一种横向开合屋盖结构制造技术

本发明专利技术公开了一种横向开合屋盖结构，包括可折叠屋盖支架，所述可折叠支架包括两个以上的横向空间剪式机构、两个以上的纵向链形剪式机构以及位于屋架上做横向滑动的两根通长连杆；所述横向空间剪式机构由上弦拱、支撑和拉索组成；所述支撑由若干个第二剪式铰单元、伸缩杆和柔性索组成；所述支撑的上端布置在所述上弦拱第一剪式铰单元的交叉铰接点处；所述纵向链形剪式机构连接在所述上弦拱上用于调整相邻上弦拱之间的距离。与现有技术相比，本发明专利技术开折叠方式简单、驱动便捷、受力性能较好，具备设计和施工方便等优势，以便较好地满足不同建筑对屋盖开合的各项功能要求，伸缩自由，伸缩率大，特别适合中小跨度的建筑。

【技术实现步骤摘要】
一种横向开合屋盖结构
本专利技术属于建筑结构领域，特别是涉及一种横向开合屋盖结构，该屋盖结构具有折叠展开能力与良好的受力性能。
技术介绍
开合屋盖结构是近半个多世纪发展起来的一种新型结构,能够根据大气的变化和建筑的使用需求部分或全部开启和关闭屋盖。开合屋盖结构的主要特征是具有两种稳定的构型完全闭合状态和完全展开工作状态。屋盖正常使用阶段需要运动并且具备多个不同受力状态,与常规建筑结构相比,设计和施工更加复杂。可展剪式铰结构是一种基于剪式铰单元的空间结构,能够设计出丰富多彩的几何外形。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。同时整个结构可以在工厂成批生产,制作完成后折叠成捆状运输到工地展开使用此外,这类结构极其便于拆迁。开合屋盖是现代体育建筑的一个主要发展趋势,它越来越受到人们的青睐。我国在最近十几年兴起了建筑开合结构的热潮,小规模的开合式屋顶建筑已经有数十座。但国内外现已建成的开合屋盖建筑结构形式和开合机理较为简单,而且开合屋盖的研究滞后于工程实践状态。如何将可展剪式铰结构和开合屋盖结合起来更是急需解决的问题。
技术实现思路
专利技术目的：本专利技术提供一种展开折叠方式简单、驱动便捷、受力性能较好的横向开合屋盖结构，具备设计和施工方便等优势，以便较好地满足不同建筑对屋盖开合的各项功能要求，伸缩自由，伸缩率大，特别适合中小跨度的建筑。为实现上述目的，本专利技术采用的技术方案为：一种横向开合屋盖结构，包括可折叠屋盖支架，其特征在于：所述可折叠支架包括两个以上的横向空间剪式机构、两个以上的纵向链形剪式机构以及位于屋架上做横向滑动的两根通长连杆；所述横向空间剪式机构相互平行且间隔的连接在两根通长连杆之间，所述通长连杆用以控制所有横向空间剪式机构的同步展开和收缩；所述横向空间剪式机构由上弦拱、支撑和拉索组成；所述上弦拱由若干个第一剪式铰单元首尾相连组成；所述拉索连接在所述上弦拱的中间区域两端，所述中间区域包括至少两个第一剪式铰单元；所述支撑上端连接在所述中间区域的第一剪式铰单元上，所述支撑下端连接在所述拉索上；所述支撑由若干个第二剪式铰单元、伸缩杆和柔性索组成；所述支撑的上端布置在所述上弦拱第一剪式铰单元的交叉铰接点处；所述第二剪式铰单元的端部布置用于控制所述支撑展开与收拢的所述伸缩杆；相邻两第二剪式铰单元的端部通过所述柔性索连接；所述纵向链形剪式机构连接在所述上弦拱上用于调整相邻上弦拱之间的距离。所述上弦拱为三棱柱，三棱柱由三个横向链形剪式机构两两互相铰接组成，铰接点位于三个横向链形剪式机构各自对应位置剪式铰单元的端部。所述拉索的两端连接在第一剪式铰单元的交叉铰接点处。所述纵向链形剪式机构由多个第三剪式铰单元头尾相连成线形。所述纵向链形剪式机构通过第三剪式铰单元交叉铰接点与所述第一剪式铰单元端部的铰接实现与所述横向空间剪式机构的连接。所述伸缩杆为伺服电机伸缩杆。本专利技术一种横向开合屋盖结构，由两个以上的横向空间剪式机构、两个以上纵向链形剪式机构以及位于屋架上做横向滑动的两根通长连杆组成，横向空间剪式机构在纵向上均匀布置，其两端各自连接在一根通长连杆上，且仅可做纵向的滑动，在其他方向上均不可移动，通长连杆用以控制所有横向空间剪式机构的同步展收，所述纵向链形剪式机构在横向上均匀布置在相邻的横向空间剪式机构间。横向链形剪式机构由多个第一剪式铰单元头尾相连成线形，第一剪式铰单元由两个长度相等的第一连杆在中点铰接而成，相邻两个第一剪式铰单元通过各自第一连杆端部间的铰接连接。支撑由若干个第二剪式铰单元、伺服电机伸缩杆和柔性索组成，支撑上端连接在中间区域的第一剪式铰单元上，支撑下端连接在拉索上，第二剪式铰单元由两根长度相等的第二连杆交叉铰接组成，相邻的两个第二剪式铰单元间通过各自的第二连杆端部与相邻单元的第二连杆端部铰接，第二剪式铰单元的端部布置有伺服电机伸缩杆，可通过伸缩杆控制支撑的展开与收拢，相邻第二剪式铰单元的端部使用柔性索连接，柔性索在收拢时处于松弛状态，在展开时处于拉紧状态，可改善支撑的受力性能。纵向链形剪式机构由多个第三剪式铰单元头尾相连成线形，第三剪式铰单元由两个长度相等的第三连杆在中点铰接而成，相邻两个第三剪式铰单元通过各自第三连杆端部间的铰接连接，两端的第三剪式铰单元的第三连杆在交叉铰接点处截断，纵向链形剪式机构通过两端的第三连杆交叉铰接点与横向空间剪式机构的第一连杆端部的铰接实现连接。本专利技术横向开合屋盖结构的工作机理是：该横向开合屋盖结构为单自由度、双向可展结构，通长连杆安装在屋架上，且可在屋架上做横向滑动；在折叠、展开过程中横向空间剪式机构的两端在通长连杆上纵向滑动，纵向链形剪式机构可随横向空间剪式机构运动，结构始终几何相容；工作状态时横向空间剪式机构的两端在通长连杆上锁定，不可移动，在拉索施加预应力使得横向空间剪式机构产生一定的反挠度，抵消荷载作用对结构产生的挠度，同时三棱柱两端的水平推力转化为拉索受拉，减轻支座负担，支撑展开通过伺服电机伸缩杆的缩短完成，展开后锁定，对三棱柱提供弹性支撑，改善结构受力性能；结构的整体刚度及承载力得到有效提高，缺陷敏感性降低；结构在纵向上通过纵向链形剪式机构连系；当工作状态结束后，可将一端通长连杆的固定支座拆除，解除横向空间剪式机构两端的锁定，通长连杆连系各横向空间剪式机构，沿自由端向固定端折叠，同时纵向链形剪式机构也逐步向着固定端运动，在纵向上发生一定程度的折叠；支撑解除锁定，伺服电机伸缩杆伸长使其收拢，柔性索随之收起；随后完成折叠过程。该横向开合屋盖结构的构造简单、工作机理明确、经济适用、性能稳定。与现有技术相比，本专利技术具有以下优点：1、具有单自由度运动特性。现有的折叠屋盖通常对屋盖进行分块折叠，依次折叠，本专利技术大幅减少了屋盖的折叠自由度，可一次性完成折叠，降低了折展过程的驱动要求和控制难度。2、具有可靠的折叠性能。现有的折叠屋盖对通常进行整体的滑动以达到开合的目的，折叠可靠性差，屋盖整体性低，本专利技术采用剪式铰机构作为折叠屋盖，折叠性能可靠，屋盖整体刚度高。3、具有良好的可拆卸性和可替换性。传统折叠屋盖由于折叠率低，折叠后空间大，往往不易拆卸，难以替换，本专利技术折叠率高，折叠后空间小，拆卸方便，极易对其整体或局部构件进行更换，便于维修，并可用于临时性建筑。附图说明图1为本专利技术展开状态结构示意图；图2为本专利技术展开状态侧视图；图3为本专利技术展开状态俯视图；图4为横向空间剪式机构展开状态示意图；图5为横向空间剪式机构折叠状态示意图。图6为三棱柱上弦拱的结构示意图；图7是图6的局部放大示意图；图8为横向链形剪式机构示意图图9为支撑展开状态示意图；图10为支撑折叠基本单元示意图；图11为支撑折叠状态示意图；图12为纵向链形剪式机构展开状态示意图；图13为纵向链形剪式机构折叠基本单元示意图；图14为横向空间剪式机构与纵向链形剪式机构连接示意图；图15为本专利技术某一折叠状态结构示意图；图16为本专利技术在屋架上展开状态示意图；图17为本专利技术在屋架上折叠状态示意图。附图标记说明1—横向空间剪式机构；11—上弦拱；111、112、113—横向链形剪式机构；1111-第一连杆；12—支撑；121—第二连杆；122—伺服电机伸缩杆；123—柔性索；13—拉索本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种横向开合屋盖结构，包括可折叠屋盖支架，其特征在于：所述可折叠支架包括两个以上的横向剪式机构（1）、两个以上的纵向链形剪式机构（2）以及位于屋架上做横向滑动的两根通长连杆（3）；所述横向剪式机构（1）相互平行且间隔的连接在两根通长连杆（3）之间，所述通长连杆（3）用以控制所有横向剪式机构（1）的同步展开和收缩；所述横向剪式机构（1）由上弦拱（11）、支撑（12）和拉索（13）组成；所述上弦拱（11）由若干个第一剪式铰单元首尾相连组成；所述拉索（13）连接在所述上弦拱（11）的中间区域两端，所述中间区域包括至少两个第一剪式铰单元；所述支撑（12）上端连接在所述中间区域的第一剪式铰单元上，所述支撑（12）下端连接在所述拉索（13）上；所述支撑（12）由若干个第二剪式铰单元、伸缩杆（122）和柔性索（122）组成；所述支撑（12）的上端布置在所述上弦拱（11）剪式铰单元的交叉铰接点处；所述第二剪式铰单元的端部布置用于控制所述支撑（12）展开与收拢的所述伸缩杆（122）；相邻两第二剪式铰单元的端部通过所述柔性索（122）连接；所述纵向链形剪式机构（2）连接在所述上弦拱（11）上用于调整相邻上弦拱（11）之间的距离。...

【技术特征摘要】
1.一种横向开合屋盖结构，包括可折叠屋盖支架，其特征在于：所述可折叠支架包括两个以上的横向剪式机构（1）、两个以上的纵向链形剪式机构（2）以及位于屋架上做横向滑动的两根通长连杆（3）；所述横向剪式机构（1）相互平行且间隔的连接在两根通长连杆（3）之间，所述通长连杆（3）用以控制所有横向剪式机构（1）的同步展开和收缩；所述横向剪式机构（1）由上弦拱（11）、支撑（12）和拉索（13）组成；所述上弦拱（11）由若干个第一剪式铰单元首尾相连组成；所述拉索（13）连接在所述上弦拱（11）的中间区域两端，所述中间区域包括至少两个第一剪式铰单元；所述支撑（12）上端连接在所述中间区域的第一剪式铰单元上，所述支撑（12）下端连接在所述拉索（13）上；所述支撑（12）由若干个第二剪式铰单元、伸缩杆（122）和柔性索（122）组成；所述支撑（12）的上端布置在所述上弦拱（11）剪式铰单元的交叉铰接点处；所述第二剪式铰单元的端部布置用于控制所述支撑（12）展开与收拢的所述伸缩...

【专利技术属性】
技术研发人员：蒋友宝，周浩，蔡建国，冯健，汪子哲，
申请(专利权)人：长沙理工大学，东南大学，
类型：发明
国别省市：湖南,43