專利名稱：具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種網(wǎng)架結構，尤其是一種具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架。
背景技術：
在過去的幾十年中，各國學者們提出了許多大跨度開合屋蓋結構體系的概念，其中一些已經(jīng)在網(wǎng)球場館、游泳場館和田徑場館等大型體育場館的開合屋蓋中得到應用。美國工程師霍伯曼(Hoberman)從上世紀80年代后期開始致力于開合結構的研究與設計，主要偏重于開合結構的應用。Hoberman在他的專利中提出了一種由Hoberman單元構成的徑向伸縮網(wǎng)架[2]。Hoberman單元是由相等的兩段彎折的角梁單元通過剪式鉸在中部連接而成，當兩個角梁單元繞著中間的剪式鉸轉(zhuǎn)動的時候，梁端的夾角始終保持不變。利用這個性 質(zhì)可以將n個相同的Hoberman單元連接起來組成閉合環(huán)形連桿機構。然而，這種基于Hoberman剪式單元的徑向伸縮網(wǎng)架的所有節(jié)點，在體系的運動過程中會有較大的徑向位移。當把徑向伸縮網(wǎng)架作為開合屋蓋結構時，一般開合屋蓋都是支撐在固定結構上的，這些節(jié)點的徑向位移給屋蓋結構下部支承體系的設計帶來了很大的困難。
發(fā)明內(nèi)容為了克服現(xiàn)有徑向伸縮網(wǎng)架技術的缺陷，本實用新型提供了一種具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，該結構作為開合屋蓋時，不僅能滿足建筑對屋蓋開合的各項功能要求，還具有設計和施工方便等優(yōu)點，能較好地滿足中小跨度建筑對屋蓋開合功能的要求。為了達到上述目的，本實用新型采用了如下技術方案一種具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，包括霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架，其特征在于在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架的外部設有環(huán)形連桿機構，所述的環(huán)形連桿機構包括由首尾連接的與所述霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點個數(shù)相同的直桿，該直桿的兩端與支座固定連接，在相鄰兩直桿的連接點上鉸接一邊桿，該邊桿的另一端鉸接在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點上，在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點上還鉸接有一連桿，該連桿的另一端則與一末桿鉸接，末桿的另一端則鉸接在所述的直桿的中二分之一處。所述的徑向伸縮網(wǎng)架為單層網(wǎng)格、雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。所述的徑向伸縮網(wǎng)架的形狀為圓形或正多邊形。本實用新型的有益效果是，本實用新型由徑向伸縮網(wǎng)架進行伸縮，實現(xiàn)屋蓋的開合，并通過正n邊形桿上的內(nèi)置平行四邊形連桿機構與徑向伸縮網(wǎng)架相連，而在屋蓋的開合過程中，位于徑向伸縮網(wǎng)架外的正n邊形桿始終處于靜止狀態(tài)，因此，開合屋蓋結構的正n邊形桿上的支撐點在徑向開啟屋蓋結構運動過程中沒有徑向運動，從而使得支承條件簡單；而且其構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的建筑。

[0010]
以下結合附圖及實施例對本實用新型進一步詳細說明圖I是本實用新型結構示意圖。圖2是內(nèi)部徑向伸縮網(wǎng)架閉合狀態(tài)示意圖。圖3是內(nèi)部徑向伸縮網(wǎng)架運動過程示意圖。圖4是平行剪式單元示意圖。圖5是折桿剪式單元示意圖。圖6是折桿剪式單元組成環(huán)向連桿機構示意圖。圖7是外部環(huán)形連桿機構中四連桿機構示意圖。 圖8是外部環(huán)形連桿機構示意圖。圖9是外部環(huán)形連桿機構運動過程示意圖。圖10是徑向開啟屋蓋結構運動過程示意圖。
具體實施方式
一種具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，包括霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架，在徑向伸縮網(wǎng)架的外部設有環(huán)形連桿機構，所述的環(huán)形連桿機構包括由首尾連接的n根直桿I構成的正n邊形桿，n不小于3且不大于720，在每根直桿I上分別設有連桿機構單元，所述的連桿機構單元由內(nèi)置平行四邊形機構組成，所述直桿I的兩端與支座固定連接，所述的內(nèi)置平行四邊形機構由固定桿、邊桿2、連桿3及末桿4組成,且固定桿為二分之一直桿，固定桿的一端與邊桿2的一端轉(zhuǎn)動連接，邊桿2的另一端與連桿3的一端轉(zhuǎn)動連接，連桿3的另一端與末桿4的一端轉(zhuǎn)動連接，末桿4的另一端與固定桿的另一端轉(zhuǎn)動連接，并且，在結構完全閉合狀態(tài)時，所述邊桿2的延長線通過正n邊形桿的中心，在環(huán)形連桿機構中，每個內(nèi)置平行四邊形機構連桿的任意一端分別與徑向伸縮網(wǎng)架最外圈上的節(jié)點對應轉(zhuǎn)動連接，在本實施例中，所述的徑向伸縮網(wǎng)架可以通過其最外圈所有節(jié)點分別與連桿機構單元連接，也可以通過其最外圈部分節(jié)點分別與連桿機構單元連接，但至少含有3個均勻分布的連接節(jié)點；所述的徑向伸縮網(wǎng)架為單層網(wǎng)格或雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格；所述的徑向伸縮網(wǎng)架的形狀可以為圓形或多邊形。下面參照說明書附圖，對本實用新型的具體實施方式
作出更為詳細的說明如圖I所示，具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架包括內(nèi)部平面網(wǎng)格體系和外部環(huán)形連桿機構。內(nèi)部平面網(wǎng)格體系通過其最外圈所有或者部分節(jié)點與外部環(huán)形連桿機構相鉸接。內(nèi)部平面網(wǎng)格體系的形狀可以為圓形或多邊形。本實例的形狀為圓形，如圖I 圖11所示。其內(nèi)部網(wǎng)格為Hoberman連桿機構(詳見US Patent 5，024，031，1991年，徑向伸縮網(wǎng)架結構 Radial expans ion/retract ion truss structure [P].),圖 2 和 3 分別為其閉合狀態(tài)和部分開啟狀態(tài)示意圖。目前應用最為廣泛的剪式單元是如圖4所示的平行剪式單元。從幾何學角度來考慮，這類剪式單元的每對連桿通過中間的一個銷接節(jié)點相連，每對連桿僅能繞垂直與該對連桿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；同時剪式單元間的連接是通過單元端部節(jié)點鉸接實現(xiàn)。該單元在運動過程中其端部節(jié)點的連線保持平行。美國工程師Hoberman對剪式單元進行改進，提出了折桿剪式單元，它是由相等的兩根彎折角梁單元通過銷接節(jié)點在中部連接，當兩個角梁單元繞著中間的銷接節(jié)點轉(zhuǎn)動時，梁端部節(jié)點連線的夾角保持不變，如圖5所示。由于該單元在運動過程中端部節(jié)點連線的夾角保持不變，可以在環(huán)向復制多個折桿剪式單元，從而形成閉合環(huán)形連桿機構，如圖6所示。將圖6所示的兩折桿網(wǎng)格可以沿徑向擴展為多折桿網(wǎng)，其運動特性將保持不變，如圖3所示的每根梁為五折桿。但是該連桿機構的缺點是在運動過程中其所有節(jié)點均產(chǎn)生一定的徑向位移，尤其當最外圈節(jié)點產(chǎn)生徑向位移時，該屋蓋體系的支承條件的確立將變得十分復雜。為此，本實用新型提出了一種具有固定節(jié)點的外環(huán)連桿機構，用于和支座連接。外部環(huán)形連桿機構的形成過程如下本實施例的外部連桿機構包括16根直桿首尾相連組成的正16邊形桿，以及每根直桿上設置的內(nèi)置平行四邊形機構。由于結構為極線對稱結構，取其中一個單元分析，如圖7所示，AB⑶為一四連桿機構，其中桿件AB穿過正16邊形的中心。利用結構的極對稱性， 鏡像可以得到如圖8所示的體系，即為外部連桿機構，其運動后的示意如圖9所示。將內(nèi)部Hoberman連桿機構的最外圈節(jié)點與圖8所示的B、E等內(nèi)圈節(jié)點相連，即可得到具有固定支座的徑向徑向伸縮網(wǎng)架，如圖I所示。其運動過程中結構的示意圖如圖10所示。
權利要求1.一種具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，包括霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架，其特征在于在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架的外部設有環(huán)形連桿機構，所述的環(huán)形連桿機構包括由首尾連接的與所述霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點個數(shù)相同的直桿(1)，該直桿(I)的兩端與支座固定連接，在相鄰兩直桿(I)的連接點上鉸接一邊桿(2)，該邊桿(2)的另一端鉸接在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點上，在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點上還鉸接有一連桿(3)，該連桿(3)的另一端則與一末桿(4)鉸接，末桿(4)的另一端則鉸接在所述的直桿(I)的中二分之一處。
2.根據(jù)權利要求I所述的具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，其特征在于，所述的徑向伸縮網(wǎng)架為單層網(wǎng)格、雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。
3.根據(jù)權利要求I所述的具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，其特征在于，所述的徑向伸縮網(wǎng)架的形狀為圓形或正多邊形。
專利摘要本實用新型公開了一種具有固定支座的徑向伸縮網(wǎng)架，包括霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架，在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架的外部設有環(huán)形連桿機構，環(huán)形連桿機構包括由首尾連接的與所述霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點個數(shù)相同的直桿，該直桿的兩端與支座固定連接，在相鄰兩直桿的連接點上鉸接一邊桿，該邊桿的另一端鉸接在所述的霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點上，在霍伯曼徑向伸縮網(wǎng)架外部節(jié)點上還鉸接有一連桿，該連桿的另一端則與一末桿鉸接，末桿的另一端則鉸接在所述的直桿的中二分之一處。本實用新型由徑向伸縮網(wǎng)架進行伸縮，并通過環(huán)形連桿機構連接于支撐，從而使得支承條件簡單；而且其構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的建筑。
文檔編號E04B7/16GK202577709SQ201220084520
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月8日 優(yōu)先權日2012年3月8日
發(fā)明者蔡建國, 馮健 申請人:東南大學