【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及一种肋环型可折展剪式索穹顶结构。
技术介绍
1、随着科技的进步和人民生活水平的提升，社会对各种大型公共建筑有了更为广泛的需求，一些受力合理，造型轻盈，造价经济的结构设计也越来越受到人们的青睐。而柔性索结构通过施加预应力而刚化成形，受力合理而效率极高，与其他刚性结构相结合能够在工作状态中能满足各种需求，从而得到了越来越广泛的应用。
2、目前普通索穹顶施工难度大、造价不经济、开合控制技术要求过高等问题。由于，可折展结构可广泛应用于各类临时建筑，易于拆卸并可多次利用，具有可根据应用场景进行参数调节的潜力，把以索穹顶为代表的大跨度结构赋予可折展的特性具有广泛的应用前景。而剪式铰这一经典可展构件替代索穹顶的撑杆能增强索穹顶结构的整体性能，因此需要本领域技术人员利用剪式铰对索穹顶的开合控制进行优化来解决目前普通索穹顶施工难度大、造价不经济、开合控制技术要求过高等问题。
技术实现思路
1、本专利技术的所要解决的技术问题是提供一种新型可折展剪式索穹顶结构，具有自平衡、可拆卸等优点，可广泛应用于各类临时建筑。
2、本专利技术解决技术问题所采用的技术方案是：
3、一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，所述索穹顶结构投影图形为m个大小不等、形心在同一点上的正n边形闭合环，m和n为自然数且m≥2，n≥3。本结构由1个可伸缩中心杆和n榀剪式桁架组成，其中每榀剪式桁架由m个剪式单元依次首尾铰接。本结构包含中心杆上下两个节点和3m*n个由剪式杆件相互铰接的节点，以及2
4、进一步地，本结构可完全折叠但不满足完全展开条件，在结构展开至设计展开态时，环索和其余各杆的应力达到自平衡状态。各榀剪式桁架中剪式单元的各杆件长度需满足的几何条件为：在相邻两个剪式单元中，第一个剪式单元铰接于第二个剪式单元一侧的两根杆件长度之和与第二个剪式单元铰接于第一个剪式单元一侧的两根杆件长度之和相等。
5、进一步地，本结构通过调整可伸缩中心杆的长度控制中心上下两节点之间的距离，驱动剪式桁架的展开和收缩，来实现整体结构的折展。
6、进一步地，所述索穹顶结构的中心上下两个节点分别与可伸缩中心杆相连，当可伸缩中心杆的长度达到设计最小长度时，整体结构达到设计展开态，当可伸缩中心杆的长度达到设计最大长度时，整体结构实现完全折叠。
7、进一步地，除连接中心杆的两个节点外，剩余3m*n个节点的水平面投影组成各正n边形环的顶点，这些可分为上弦铰接点、下弦铰接点以及内铰接点，在本结构展开至设计展开态时，同一榀上的上弦节点高度随距中心点的横向距离呈某一假定函数关系变化，且折展过程中同一剪式单元的同侧上下弦铰接点的连线与水平面始终保持垂直。
8、进一步地，所述索穹顶结构包括索穹顶，所述索穹顶包括2m×n根环向拉索，，每环有2n根长度相同的环索，拓扑关系为：两根环索为一组，依次上下交叉连接每一环相邻两榀的四个上下弦节点，每一环有n组以上述方式连接的环索，同一环内所有环索长度均相等。
9、进一步地，索穹顶结构在展开过程中环索逐渐绷紧，在达到设计展开态时环索达到设计预应力，结构在折叠过程中环索逐渐松弛，在完全折叠时环索应力为零。
10、所述节点均为铰接节点，杆单元与拉索单元仅受到来自节点的轴向力；所述结构中所有剪式杆均存在预压力，所有拉索均存在预拉力，整体结构满足预应力自平衡。
11、本专利技术的有益效果是：
12、(1)本专利技术中，剪式单元体系代替了原先的撑杆体系，即径向的剪式单元组可视为一组连续可变撑杆，可以调节撑杆高度，配合环索的张拉作用，可以有效地实现对肋环型索穹顶的折叠和展开控制，与传统的纯刚性可展结构，比如开合屋盖相比，添加以索为代表的柔性结构体系使得结构的折展更易控制。
13、(2)与传统的单撑杆体系相比，剪式撑杆体系使得撑杆的径向稳定性大大提高，同时，在同一环设置两根交叉的连续环索也能更好地平衡环向压力，使得结构的抗倒塌性能显著提升。
14、(3)本结构可以在完全折叠状态时安装连接全部的剪式单元和环索，然后通过控制液压杆实现结构的展开控制进而产生预应力刚度，可以避免施工过程中的高空作业和临时搭架的安装，减少施工成本和施工难度，节省人力物力，保障施工安全。
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1.一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构的投影图形为m个大小不等、形心在同一点上的正n边形闭合环，m和n为自然数且m≥2，n≥3。
2.根据权利要求1所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构包括1个可伸缩中心杆和n榀剪式桁架组，其中每榀剪式桁架由m个剪式单元依次首尾铰接构成。
3.根据权利要求2所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构的节点包括中心上下两个节点、3m×n个由剪式杆件相互铰接的节点以及2m×n根环向拉索。
4.根据权利要求1所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构通过调整可伸缩中心杆的长度控制中心上下两节点之间的距离，驱动剪式桁架的展开和收缩，来实现整体结构的折展。
5.根据权利要求3所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构的中心上下两个节点分别与可伸缩中心杆相连，当可伸缩中心杆的长度达到设计最小长度时，整体结构达到设计展开态，当可伸缩中心杆的长度达到设计最大长度时，整体结构实现完全折叠。
6.根据权
7.根据权利要求1所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构包括索穹顶，所述索穹顶包括2m×n根环向拉索，每环有2n根长度相同的环索，拓扑关系为：两根环索为一组，依次上下交叉连接每一环相邻两榀的四个上下弦节点，每一环有n组以上述方式连接的环索，同一环内所有环索长度均相等。
8.根据权利要求5-7中任一项所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，索穹顶结构在展开过程中环索逐渐绷紧，在达到设计展开态时环索达到设计预应力，结构在折叠过程中环索逐渐松弛，在完全折叠时环索应力为零。
...【技术特征摘要】
1.一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构的投影图形为m个大小不等、形心在同一点上的正n边形闭合环，m和n为自然数且m≥2，n≥3。
2.根据权利要求1所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构包括1个可伸缩中心杆和n榀剪式桁架组，其中每榀剪式桁架由m个剪式单元依次首尾铰接构成。
3.根据权利要求2所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构的节点包括中心上下两个节点、3m×n个由剪式杆件相互铰接的节点以及2m×n根环向拉索。
4.根据权利要求1所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构通过调整可伸缩中心杆的长度控制中心上下两节点之间的距离，驱动剪式桁架的展开和收缩，来实现整体结构的折展。
5.根据权利要求3所述的一种肋环型可折展剪式索穹顶结构，其特征是，所述索穹顶结构的中心上下两个节点分别与可伸缩中心杆相连，当可伸缩中心杆的长度达到设计最小长度时，整体结...
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