環(huán)向銷接節(jié)點(diǎn)，在所述霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架的開合平面上形成有延圓周方向布置的區(qū)域單元，該區(qū)域單元由以徑向伸縮網(wǎng)架圓心為起點(diǎn)的相鄰兩個(gè)中心菱形單元的中心線及在中心菱形單元徑向上延伸的菱形單元的中心線之間圍合而成，該區(qū)域包含該區(qū)域內(nèi)的每一個(gè)菱形單元在環(huán)向上的中心線分割成相互連接的子單元，其特征在于：在每個(gè)菱形單元上部設(shè)置一個(gè)開合膜單元，在所述每個(gè)子單元的下部分別設(shè)置有一個(gè)拉索單元，所述開合膜單元由中軸線上的第一豎桿、由豎桿下端拉出的兩根第一拉索、與附著在網(wǎng)架上部的膜材構(gòu)成，豎桿位于菱形單元的形心上，上端高出網(wǎng)架平面，以豎桿下端出發(fā)分別向菱形單元的兩個(gè)徑向節(jié)點(diǎn)張拉所述兩根拉索，所述膜材上端固定在所述豎桿的上端點(diǎn)處，膜材下部分別固定在菱形單元的四個(gè)節(jié)點(diǎn)上；所述拉索單元由第二豎桿和第二拉索組成，其中第二豎桿固定在每個(gè)子單元位于該區(qū)域單元中分線上的銷接點(diǎn)上，所述第二拉索以所述第二豎桿下端為出發(fā)點(diǎn)并向所述子單元剩余每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)張拉。

每個(gè)開合膜單元的兩根第一拉索長(zhǎng)度相同。

當(dāng)屋蓋處于閉合狀態(tài)時(shí)，膜材處于張緊狀態(tài)，承受外界及結(jié)構(gòu)自身的荷載，此時(shí)膜材上端點(diǎn)距離網(wǎng)格距離最大，下部第二拉索張緊；當(dāng)屋蓋逐漸打開時(shí)，網(wǎng)架收縮折疊，環(huán)向節(jié)點(diǎn)向遠(yuǎn)離菱形網(wǎng)格形心的方向運(yùn)動(dòng)，豎桿上端點(diǎn)距離網(wǎng)架平面的距離也逐漸減小，豎桿整體向下運(yùn)動(dòng)，則下方第一拉索的交點(diǎn)也隨之下移，經(jīng)簡(jiǎn)單計(jì)算第一拉索逐漸松弛，徑向節(jié)點(diǎn)向靠近形心的方向運(yùn)動(dòng)。

本發(fā)明的有益效果是，將剛性網(wǎng)架與柔性膜材相結(jié)合，使得屋蓋的自由開合沒有受到限制，且屋蓋可以作為上部承重結(jié)構(gòu)承擔(dān)一定的豎向荷載，并通過網(wǎng)架下部的第二拉索增強(qiáng)了結(jié)構(gòu)本身的剛度，而且其構(gòu)造合理、設(shè)計(jì)和施工簡(jiǎn)單，特別適合中小跨度的建筑。

附圖說明

下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明：

圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)整體示意圖。

圖2是整體網(wǎng)架中單個(gè)開合膜單元與下部索單元的示意圖。

圖3是圖2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)運(yùn)動(dòng)過程示意圖。

圖4是本發(fā)明開合膜單元結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖。

圖5是本發(fā)明開合膜單元結(jié)構(gòu)俯視圖。

圖6是本發(fā)明開合膜單元運(yùn)動(dòng)狀態(tài)側(cè)面示意圖。

圖7是本發(fā)明開合膜單元運(yùn)動(dòng)狀態(tài)俯視圖。

圖8是梯形單元的拉索單元結(jié)構(gòu)示意圖。

圖9是外三角形單元的拉索單元結(jié)構(gòu)示意圖。

其中：1、開合膜單元，10、第一豎桿，11、12、第一拉索，2、霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架，3、菱形單元，，40、第二豎桿，41、42、43、44、45、46、第二拉索，5、區(qū)域，6、梯形子單元，7、三角形子單元。

具體實(shí)施方式

下面參照說明書附圖，對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式作出更為詳細(xì)的說明：