專利名稱：折疊開合屋蓋的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種屋蓋，尤其是一種開合屋蓋。
技術背景屋蓋的可開合是近些年來人們對建筑功能的一種新的要求。目前，在己建 成的開合屋蓋中，以空間剛性網(wǎng)格屋蓋單元的滑動開合形式為主；此外，折疊 開合的概念在開合結(jié)構(gòu)中也有所應用，以柔性的索膜屋蓋結(jié)構(gòu)的折疊開合及折 疊網(wǎng)架和折疊網(wǎng)殼為主。以上這些開合結(jié)構(gòu)形式在《開合屋蓋結(jié)構(gòu)研究》(作 者張風文，天津大學博士學位論文，2001)和《現(xiàn)代空間結(jié)構(gòu)》(作者劉錫良，天津天津大學出版社，2003.)中有比較詳細的介紹，它們的設計和施工都非常復雜，造價極高， 一般只用于意義重大的體育場館中，無法滿足一些小 的體育場館和其它一些中小型建筑對這種開合功能的要求。發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有開合屋蓋結(jié)構(gòu)技術的復雜性和高成本性的缺陷，本發(fā)明提供 了一種型鋼梁式折疊開合屋蓋，該折疊開合屋蓋不僅能滿足建筑對屋蓋開合的 各項功能要求，還具有構(gòu)造合理、設計和施工簡單以及成本較低等特點，能很 好地滿足一些小的體育場館和其它一些中小型建筑對屋蓋開合功能的要求。本發(fā)明的技術方案如下折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，包括H型鋼梁、梁間水平交叉支撐、驅(qū)動輪、驅(qū)動裝置、可伸縮止動鋼板、連桿、H型鋼梁端部滑動軌道、H型鋼梁中部滑動軌道、 轉(zhuǎn)桿、鋼球、屋面支撐構(gòu)件、導軌及軌道；所述的H型鋼梁有多榀，位于屋蓋固定端的一榀兩端分別與焊接于軌道上 的鋼板焊接連接，其余各榀H型鋼梁的端部與一厚鋼板焊接連接，將厚鋼板的 兩端分別與滾動輪的滾軸焊接連接，滾動輪連接于滾軸的兩端，滾動輪可繞滾 軸轉(zhuǎn)動；所述的可伸縮止動鋼板有四組，其中兩組對稱地布置在折疊開合鋼屋蓋結(jié) 構(gòu)閉合時可動端梁的軌道處，另外兩組對稱地布置在折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)完全 打開時可動端梁的軌道處，每組均有兩塊相鄰的鋼板組成，每塊鋼板下端均與 千斤頂連接，千斤頂?shù)南露伺c梁運行的軌道的下翼緣螺栓連接，梁運行的軌道 的上翼緣開有與鋼板的厚度和長度相當?shù)姆娇?，通過千斤頂?shù)纳炜s帶動鋼板在 此方孔中上下伸縮；所述的驅(qū)動裝置通過驅(qū)動輪與軌道相連，驅(qū)動裝置通過連桿和可動端的H 型鋼梁焊接連接；所述的驅(qū)動裝置為電機，電機帶動驅(qū)動輪運行，采用完全相同的兩組驅(qū)動 裝置，分別對稱地安裝在梁運行的兩側(cè)的軌道上，且由同一個開關控制，同時 啟動，同時關閉；所述的H型鋼梁端部滑動軌道與H型鋼梁中部滑動軌道均與H型鋼梁的上 翼緣和腹板焊接連接；所述的梁間水平交叉支撐的兩端分別與轉(zhuǎn)桿焊接連接， 轉(zhuǎn)桿與鋼球采用嵌入式轂節(jié)點的形式相連，轉(zhuǎn)桿可以在鋼球內(nèi)的嵌入槽內(nèi)自由 轉(zhuǎn)動，鋼球內(nèi)置于H型鋼梁端部滑動軌道和H型鋼梁中部滑動軌道中，可在軌 道中自由滾動；所述的梁間水平交叉支撐在交叉點處通過焊接H型鋼板構(gòu)件和銷軸連接， 所述的屋面支撐構(gòu)件與焊接H型鋼板構(gòu)件的上翼緣焊接連接；所述的焊接H型鋼板構(gòu)件是由上鋼板、下鋼板為翼緣，兩端鋼板為部分腹 板的四塊鋼板焊接而成的中部露空的焊接鋼構(gòu)件；銷軸位于焊接H型鋼板的中 心，兩端分別與其上下翼緣連接，梁間水平交叉支撐中的一根支撐在交叉點處 斷開為兩部分，其端部分別與焊接H型鋼板的腹板焊接連接，梁間水平交叉支 撐中的另一根支撐直接從焊接H型鋼板中部的露空部分穿過，其貫通時又被銷 軸貫穿，形成可繞銷軸轉(zhuǎn)動的交叉節(jié)點；所述梁運行的導軌與梁運行的軌道焊接連接；所述的屋面支撐構(gòu)件為液壓機；所述的H型鋼梁可以為普通焊接H型鋼、熱軋H型鋼或高頻焊接H型鋼。 所述的H型鋼梁可以采用方鋼管或箱型截面形式的鋼梁；所述的梁間水平交叉支撐、連桿以及轉(zhuǎn)桿均采用圓鋼管； 所述的梁運行的軌道為箱型截面鋼梁；所述的H型鋼梁端部滑動軌道為C型截面，且端部有鋼板封口； H型鋼梁中 部滑動軌道也為C型截面，且端部和中間均有鋼板封口；所述的梁運行的導軌由外卡軌和內(nèi)卡軌組成，內(nèi)輪的卡軌為內(nèi)卡軌，由兩 段縱向貫通軌道的矩形鋼條組成；外輪的卡軌為外卡軌，內(nèi)側(cè)同樣為縱向貫通 軌道的矩形鋼條，外側(cè)則為不對稱槽形鋼。本發(fā)明折疊開合屋蓋的運行機理靠近梁端固定節(jié)點的兩組可伸縮止動鋼 板縮進軌道，使驅(qū)動裝置運行，驅(qū)動裝置通過連桿帶動與其相連的梁運行，梁 間水平交叉支撐開始在其軌道中滑動并帶動其余梁運行，關閉的屋蓋逐漸打開， 當驅(qū)動裝置運行到指定位置后使其停止運行，并使遠離梁端固定節(jié)點的兩組可伸縮止動鋼板從軌道中彈出，將整個屋蓋體系鎖死，屋蓋將處于完全打開狀態(tài)。 遠離梁端固定節(jié)點的兩組可伸縮止動鋼板縮進軌道，使驅(qū)動裝置反向運行，梁 間水平交叉支撐開始在其軌道中反向滑動并帶動其余梁反向運行，打開的屋蓋 逐漸關閉，當驅(qū)動裝置運行到指定位置后使其停止運行，并使靠近梁端固定節(jié) 點的兩組可伸縮止動鋼板從軌道中彈出，將整個屋蓋體系鎖死，屋蓋將處于完 全閉合狀態(tài)。本發(fā)明的有益效果是，構(gòu)造合理、傳力機制明確、設計和施工簡單以及成 本較低。特別適合于中小型建筑。


圖l為本發(fā)明的基本構(gòu)造圖(隱去了梁的導軌)； 圖2為結(jié)構(gòu)閉合平面3為結(jié)構(gòu)閉合透視圖； 圖4為結(jié)構(gòu)打開平面圖； 圖5為結(jié)構(gòu)打開透視圖； 圖6為梁的導軌的透視7為梁間水平交叉支撐在H型鋼梁上的滑動軌道透視圖；圖8為梁間水平交叉支撐與其軌道連接處的放大透視圖；圖9為梁間水平交叉支撐與其軌道的連接節(jié)點剖面圖；圖10為梁間水平交叉支撐在交叉處的轉(zhuǎn)動節(jié)點及屋面支撐平面圖；圖11為梁間水平交叉支撐在交叉處的轉(zhuǎn)動節(jié)點及屋面支撐透視圖；圖12為屋面支撐構(gòu)件的伸縮過程圖；圖13為可伸縮止動鋼板工作原理示意圖；圖中l(wèi).H型鋼梁，2.梁間水平交叉支撐，3.梁端固定節(jié)點，4.驅(qū)動輪，5. 梁端滾動節(jié)點，6.驅(qū)動裝置，7.可伸縮止動鋼板，8.連桿，9.H型鋼梁端部的滑 動軌道，10.H型鋼梁中部的滑動軌道，ll.外卡軌，12.內(nèi)卡軌，13.轉(zhuǎn)桿，14. 鋼球，15.焊接H型鋼板構(gòu)件，16.銷軸，17.屋面支撐構(gòu)件，18.油管，19.千斤 頂，20.梁運行的軌道。
具體實施方式
如圖l所示，折疊開合屋蓋包括H型鋼梁l、梁間水平交叉支撐2、梁端固 定節(jié)點3、驅(qū)動輪4、梁端滾動節(jié)點5、驅(qū)動裝置6、可伸縮止動鋼板7、連桿8、 H型鋼梁端部滑動軌道9、 H型鋼梁中部滑動軌道10、轉(zhuǎn)桿13與鋼球14、焊接 H型鋼板構(gòu)件15、銷軸16、屋面支撐構(gòu)件17、梁運行的導軌及梁運行的軌道20; 所述的H型鋼梁1可以為普通焊接H型鋼、熱軋H型鋼或高頻焊接H型鋼中的 任一種，還可以采用方鋼管或箱型截面的形式；所述的梁間水平交叉支撐2、連 桿8以及轉(zhuǎn)桿,13均采用圓鋼管；屋蓋的最外端一榀H型鋼梁的兩端分別與焊接 于軌道上的鋼板焊接連接，構(gòu)成所述的梁端固定節(jié)點3，其它榀H型鋼梁的兩端 與滾動輪連接，此滾動輪為常規(guī)滾動輪，即滾輪連接于滾軸的兩端，滾輪繞滾 軸轉(zhuǎn)動，將厚鋼板的兩端分別與此種滾動輪的滾軸焊接連接，H型鋼梁的端部再 與此厚鋼板焊接連接，即構(gòu)成所述的梁端滾動節(jié)點5，可在軌道上滑行；驅(qū)動裝 置6和與其直接相鄰的H型鋼梁1通過連桿8焊接連接，驅(qū)動裝置6為常規(guī)驅(qū) 動設備，主要由電機組成，電機帶動驅(qū)動輪4運行，從而帶動整個屋蓋運行， 采用完全相同的兩組驅(qū)動裝置6，分別對稱地安裝在梁運行的兩側(cè)的軌道上，同 時開動或關閉，使兩側(cè)的運動盡可能一致；在圖1和5中，所述的可伸縮止動鋼板7有四組，其中兩組對稱地布置在兩側(cè)軌道的端部附近，靠近梁端固定節(jié) 點3，另外兩組對稱地布置在兩側(cè)軌道的另一端部附近，遠離梁端固定節(jié)點3， 每組均有兩塊相鄰的鋼板組成，每塊鋼板下端均與千斤頂19連接，梁運行的軌道20采用箱型截面鋼梁，其上翼緣開有與鋼板的厚度和長度相當?shù)姆娇?，其?翼緣與千斤頂?shù)南露寺菟ㄟB接，通過千斤頂19的伸縮帶動鋼板在此方孔中上下 伸縮，如圖13所示；在圖6中，所述的梁運行的導軌由外卡軌11和內(nèi)卡軌12 組成，內(nèi)輪的卡軌為內(nèi)卡軌12，由兩段縱向貫通梁運行的軌道20的矩形鋼條組 成，外輪的卡軌為外卡軌11，內(nèi)側(cè)同樣為縱向貫通梁運行的軌道20的矩形鋼條， 外側(cè)則為不對稱槽形鋼，這樣既能防止屋蓋在運行時出軌又能抵抗屋蓋的上浮， 梁運行的導軌與梁運動的軌道20焊接連接；所述的H型鋼梁端部滑動軌道9為 C型截面，且端部有鋼板封口； H型鋼梁中部滑動軌道10也為C型截面，且端 部和中間均有鋼板封口，此軌道均與H型鋼梁1的上翼緣和腹板焊接連接，如 圖7所示；梁間水平交叉支撐2的兩端分別與轉(zhuǎn)桿13焊接連接，轉(zhuǎn)桿13與鋼 球14相連，其連接方式可采用類似于嵌入式轂節(jié)點的形式，轉(zhuǎn)桿13可以在鋼 球14內(nèi)的嵌入槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，鋼球14內(nèi)置于H型鋼梁端部滑動軌道9和H型 鋼梁中部滑動軌道10中，可在軌道中自由滾動，如圖8和9;所述的焊接H型 鋼板構(gòu)件15是由上下鋼板為翼緣，兩端鋼板為部分腹板的四塊鋼板焊接而成的 中部露空的焊接鋼構(gòu)件，所述的梁間水平交叉支撐2在交叉點處通過焊接H型 鋼板構(gòu)件15和銷軸16連接，銷軸16位于焊接H型鋼板構(gòu)件15的中心，兩端 分別與其上下翼緣連接，此交叉支撐中的一根支撐在交叉點處斷開，其端部分 別與焊接H型鋼構(gòu)件15的腹板焊接連接，另一根支撐直接從焊接H型鋼構(gòu)件15 中部的露空部分穿過，其貫通時又被銷軸16貫穿，形成可繞銷軸16轉(zhuǎn)動的交 叉節(jié)點，如圖10和11所示；所述的屋面支撐構(gòu)件17為可伸縮液壓機，屋面采用膜材，可以是乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)、外涂聚四氟乙烯的玻璃纖維膜 (PTFE)或外涂聚氯乙烯的聚酯纖維膜(PVC)中的任一種，其可分別固定在H 型鋼梁l的上翼緣和屋面支撐構(gòu)件17上，當屋蓋處于完全打開狀態(tài)時，屋面支 撐構(gòu)件17縮到最短，當屋蓋處于完全閉合狀態(tài)時，可將其伸長，如圖12所示， 這樣可以將由于閉合而過多地堆集在梁間的處于松弛狀態(tài)的膜材挑起，防止大 量松弛的膜材下垂影響內(nèi)部使用空間。
權(quán)利要求
1、一種折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，包括H型鋼梁、梁間水平交叉支撐、驅(qū)動輪、驅(qū)動裝置、可伸縮止動鋼板、連桿、H型鋼梁端部滑動軌道、H型鋼梁中部滑動軌道、轉(zhuǎn)桿、鋼球、屋面支撐構(gòu)件、導軌及軌道；其特征在于所述的H型鋼梁有多榀，位于屋蓋固定端的一榀兩端分別與焊接于軌道上的鋼板焊接連接，其余各榀H型鋼梁的端部與一厚鋼板焊接連接，將厚鋼板的兩端分別與滾動輪的滾軸焊接連接，滾動輪連接于滾軸的兩端，滾動輪可繞滾軸轉(zhuǎn)動；所述的可伸縮止動鋼板有四組，其中兩組對稱地布置在折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)閉合時可動端梁的軌道處，另外兩組對稱地布置在折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)完全打開時可動端梁的軌道處，每組均有兩塊相鄰的鋼板組成，每塊鋼板下端均與千斤頂連接，千斤頂?shù)南露伺c梁運行的軌道的下翼緣螺栓連接，梁運行的軌道的上翼緣開有與鋼板的厚度和長度相當?shù)姆娇祝ㄟ^千斤頂?shù)纳炜s帶動鋼板在此方孔中上下伸縮；所述的驅(qū)動裝置通過驅(qū)動輪與軌道相連，驅(qū)動裝置通過連桿和可動端的H型鋼梁焊接連接；所述的驅(qū)動裝置為電機，電機帶動驅(qū)動輪運行，采用完全相同的兩組驅(qū)動裝置，分別對稱地安裝在梁運行的兩側(cè)的軌道上，且由同一個開關控制，同時啟動，同時關閉；所述的H型鋼梁端部滑動軌道與H型鋼梁中部滑動軌道均與H型鋼梁的上翼緣和腹板焊接連接；所述的梁間水平交叉支撐的兩端分別與轉(zhuǎn)桿焊接連接，轉(zhuǎn)桿與鋼球采用嵌入式轂節(jié)點的形式相連，轉(zhuǎn)桿可以在鋼球內(nèi)的嵌入槽內(nèi)自由轉(zhuǎn)動，鋼球內(nèi)置于H型鋼梁端部滑動軌道和H型鋼梁中部滑動軌道中，可在軌道中自由滾動；所述的梁間水平交叉支撐在交叉點處通過焊接H型鋼板構(gòu)件和銷軸連接，所述的屋面支撐構(gòu)件與焊接H型鋼板構(gòu)件的上翼緣焊接連接；所述的焊接H型鋼板構(gòu)件是由上鋼板、下鋼板為翼緣，兩端鋼板為部分腹板的四塊鋼板焊接而成的中部露空的焊接鋼構(gòu)件；銷軸位于焊接H型鋼板的中心，兩端分別與其上下翼緣連接，梁間水平交叉支撐中的一根支撐在交叉點處斷開為兩部分，其端部分別與焊接H型鋼板的腹板焊接連接，梁間水平交叉支撐中的另一根支撐直接從焊接H型鋼板中部的露空部分穿過，其貫通時又被銷軸貫穿，形成可繞銷軸轉(zhuǎn)動的交叉節(jié)點；所述梁運行的導軌與梁運行的軌道焊接連接；所述的屋面支撐構(gòu)件為液壓機。
2、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的H型 鋼梁可以為普通焊接H型鋼、熱軋H型鋼或高頻焊接H型鋼。
3、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的H型 鋼梁可以采用方鋼管或箱型截面形式的鋼梁。
4、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的梁間 水平交叉支撐、連桿以及轉(zhuǎn)桿均釆用圓鋼管。
5、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的梁運 行的軌道為箱型截面鋼梁。
6、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的H型 鋼梁端部滑動軌道為C型截面，且端部有鋼板封口； H型鋼梁中部滑動軌道也為 C型截面，且端部和中間均有鋼板封口。
7、 根據(jù)權(quán)利要求l所述的折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述的梁運 行的導軌由外卡軌和內(nèi)卡軌組成，內(nèi)輪的卡軌為內(nèi)卡軌，由兩段縱向貫通軌道的矩形鋼條組成；外輪的卡軌為外卡軌，內(nèi)側(cè)同樣為縱向貫通軌道的矩形鋼條, 外側(cè)則為不對稱槽形鋼。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種折疊開合鋼屋蓋結(jié)構(gòu)，包括H型鋼梁、梁間水平交叉支撐、梁端固定節(jié)點、驅(qū)動輪、梁端滾動節(jié)點、驅(qū)動裝置、可伸縮止動鋼板、連桿、H型鋼梁端部滑動軌道、H型鋼梁中部滑動軌道、轉(zhuǎn)桿、鋼球、焊接H型鋼板構(gòu)件、銷軸、屋面支撐構(gòu)件、梁運行的導軌及梁運行的軌道。其特征是，軌道上的可伸縮止動鋼板鎖死或放行屋蓋，驅(qū)動裝置通過連桿帶動與其相連的梁運行，促使梁間水平交叉支撐在其軌道中滑動，從而帶動其它梁沿兩側(cè)的軌道運行，這些梁間水平交叉支撐的折疊開合實現(xiàn)了整個屋蓋的折疊開合。本發(fā)明的有益效果是，構(gòu)造合理、傳力機制明確、設計和施工簡單以及成本較低。特別適合于中小型建筑。
文檔編號E04B7/16GK101250917SQ20081005256
公開日2008年8月27日 申請日期2008年3月31日 優(yōu)先權(quán)日2008年3月31日
發(fā)明者喬文濤, 王小盾, 陳志華 申請人:天津大學