專利名稱：一種索桿式開合屋蓋結構的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及建筑領域應用的一種開合屋蓋結構，具體為一種索桿式開合屋蓋結構。
背景技術：
近年來，折疊網(wǎng)架結構在建筑、軍事、航天以及人們的日常生活等領域中發(fā)揮著越來越重要的作用。對于許多臨時和半永久性的建筑，折疊結構由于具有可重復利用的顯著優(yōu)點，具有良好的經濟指標，并且折疊結構可以隨著任務的變化而方便地轉移，還可以設計成各種美觀的造型。在建筑工程領域，從遮風擋雨及抵御侵害的基本要求，到各式各樣的表演聚會，建筑的功能隨著人們生活水平的提高在不斷演變。從古羅馬的萬神廟到現(xiàn)今的許多造型新穎的大跨度公共建筑(機場候機廳、會展中心、大劇院、體育館等)，人們對于建筑在功能和形態(tài)上都在不斷綜合和創(chuàng)新?，F(xiàn)代建筑要求建筑由單一的功能向多功能化方向發(fā)展。例如多功能體育建筑既要為人們提供一個遮風擋雨的適宜空間進行各種體育運動，又·要體現(xiàn)出和大自然親近的運動環(huán)境，還要能夠舉辦大型會議、比賽和演出。在歷史的長河中，建筑一直被視為靜止的物體；但在當今社會，隨著人們的需求和建筑功能的快速變化，建筑必須適應這些功能、環(huán)境和空間的可變性?？砷_啟式屋蓋也就在這種氛圍下應運而生。已建可開啟式屋蓋的形式大多是基于板的平動和轉動，其運動特性較為單一。另一類研究較為系統(tǒng)的是基于剪式鉸單元的折疊網(wǎng)架和網(wǎng)殼，但其在大跨結構中使用較少，主要原因有(1)折疊網(wǎng)格結構的節(jié)點設計一般比較復雜，目前尚缺乏構造簡單且實用、造價低廉的適合工程應用的節(jié)點設計；(2)折疊網(wǎng)格結構的構件除受軸力外，還受一定彎矩，受力性能不佳，造價較高；(3)折疊網(wǎng)格結構的剛度很差，位移較難滿足使用要求。
發(fā)明內容為了克服現(xiàn)有折疊網(wǎng)格結構作為開合屋蓋結構受力性能不佳和結構剛度低等缺陷，本實用新型提供了一種索桿式開合屋蓋結構，該結構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，能較好地滿足中大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索桿式開合屋蓋結構，包括多榀平面桁架結構，平面桁架結構的上弦節(jié)點通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點鉸接；平面桁架結構的下弦節(jié)點也通過所述的剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點鉸接，其特征在于位于屋蓋固定端的一榀平面桁架結構兩端分別與下部支座鉸接，每隔一榀的平面桁架結構兩端則設置在一沿屋蓋開合方向的導軌上；在所述的多榀平面桁架的上弦設置有主動索，所述的主動索的一端固定在屋蓋固定端的一榀平面桁架結構上，主動索另一端則分別從每榀平面桁架結構的索套上穿過，每隔一榀平面桁架結構的索套在同一直線上，相鄰兩榀平面桁架結構的索套在屋蓋開合方向上相錯；在所述的多榀平面桁架的下弦設置有被動索，所述的被動索兩端固定在相鄰的平面桁架結構上。所述的索套設置在平面桁架結構的節(jié)點上。所述的平面桁架結構可以為雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。所述的平面桁架結構的形狀為矩形、魚腹形、梯形或拱形。所述的平面桁架有多榀，位于屋蓋固定端的一榀兩端分別與下部支座鉸接，約束其三個方向的自由度；然后每隔一榀的桁架兩端與下部支座只約束其豎向和跨度方向的自由度；其余各榀桁架不約束其自由度。在折疊狀態(tài)時，主動索和被動索都是松弛的。而主動索的長度是可以變化的，隨著主動索長度的縮短，體系在逐步展開；在展開過程中，主動索是拉緊的，而被動索還是松弛的。當展開到指定位置時，被動索被張緊，限制了屋蓋的進一步運動，機構變?yōu)榻Y構。拉索 在完全展開狀態(tài)時有預應力，因而提高了整個結構的剛度。本實用新型的有益效果是，利用主動索驅動開合屋蓋的開啟，減少了運動過程中屋蓋的桿件應力；在完全展開狀態(tài)利用被動索限制屋蓋的進一步運動，并且在屋蓋中產生預應力，克服了傳統(tǒng)折疊網(wǎng)架結構受力性能較差和剛度較弱的缺點，形成一種跨越能力大、穩(wěn)定性好的開合屋蓋體系；而且本實用新型充分利用了索體材料的高強受拉性能，減輕了結構自重，節(jié)約了材料，降低了成本；且由于拉索的單向受力特點，索桿式開合屋蓋的收縮率大、構造合理、設計和施工簡單，可普遍適用于會展中心、多功能體育館等大跨度開合屋蓋體系。
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是主動索穿過索套俯視圖。圖3是索桿式開合屋蓋結構俯視圖。圖4是索桿式開合屋蓋結構運動過程俯視圖。圖5是索桿式開合屋蓋結構折疊狀態(tài)俯視圖。圖6是索桿式開合屋蓋結構運動過程示意圖(被動索沒有顯示)。
具體實施方式
如圖I所示，索桿式折疊網(wǎng)架結構由平面桁架結構1，剛性壓桿2，主動索3和被動索4。平面桁架結構I的上弦節(jié)點通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點連接，其連接方式為鉸接；平面桁架結構I的下弦節(jié)點通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點連接，其連接方式為鉸接。所述的平面桁架結構I可以為雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。所述的平面桁架結構I的形狀可以為矩形或魚腹形或梯形或拱形。本實例的平面桁架為雙層網(wǎng)格，其形狀為矩形。所述的平面桁架結構I有多榀，位于屋蓋固定端的一榀兩端分別與下部支座鉸接，約束其三個方向的自由度；然后每隔一榀的桁架兩端與下部支座只約束其豎向和跨度方向的自由度；其余各榀桁架不約束其自由度。[0024]各榀平面桁架結構I的上下弦節(jié)點除了用剛性壓桿連接外，還用主動索3和被動索4相連。每根主動索3穿越各榀桁架的上弦，從而將所有桁架聯(lián)系為一個整體；而每根被動索4只連接相鄰的桁架的下弦。如圖2所示，主動索3的一端固定在屋蓋固定端的一榀平面桁架結構I上，主動索3另一端則分別從每榀平面桁架結構的索套5上穿過，每隔一榀平面桁架結構的索套5在同一直線上，相鄰兩榀平面桁架結構的索套5在屋蓋開合方向上相錯。在折疊狀態(tài)時，主動索3和被動索4都是松弛的。而主動索3的長度是可以變化的，隨著主動索3長度的縮短，體系在逐步展開；在展開過程中，主動索3是拉緊的，而被動索4還是松弛的。當展開到指定位置時，被動索4被張緊，限制了屋蓋的進一步運動，機構變?yōu)榻Y構。屋蓋結構在完全展開狀態(tài)時有預應力，因而提高了整個結構的剛度。
圖3至圖5為索桿式屋蓋結構完全展開、運動過程中及其折疊狀態(tài)的俯視圖。圖4中結構折疊時相鄰平面桁架結構的距離為O. 5m，這主要是考慮構件的尺寸，兩榀桁架不可能完全重疊。索桿式屋蓋結構運動過程中的三維圖如圖6所示。
權利要求1.一種索桿式開合屋蓋結構，包括多榀平面桁架結構(I)，平面桁架結構(I)的上弦節(jié)點通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點鉸接；平面桁架結構(I)的下弦節(jié)點也通過所述的剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點鉸接，其特征在于 位于屋蓋固定端的一榀平面桁架結構(I)兩端分別與下部支座鉸接，每隔一榀的平面桁架結構(I)兩端則設置在一沿屋蓋開合方向的導軌上；在所述的多榀平面桁架的上弦設置有主動索(3)，所述的主動索(3)的一端固定在屋蓋固定端的一榀平面桁架結構(I)上，主動索(3)另一端則分別從每榀平面桁架結構的索套(5)上穿過，每隔一榀平面桁架結構的索套(5)在同一直線上，相鄰兩榀平面桁架結構的索套(5)在屋蓋開合方向上相錯；在所述的多榀平面桁架的下弦設置有被動索(4)，所述的被動索(4)兩端固定在相鄰的平面桁架結構上。
2.根據(jù)權利要求I所述的索桿式開合屋蓋結構，其特征在于，所述的索套(5)設置在平面桁架結構的節(jié)點上。
3.根據(jù)權利要求I或2所述的索桿式開合屋蓋結構，其特征在于，所述的平面桁架結構為雙層網(wǎng)格或多層網(wǎng)格。
4.根據(jù)權利要求3所述的索桿式開合屋蓋結構，其特征在于，所述的平面桁架結構的形狀為矩形、魚腹形、梯形或拱形。
專利摘要本實用新型公開了一種索桿式開合屋蓋結構，包括多榀平面桁架結構，平面桁架結構的上弦節(jié)點通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點鉸接；平面桁架結構的下弦節(jié)點也通過所述的剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應位置上的節(jié)點鉸接，位于屋蓋固定端的一榀平面桁架結構兩端分別與下部支座鉸接，每隔一榀的平面桁架結構兩端則設置在一沿屋蓋開合方向的導軌上；在多榀平面桁架還設置有一主動索和多根被動索，本實用新型充分利用了索體材料的高強受拉性能，減輕了結構自重，降低了成本；且由于拉索的單向受力特點，索桿式開合屋蓋的收縮率大、構造合理、設計和施工簡單，可普遍適用于會展中心、多功能體育館等大跨度開合屋蓋體系。
文檔編號E04B7/16GK202577711SQ20122008474
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