一種預應力索撐可展網架結構的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及建筑領域應用的一種可折疊網格結構，具體為一種基于四角錐網架的預應力索撐可展網架結構。
【背景技術】
[0002]進入21世紀以來，我國的社會經濟得到了飛速發(fā)展，大跨度空間結構的需求越來越多，人們對建筑的要求也越來越高，而網架結構憑借其空間受力小、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點被廣泛應用于體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、加油站等公用建筑中。
[0003]隨著機械制造業(yè)的迅速發(fā)展和功能需求不斷提高，可展結構被逐漸引入體育場館等大型公共建筑中。在建筑領域中，可展結構可重復使用，且折疊后體積小，便于運輸及儲存，與永久性建筑物相比不僅在施工上省時省力，而且可避免不必要的資金再投入而造成的浪費。此外可展結構可通過改變自身構件參數與膜結構結合形成造型獨特的曲面。國外對可展網格結構的研宄成果已經相當豐富，并已有應用的工程實例。但可展體系在四角錐網架中尚未見使用，主要原因有:(1)可展網架節(jié)點受力性能不佳，構造復雜；(2)可展網架結構承載力難以得到保證，位移較難滿足使用要求。將預應力拉索應用到基于四角錐網架的可展網架結構中可有效改善受力體系，提高結構構件的承載效率，同時解決折疊結構普遍存在的剛度不足問題，可應用于有開閉要求的大跨度屋蓋結構中。

【發(fā)明內容】

[0004]技術問題:本發(fā)明提供一種可單向折疊展開，解決了折疊網格結構普遍存在的承載力和剛度不足問題的預應力索撐可展網架結構。該結構不僅能滿足建筑對可開閉屋蓋結構的安全性和功能要求，還具有設計施工方便的優(yōu)點，能較好地滿足大跨度開合屋蓋結構的需要。
[0005]技術方案:本發(fā)明的預應力索撐可展網架結構，由多個倒置的可折疊四角錐單元陣列分布連接組成，包括水平正交的折疊方向和不可折疊方向?？烧郫B四角錐單元由四根上弦桿和四根剛性腹桿連接而成，其中在折疊方向上的兩根上弦桿為可伸縮桿，在不可折疊方向上的兩根上弦桿為剛性上弦桿，在折疊方向上相鄰兩個可折疊四角錐單元的下弦節(jié)點之間通過拉索連接，在不可折疊方向上相鄰兩個可折疊四角錐單元的下弦節(jié)點之間通過剛性下弦桿連接。
[0006]進一步的，本發(fā)明的預應力索撐可展網架結構中，折疊方向上排列的各可折疊四角錐單元的高度不同，在不可折疊方向上排列的各可折疊四角錐單元的高度相同。
[0007]進一步的，本發(fā)明的預應力索撐可展網架結構中，在折疊方向上相鄰的兩個四角錐單元共用剛性上弦桿，不可折疊方向上相鄰的兩個四角錐單元共用可伸縮桿。
[0008]進一步的，本發(fā)明的的預應力索撐可展網架結構中，可折疊四角錐單元中的四根剛性腹桿在下弦節(jié)點鉸接，所述可伸縮桿與剛性腹桿鉸接。
[0009]進一步的，本發(fā)明的的預應力索撐可展網架結構中，所述的拉索施加有預應力。
[0010]有益效果:本發(fā)明與現有技術相比，具有以下優(yōu)點:
[0011](I)本發(fā)明以正交正放四角錐網架結構為基礎，設計和施工時可參考已有的網架結構設計施工方法，方便了設計和施工方法的確定。(2)在不可折疊方向多個倒置四角錐單元上、下弦節(jié)點通過腹桿和上下弦剛性桿剛接，使結構在鎖定及運動狀態(tài)時不可折疊方向均具備一定的承載力、剛度和穩(wěn)定性。(3)在可折疊方向設置網格大小相同的變高度倒置四角錐單元；通過上弦可伸縮桿控制屋蓋結構的折疊過程，并可保證運動過程中屋蓋結構在可折疊方向的剛度和穩(wěn)定性，進一步提高結構運動過程中的整體力學性能。(4)結構可折疊方向下弦設置拉索，拉索在運動過程中松弛，在展開狀態(tài)施加一定預應力，使結構具備可展開功能的同時可適用更大跨度的屋蓋結構。
【附圖說明】
[0012]圖1是本發(fā)明完全展開狀態(tài)的結構示意圖。
[0013]圖2是完全展開狀態(tài)下，可折疊方向可折疊四角錐單元示意圖。
[0014]圖3是預應力索撐可展網架結構半開狀態(tài)軸測圖。
[0015]圖4是預應力索撐可展網架結構完全折疊狀態(tài)軸測圖。
[0016]圖中有:1.四角錐單元，2.剛性下弦桿，3.可伸縮桿，4.剛性上弦桿，5.拉索，6.剛性腹桿，7.下弦節(jié)點。
【具體實施方式】
[0017]下面結合實施例和說明書附圖對本發(fā)明作進一步的說明。
[0018]如圖1所示，預應力索撐可展網架結構由多個倒置的可折疊四角錐單元I陣列分布連接組成，包括水平正交的折疊方向和不可折疊方向。如圖2所示，所述可折疊四角錐單元I由四根上弦桿和四根剛性腹桿6連接而成，其中在折疊方向上的兩根上弦桿為可伸縮桿3，在不可折疊方向上的兩根上弦桿為剛性上弦桿4，在折疊方向上相鄰兩個可折疊四角錐單元I的下弦節(jié)點7之間通過拉索5連接，在不可折疊方向上相鄰兩個可折疊四角錐單元I的下弦節(jié)點7之間通過剛性下弦桿2連接。
[0019]如圖2所示，四角錐單元高度指四角錐單元下弦節(jié)點7至上表面的垂直距離。所述的預應力索撐可展網架結構中，折疊方向上排列的各可折疊四角錐單元I的高度不同，在不可折疊方向上排列的各可折疊四角錐單元I的高度相同。
[0020]所述的預應力索撐可展網架中，在折疊方向上相鄰的兩個四角錐單元I共用剛性上弦桿4，不可折疊方向上相鄰的兩個四角錐單元I共用可伸縮桿3。
[0021]所述的預應力索撐可展網架中，可折疊四角錐單元I中的四根剛性腹桿6在下弦節(jié)點鉸接，所述可伸縮桿3與剛性腹桿6鉸接。
[0022]所述的拉索5穿過下弦節(jié)點7上的索套，展開到指定位置時施加有預應力。
[0023]在折疊狀態(tài)時，拉索5是松弛的，而上弦可伸縮桿3的長度是可以變化的，隨著可伸縮桿3的伸長，體系在逐步展開。在展開過程中，拉索5始終處于松弛狀態(tài)。當展開到指定位置時，可伸縮桿3長度鎖定，拉索5被張緊，限制了屋蓋的進一步運動，機構變?yōu)榻Y構。同時在拉索5中施加一定預應力，因而提高了整個結構的剛度和穩(wěn)定性。考慮構件與節(jié)點的尺寸，完全折疊狀態(tài)相鄰腹桿間留有約10°夾角。圖3至圖4為預應力索撐可展網架結構折疊過程中半展開狀態(tài)，完全折疊狀態(tài)軸測圖。
[0024]上述實施例僅是本發(fā)明的優(yōu)選實施方式，應當指出:對于本技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發(fā)明原理的前提下，還可以做出若干改進和等同替換，這些對本發(fā)明權利要求進行改進和等同替換后的技術方案，均落入本發(fā)明的保護范圍。
【主權項】
1.一種預應力索撐可展網架結構，其特征在于，該結構由多個倒置的可折疊四角錐單元(I)陣列分布連接組成，包括水平正交的折疊方向和不可折疊方向，所述可折疊四角錐單元(I)由四根上弦桿和四根剛性腹桿(6)連接而成，其中在折疊方向上的兩根上弦桿為可伸縮桿(3)，在不可折疊方向上的兩根上弦桿為剛性上弦桿(4)，在折疊方向上相鄰兩個可折疊四角錐單元(I)的下弦節(jié)點(7)之間通過拉索(5)連接，在不可折疊方向上相鄰兩個可折疊四角錐單元(I)的下弦節(jié)點(7)之間通過剛性下弦桿(2)連接。2.根據權利要求1所述的預應力索撐可展網架結構，其特征在于，所述結構中，折疊方向上排列的各可折疊四角錐單元(I)的高度不同，在不可折疊方向上排列的各可折疊四角錐單元(I)的高度相同。3.根據權利要求1或2所述的預應力索撐可展網架，其特征在于，所述結構中，在折疊方向上相鄰的兩個四角錐單元(I)共用剛性上弦桿(4)，不可折疊方向上相鄰的兩個四角錐單元(I)共用可伸縮桿(3)。4.根據權利要求1或2所述的預應力索撐可展網架，其特征在于，所述的可折疊四角錐單元⑴中的四根剛性腹桿(6)在下弦節(jié)點(7)鉸接，所述可伸縮桿(3)與剛性腹桿(6)鉸接。5.根據權利要求1或2所述的預應力索撐可展網架，其特征在于，所述的拉索(5)施加有預應力。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種可單向折疊的預應力索撐可展網架結構，由多個倒置的可折疊四角錐單元陣列分布連接組成，包括水平正交的折疊方向和不可折疊方向。在不可折疊方向布置高度相同的四角錐單元，可折疊方向布置三種不同高度的四角錐單元；可折疊方向上弦桿為可伸縮桿，不可折疊方向上弦桿、下弦桿和腹桿均為剛性桿，可折疊方向下弦布置預應力拉索。本發(fā)明在保證網架結構較大剛度和承載力的前提下，下弦節(jié)點處通過鉸接，實現了網架結構的可展功能；在可折疊方向變高度并布置預應力拉索，充分利用索體材料的高強受拉性能，提高結構的整體承載力和剛度，減輕了結構自重。
【IPC分類】E04B7/16
【公開號】CN104947840
【申請?zhí)枴緾N201510362543
【發(fā)明人】陸金鈺, 廖杰, 舒贛平
【申請人】東南大學
【公開日】2015年9月30日
【申請日】2015年6月26日