一種具有下部拉索的開合膜屋蓋的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種開合屋蓋體系，尤其是一種具有雙向支撐桿的開合膜屋蓋。
【背景技術(shù)】
[0002]在過去的幾十年中，各國學(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(yīng)用。
[0003]申請人在2012年3月8日提出了一種主被動索驅(qū)動的四連桿平面折疊網(wǎng)架，專利號為201210059545.0。該網(wǎng)架包括多榀平面桁架結(jié)構(gòu)，平面桁架結(jié)構(gòu)的上弦節(jié)點(diǎn)通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應(yīng)位置上的節(jié)點(diǎn)鉸接；平面桁架結(jié)構(gòu)的下弦節(jié)點(diǎn)也通過所述的剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應(yīng)位置上的節(jié)點(diǎn)鉸接，位于屋蓋固定端的一榀平面桁架結(jié)構(gòu)兩端分別與下部支座鉸接，每隔一榀的平面桁架結(jié)構(gòu)兩端則設(shè)置在一沿屋蓋開合方向的導(dǎo)軌上；在多榀平面桁架還設(shè)置有一主動索和多根被動索。
[0004]但是，由于該網(wǎng)架本身的幾何關(guān)系的約束，其單個(gè)菱形單元在一個(gè)方向是展開的，而在另一個(gè)方向是收縮的，這樣就對網(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】

[0005]為了克服所述網(wǎng)架膜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的困難，本發(fā)明提供了一種平面開合膜屋蓋，該屋蓋不僅能實(shí)現(xiàn)自由伸縮，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。
[0006]為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用了如下技術(shù)方案:
一種具有下部拉索的平面開合膜屋蓋，包括由主動索驅(qū)動的平面折疊網(wǎng)架，所平面折疊網(wǎng)架包括平行設(shè)置的主桁架和連接在相鄰主桁架之間平行設(shè)置的剛性壓桿組件組成，在相鄰兩主桁架和相鄰兩剛性壓桿組件之間形成菱形單元，其特征在于:以每個(gè)菱形單元的上表面為支座設(shè)置一個(gè)開合膜單元，開合膜單元由中軸線上的豎桿、由豎桿下端拉出的兩根拉索與膜材構(gòu)成，豎桿位于菱形單元的形心上，豎桿上端高出網(wǎng)架上表面，所述兩根拉索的另一端與菱形單元的在網(wǎng)架折疊過程中距離減小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，所述膜材上端固定在上部豎桿的上端點(diǎn)處，膜材下部分別固定在菱形單元的四個(gè)節(jié)點(diǎn)上。
[0007]所述每個(gè)開合模單元中兩根拉索長度相同。
[0008]所述豎桿為直桿。
[0009]所述下部拉索張緊時(shí)的長度為其所在菱形單元對角線長度的一半。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)膜材上端頂點(diǎn)距離網(wǎng)格距離最大；當(dāng)屋蓋逐漸打開時(shí)，網(wǎng)架收縮折疊，節(jié)點(diǎn)向遠(yuǎn)離菱形網(wǎng)格形心的方向運(yùn)動，豎桿整體向下運(yùn)動，則豎桿下端點(diǎn)也隨之下移，經(jīng)簡單計(jì)算下部拉索逐漸松弛，節(jié)點(diǎn)向靠近菱形單元形心的方向運(yùn)動。
[0010]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果是:
本發(fā)明由平面折疊網(wǎng)架進(jìn)行伸縮，上部采用具有下部拉索的開合膜結(jié)構(gòu)，從而使得網(wǎng)架伸縮自由，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】
[0011]下面結(jié)合附圖及實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)一步詳細(xì)說明:
圖1是本發(fā)明基本網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]圖2是單個(gè)菱形單元與開合膜單元的連接示意圖。
[0013]圖3是圖2網(wǎng)架結(jié)構(gòu)運(yùn)動過程示意圖。
[0014]圖4是本發(fā)明開合膜單元結(jié)構(gòu)側(cè)面示意圖。
[0015]圖5是本發(fā)明開合膜單元結(jié)構(gòu)俯視圖。
[0016]圖6是本發(fā)明開合膜單元結(jié)構(gòu)運(yùn)動狀態(tài)側(cè)面示意圖。
[0017]圖7是本發(fā)明開合膜單元結(jié)構(gòu)運(yùn)動狀態(tài)俯視圖。
[0018]圖中1、開合膜單元，2、平面折疊網(wǎng)架，3、菱形單元，4、平面桁架結(jié)構(gòu)，5、剛性壓桿，6、主動索，7、被動索。
【具體實(shí)施方式】
[0019]下面參照說明書附圖，對本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作出更為詳細(xì)的說明:
如圖1所示，一種具有下部拉索的平面開合膜屋蓋，包括基于主動索驅(qū)動的平面四連桿折疊網(wǎng)架，平面四連桿折疊網(wǎng)架結(jié)構(gòu)具體參見專利號為201210059545.0專利文獻(xiàn)，由平面桁架結(jié)構(gòu)4，剛性壓桿5，主動索6和被動索7組成。平面桁架結(jié)構(gòu)4的上弦節(jié)點(diǎn)通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應(yīng)位置上的節(jié)點(diǎn)連接，其連接方式為鉸接；平面桁架結(jié)構(gòu)4的下弦節(jié)點(diǎn)通過剛性壓桿與相鄰平面桁架上弦和下弦對應(yīng)位置上的節(jié)點(diǎn)連接，其連接方式為鉸接。
[0020]在多榀平面桁架4的上弦設(shè)置有主動索6，主動索6的一端固定在屋蓋固定端的一榀平面桁架結(jié)構(gòu)上，主動索另一端則分別從每榀平面桁架結(jié)構(gòu)的索套上穿過，每隔一榀平面桁架結(jié)構(gòu)的索套在同一直線上，相鄰兩榀平面桁架結(jié)構(gòu)的索套在屋蓋開合方向上相錯(cuò)；在多榀平面桁架4的下弦設(shè)置有被動索7，被動索7兩端固定在相鄰的平面桁架結(jié)構(gòu)上。
[0021]在折疊狀態(tài)時(shí)，主動索6和被動索7都是松弛的。而主動索6的長度是可以變化的，隨著主動索6長度的縮短，體系在逐步展開；在展開過程中，主動索6是拉緊的，而被動索7還是松弛的。當(dāng)展開到指定位置時(shí)，被動索7被張緊，限制了屋蓋的進(jìn)一步運(yùn)動，機(jī)構(gòu)變?yōu)榻Y(jié)構(gòu)。
[0022]圖2和圖3為具有本發(fā)明開合模單元的開合膜屋蓋結(jié)構(gòu)，按照折疊網(wǎng)架的幾何規(guī)律，可以將其劃分為若干個(gè)相同的菱形單元，下面選取在其中的一個(gè)菱形單元3上設(shè)置開合模單元I進(jìn)行詳細(xì)說明。
[0023]如圖4所示，開合膜單元膜單元構(gòu)成如下:豎桿10位于菱形單元3的形心上，上端高出網(wǎng)架平面，以豎桿下端O出發(fā)分別向菱形單元的兩個(gè)徑向節(jié)點(diǎn)(A、C)張拉兩根拉索(11、12)。膜材上端固定在上部豎桿的上端點(diǎn)E處，膜材下部分別固定在菱形單元的四個(gè)節(jié)點(diǎn)(A、B、C、D)上。開合膜單元之間平滑連接過渡。
[0024]如圖4-5所示，當(dāng)屋蓋處于閉合狀態(tài)時(shí)，膜材13處于張緊狀態(tài)，承受外界及結(jié)構(gòu)自身的荷載，此時(shí)膜材上端頂點(diǎn)E距離網(wǎng)格距離最大；當(dāng)屋蓋逐漸打開時(shí)，網(wǎng)架收縮折疊，節(jié)點(diǎn)(B、D)向遠(yuǎn)離菱形網(wǎng)格形心的方向運(yùn)動，豎桿整體向下運(yùn)動，則豎桿下端點(diǎn)也隨之下移，經(jīng)簡單計(jì)算下部拉索(11、12)逐漸松弛，節(jié)點(diǎn)(A、C)向靠近菱形單元形心的方向運(yùn)動。易知，在網(wǎng)架折疊的過程中，每部分膜材的面積減小，發(fā)生褶皺，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。
【主權(quán)項(xiàng)】
1.一種具有下部拉索的平面開合膜屋蓋，包括由主動索驅(qū)動的平面折疊網(wǎng)架，所平面折疊網(wǎng)架包括平行設(shè)置的主桁架和連接在相鄰主桁架之間平行設(shè)置的剛性壓桿組件組成，在相鄰兩主桁架和相鄰兩剛性壓桿組件之間形成菱形單元，其特征在于:以每個(gè)菱形單元的上表面為支座設(shè)置一個(gè)開合膜單元，開合膜單元由中軸線上的豎桿、由豎桿下端拉出的兩根拉索與膜材構(gòu)成，豎桿位于菱形單元的形心上，豎桿上端高出網(wǎng)架上表面，所述兩根拉索的另一端與菱形單元的在網(wǎng)架折疊過程中距離減小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，所述膜材上端固定在上部豎桿的上端點(diǎn)處，膜材下部分別固定在菱形單元的四個(gè)節(jié)點(diǎn)上。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面開合膜屋蓋，其特征在于:所述每個(gè)開合膜單元中兩根拉索長度相同。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面開合膜屋蓋，其特征在于:所述豎桿為直桿。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的平面開合膜屋蓋，其特征在于:所述下部拉索張緊時(shí)的長度為其所在菱形單元對角線長度的一半。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種具有下部拉索的平面開合膜屋蓋，包括由主動索驅(qū)動的平面折疊網(wǎng)架，平面折疊網(wǎng)架包括平行設(shè)置的主桁架和連接在相鄰主桁架之間平行設(shè)置的剛性壓桿組件組成，在相鄰兩主桁架和相鄰兩剛性壓桿組件之間形成菱形單元，以每個(gè)菱形單元的上表面為支座設(shè)置一個(gè)開合膜單元，開合膜單元由中軸線上的豎桿、兩根拉索與膜材構(gòu)成，豎桿位于菱形單元的形心上，兩根拉索的另一端與菱形單元的在網(wǎng)架折疊過程中距離減小的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)連接，膜材下部分別固定在菱形單元的四個(gè)節(jié)點(diǎn)上。本發(fā)明由平面折疊網(wǎng)架進(jìn)行伸縮，上部采用具有下部拉索的開合膜結(jié)構(gòu)，從而使得網(wǎng)架伸縮自由，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。
【IPC分類】E04B7/16
【公開號】CN104947839
【申請?zhí)枴緾N201510332573
【發(fā)明人】蔡建國, 陸棟, 馮健, 朱奕峰
【申請人】東南大學(xué)
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月16日