一种具有刚性面板的可展结构制造技术

本发明专利技术公开了一种具有刚性面板的可展结构，该结构由下部径向伸缩网架结构和上部刚性面板组成；下部径向伸缩网架结构由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，下部径向伸缩网架结构在投影面上分为彼此连续的由三角形面板连接单元和四边形面板连接单元组成的刚性面板连接单元；上部刚性面板由位于三角形面板连接单元的第一刚性板折叠单元和位于四边形面板连接单元的第二刚性板折叠单元组成，第一刚性板折叠单元展开状态下的几何形状为一等腰三角形板，第二刚性板折叠单元展开状态下的几何形状为一对角线垂直的四边形板。本发明专利技术结构伸缩自由，伸缩率大；构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。

Deployable structure with rigid panel

The invention discloses a rigid panel of deployable structure, which is composed of a lower radial telescopic grid structure and the upper rigid panel; lower radial telescopic grid structure is composed of more than two ring chain shaped scissors mechanism and more than two radial chain shaped scissors mechanism, lower radial telescopic grid structure in the projection plane is divided into rigid panel continuous to each other by the triangle panel connecting element and quadrilateral panel connecting unit connecting unit; the upper rigid panel located by triangle panel connecting unit first rigid plate folding unit and in the quadrilateral panel connection unit second rigid plate folding unit, the first rigid plate folding unit expanded state the geometry is an isosceles triangular plate, second rigid plate folding unit of the unfolded state for a vertical diagonal quadrilateral geometry Shaped plate. The invention has the advantages of telescopic structure, freedom, high expansion rate, reasonable structure, simple design and construction, and is especially suitable for small and medium span buildings.

【技术实现步骤摘要】
一种具有刚性面板的可展结构
本专利技术涉及一种具有刚性面板的可展结构。
技术介绍
可展结构是近半个多世纪发展起来的一种新型结构，在宇航、建筑结构和军事工程等领域起着重要作用。可展结构的主要特征是具有两种稳定的构型：完全折叠状态和完全展开工作状态。在折叠状态时，结构收拢在某一特定形状，在外界驱动力的作用下，结构逐步展开，达到完全展开的工作状态，然后锁定为稳定状态。这种结构完全折叠后成为紧密的捆状，充分展开固定后达到初始工作状态，能够覆盖较大的空间。但国内外建筑对于可展结构的应用十分有限，并且不能良好满足人们对可展结构的建筑功能需求。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供了一种竖向刚度好、收缩率大且结构简单易于折叠的具有刚性面板的可展结构。满足建筑对可展结构的各项功能要求,还具有设计和施工方便等优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种具有刚性面板的可展结构，该结构由下部径向伸缩网架结构和上部刚性面板组成；所述下部径向伸缩网架结构由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，环向链形剪式机构同心布置，径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；环向链形剪式机构由多个环向对称剪式铰单元头尾相连成环形；径向链形剪式机构由多个径向对称剪式铰单元头尾相连成线形；所述环向对称剪式铰由两个长度相等的第一连杆在杆中间铰接组成，所述径向对称剪式铰由两个长度相等的第二连杆在杆中间铰接组成；径向链形剪式机构与环向链形剪式机构通过径向对称剪式铰单元的第二连杆端部与环向对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接；所述下部径向伸缩网架结构在投影面上分为彼此连续的由三角形面板单元和四边形面板连接单元组成的刚性面板连接单元；所述三角形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，所述三角形面板连接单元的三个顶点包括两个间隔的径向链形剪式机构和最内侧的环向链形剪式机构铰接形成的第一顶点和第二顶点，以及位于第一和第二顶点中间的径向链形剪式机构和最内侧相邻的环向链形剪式机构的铰接点构成的第三顶点；所述四边形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，所述四边形面板连接单元的四个顶点位于相邻的三个径向链形剪式机构上并且都在径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的铰接点上；所述四边形面板连接单元的四个顶点包括位于相邻的三个径向链形剪式机构的中间径向链形剪式机构与相间隔一个环向链形剪式机构的两个环向链形剪式机构的铰接点上的第四顶点和第五顶点，以及位于相邻的三个径向链形剪式机构中两侧的径向链形剪式机构和被相间隔的环向链形剪式机构的铰接点上的第六顶点和第七顶点；其中三角形面板连接单元S个，四边形面板连接单元N个，X为径向链形剪式机构的个数，Y为环向链形剪式机构的个数，则满足所述上部刚性面板由位于所述三角形面板连接单元的第一刚性板折叠单元和位于所述四边形面板连接单元的第二刚性板折叠单元组成；所述第一刚性板折叠单元由两对以上的第一刚性板组铰接而成且展开后成一等腰三角形，每对第一刚性板组为由两块刚性板沿所述等腰三角形的高所在位置铰接的折叠结构，相邻对第一刚性板组的两块刚性板之间的折叠方向相反，相邻第一刚性板组之间的折叠方向相反；所述第二刚性板折叠单元由四对以上的第二刚性板组铰接而成且展开后成一对角线垂直的四边形板，每对第二刚性板组为由两块刚性板沿所述对角线所在位置铰接的折叠结构，相邻对第二刚性板组的两块刚性板之间的折叠方向相反，相邻第二刚性板组之间的折叠方向相反。第一刚性板组沿所述等腰三角形的高等距布置；第二刚性板组沿所述四边形板的对角线等距布置。所述径向链形剪式机构在所述圆环上均匀布置，所述环向链形剪式机构在圆环的径向上等距布置。所述环向链形剪式机构的个数为3～10个，所述径向链形剪式机构的个数为10～40个。所述第一连杆为直杆。所述第一连杆为平面直杆。所述第二连杆为直杆。所述第二连杆为平面直杆。当伸缩网架处于完全展开状态时，具有刚性面板的可展结构处于张紧状态，承受外界及结构自身的荷载，此时刚性面板单元的固接角点之间的距离最大；当伸缩网架处于收缩状态时，刚性面板单元的固接角点之间距离缩短。本专利技术具有刚性面板的可展结构糅合了可展结构和刚性面板结构的特点，使其有许多优点:1)自重轻。刚性面板可采用轻盈的材料，从而使结构重量降低，下部的支撑结构和基础的断面尺寸也可以相应缩小，大大降低工程造价。2)减少能源消耗，节省费用。刚性面板耗材少，并且可以选用有一定透光率的材料，在可展网架结构完全展开时可充分利用自然光，白天使用可以减少人工照明。3)施工速度快。本专利技术由径向链形剪式机构和环向链形剪式机构同步进行伸缩，上部采用刚性面板，从而使得网架-刚性面板组合结构伸缩自由，伸缩率大；剪式铰单元的折叠方向为竖直面，使网架-刚性面板组合结构具有较大的竖向刚度，而且构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。附图说明下面结合附图及实施例对本专利技术进一步详细说明：图1是本专利技术具有刚性面板的可展结构示意图。图2是本专利技术具有刚性面板的可展结构的俯视图。图3是径向链形剪式机构和环向链形剪式机构铰接示意图。图4是组成链形剪式机构的对称剪式铰单元示意图。图5是三角形面板连接单元上的第一刚性板折叠单元展开状态示意图。图6为三角形面板连接单元上的第一刚性板折叠单元折叠状态示意图。图7是四边形面板连接单元上的第二刚性板折叠单元展开状态示意图。图8是四边形面板连接单元上的第二刚性板折叠单元折叠状态示意图。具体实施方式下面参照说明书附图，对本专利技术作出更为详细的说明：如图1所示，一种具有刚性面板的可展结构1。该结构由下部径向伸缩网架结构和上部刚性面板组成，其中网架结构是由3个环向链形剪式机构2和16个径向链形剪式机构4组成。其中，环向链形剪式机构2由48个环向对称剪式铰单元3组成，环向链形剪式机构2沿径向均匀间隔布置；径向链形剪式机构4由12个径向对称剪式铰单元5组成，径向链形剪式机构4沿环向均匀间隔布置。径向伸缩网架结构在投影面上分为彼此连续的刚性面板连接单元，包括三角形面板连接单元ACE、四边形面板连接单元ABCD。三角形面板连接单元中的两个顶点A、E位于间隔的两个径向链形剪式机构和内侧的环向链形剪式机构铰接形成的第一顶点、第二顶点，以及位于第一和第二顶点中间的径向链形剪式机构和最内侧相邻的环向链形剪式机构的铰接点构成的第三顶点C；四边形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，四边形面板连接单元的四个顶点位于相邻的三个径向链形剪式机构上，其中，A、B顶点位于相邻的三个径向链形剪式机构的中间径向链形剪式机构与两个环向链形剪式机构的铰接点上，另外两个顶点C、D分别位于相邻的三个径向链形剪式机构中两侧的径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的铰接点上；如图2所示，在可展结构的投影面上连续分布着三角形面板连接单元7和四边形面板连接单元8。具有刚性面板的可展结构有8个三角形面板连接单元7，16个四边形面板连接单元8。刚性面板连接单元的角点与三角形、四边形的顶点固接，相邻单元之间在边界处紧密过渡连接。如图3所示，径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的连接节点构成如下：环向链形机构2和径向链形机构4通过上下两个剪式铰单元连杆端部铰节点6连接。由此，通过该本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种具有刚性面板的可展结构，该结构由下部径向伸缩网架结构和上部刚性面板组成；所述下部径向伸缩网架结构由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，环向链形剪式机构同心布置，径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；环向链形剪式机构由多个环向对称剪式铰单元头尾相连成环形；径向链形剪式机构由多个径向对称剪式铰单元头尾相连成线形；所述环向对称剪式铰由两个长度相等的第一连杆在杆中间铰接组成，所述径向对称剪式铰由两个长度相等的第二连杆在杆中间铰接组成；径向链形剪式机构与环向链形剪式机构通过径向对称剪式铰单元的第二连杆端部与环向对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接；所述下部径向伸缩网架结构在投影面上分为彼此连续的由三角形面板连接单元和四边形面板连接单元组成的刚性面板连接单元；所述三角形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，所述三角形面板连接单元的三个顶点包括两个间隔的径向链形剪式机构和最内侧的环向链形剪式机构铰接形成的第一顶点和第二顶点，以及位于第一和第二顶点中间的径向链形剪式机构和最内侧相邻的环向链形剪式机构的铰接点构成的第三顶点；所述四边形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，所述四边形面板连接单元的四个顶点位于相邻的三个径向链形剪式机构上并且都在径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的铰接点上；所述四边形面板连接单元的四个顶点包括位于相邻的三个径向链形剪式机构的中间径向链形剪式机构与相间隔一个环向链形剪式机构的两个环向链形剪式机构的铰接点上的第四顶点和第五顶点，以及位于相邻的三个径向链形剪式机构中两侧的径向链形剪式机构和被相间隔的环向链形剪式机构的铰接点上的第六顶点和第七顶点；其中三角形面板连接单元S个，四边形面板连接单元N个，X为径向链形剪式机构的个数，Y为环向链形剪式机构的个数，则满足...

【技术特征摘要】
1.一种具有刚性面板的可展结构，该结构由下部径向伸缩网架结构和上部刚性面板组成；所述下部径向伸缩网架结构由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，环向链形剪式机构同心布置，径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；环向链形剪式机构由多个环向对称剪式铰单元头尾相连成环形；径向链形剪式机构由多个径向对称剪式铰单元头尾相连成线形；所述环向对称剪式铰由两个长度相等的第一连杆在杆中间铰接组成，所述径向对称剪式铰由两个长度相等的第二连杆在杆中间铰接组成；径向链形剪式机构与环向链形剪式机构通过径向对称剪式铰单元的第二连杆端部与环向对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接；所述下部径向伸缩网架结构在投影面上分为彼此连续的由三角形面板连接单元和四边形面板连接单元组成的刚性面板连接单元；所述三角形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，所述三角形面板连接单元的三个顶点包括两个间隔的径向链形剪式机构和最内侧的环向链形剪式机构铰接形成的第一顶点和第二顶点，以及位于第一和第二顶点中间的径向链形剪式机构和最内侧相邻的环向链形剪式机构的铰接点构成的第三顶点；所述四边形面板连接单元沿径向链形剪式机构对称，所述四边形面板连接单元的四个顶点位于相邻的三个径向链形剪式机构上并且都在径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的铰接点上；所述四边形面板连接单元的四个顶点包括位于相邻的三个径向链形剪式机构的中间径向链形剪式机构与相间隔一个环向链形剪式机构的两个环向链形剪式机构的铰接点上的第四顶点和第五顶点，以及位于相邻的三个径向链形剪式机构中两侧的径向链形剪式机构和被相间隔的环向链形剪式机构的铰接点上的第六顶点和第七顶点；其中三角形面板连接单元S...

【专利技术属性】
技术研发人员：蔡建国，吴森坤，冯健，王馨玉，朱奕锋，
申请(专利权)人：东南大学，
类型：发明
国别省市：江苏,32