CN100416011C - 基于杠杆原理的动态建筑开启式机构 - Google Patents
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Abstract
一种建筑技术领域的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构。本发明中，雨篷固定在钢结构上，两个水泥支座固定在地基上，钢结构通过铰联结和水泥支座连接在一起，控制室安装于地基上，位于锁紧支架的前方，负责整个活动建筑开启过程的监视与控制，尾梁和升降油缸连接处设有一个尾梁铰联结，升降油缸设置在地基上时连接处设有油缸铰联结，尾梁和钢结构焊接在一起，锁紧支架被固定在地基上，锁紧支架上有个带弧度的滑槽，尾梁能在滑槽内运动，并通过插销锁紧。本发明不需要同步控制装置，驱动系统结构大大简化，噪声也降低了，而且增加了系统工作的安全性和可靠性。
Description
技术领域
本发明涉及一种建筑技术领域的机构，具体是一种基于杠杆原理的动态建筑开启式机构。
背景技术
动态建筑是随着现代体育场馆及文化娱乐场所向多功能化方向发展而产生的一种建筑形式，体育馆的多功能化不仅能提高利用率，而且能为投资者带来更高的利润回报。多功能体育馆要能适应日照、场地和气候的变化，以及音响系统的不同要求。
动态建筑是实现空间位置移动或空间运动的建筑物，目前主要指现代露天体育馆及娱乐场所所用的活动顶篷，它起防雨、防风等作用，平时处于一种状态，当天气变坏或有其它需要时，它就会处于另一种状态，这就要求顶篷要有开启或移动功能，即建筑物运动形式可分为直线运动和旋转运动。由于动态建筑具有静位置固定和动过程移动，以及活动顶篷下有大量的观众等特点，故对它的安全性和可靠性有特殊的要求。
经对现有技术的文献检索发现，实用新型专利《可变屋顶弓式结构的抗干扰同步控制装置》(申请号为00265499.7)，《可变屋顶弓式结构的同步控制装置》(申请号为00265498.9)和《可变屋顶弓式结构的移动传动装置》(申请号为00265497.0)中提及了一种动态建筑运动方式——直线移动，该类动态建筑虽然较易实现，但其在运动过程中容易产生停顿、爬行和跳动现象，需要较精确的平行导轨机构和同步控制机构。而且通常采用电机驱动，容易产生噪音。另外，当动态建筑覆盖面积较大(跨度较大或者移动距离较长)，或者机构重量较大时，实现难度加大，其安全性和可靠性也将降低。
动态建筑下面经常驻留大量观众，而且通常处于室外，需考虑风力、风向等环境因素的影响，因此安全可靠是首选考虑因素，除需设计一个具有自锁功能的驱动装置外，还必须从机械上加以锁紧。由此可见，针对直线移动式动态建筑的局限性，设计一种运行安全可靠，造型美观，低噪声，原理简单易行的动态建筑开启机构对于动态建筑的进一步推广和应用是非常必要的。当然，还要考虑到动态建筑和周围环境的整体协调。
发明内容
本发明提供一种基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，该机构采用后端顶升，中间铰支结构，并且采用液压系统作为升降驱动，因此不需要同步控制装置，驱动系统结构大大简化，噪声也降低了，而且增加了系统工作的安全性和可靠性，尤其适合覆盖面积大，重量较重，对造型也有较高要求的动态建筑。
本发明是通过以下技术方案实现的，本发明由钢架结构、铰支机构、控制室、升降机构、锁紧机构五大部分组成。
钢架结构由雨篷和钢结构组成，雨篷通过若干螺栓固定在钢结构上，为了适应室外环境，如风吹、雨淋、日晒等，雨篷通常选择进口防雨材料制成。
铰支机构由两个水泥支座和安装在上面的钢结构铰联结组成，两个水泥支座固定在地基上，钢结构通过铰联结和水泥支座连接在一起。因为钢结构通常重达几十吨，长度几十米，安装时雨篷(即钢结构)纵向中心线需位于两个水泥支座中心连线的中点上，该结构可承受一定的侧向力，如风力。
升降机构由升降油缸和油缸铰联结组成，升降油缸本身具有自锁功能，因为钢结构带动尾梁以水泥支座上的铰联结为圆心作圆弧运动，因此尾梁和油缸连接处需要一个尾梁铰联结，同理升降油缸安装在地基上时也需要一个油缸铰联结。
锁紧机构由锁紧支架，插销，尾梁铰联结和尾梁组成。尾梁和钢结构焊接在一起，锁紧支架被固定在地基上，锁紧支架上有个带弧度的滑槽，尾梁可在滑槽内运动，起导向作用，运动到某位置后，在液压系统作用下用插销进行机械锁紧。尾梁共有个位置，即下端位置(需要一个锁紧插销)，中端位置(需要两个锁紧插销)和上端位置(需要一个锁紧插销)。三个位置代表雨篷和钢结构开启的三个不同状态。
出于安全考虑，平时雨篷和钢结构处于张开角度最低的状态，即尾梁处于上端位置D，此时尾梁靠在锁紧支架的一个面上，因此只需要一个插销从尾梁下面锁紧即可。
控制室由监控系统和操作系统两部分构成。控制室安装于地基上，位于锁紧支架的前方，负责整个活动建筑开启过程的监视与控制。
工作时，首先打开监视系统和操作系统，检查所有设备一切正常后，根据活动建筑开启角度要求，启动液压升降机构，将插销从尾梁下面拔出，然后升降油缸将活塞缩回，带动尾梁沿着锁紧支架上的滑槽、绕水泥支座上的钢结构铰联结旋转，到达中间位置时，升降油缸停止作用，在液压升降机构作用下，用两个插销将尾梁从上下两个方向上锁紧。如果希望继续打开该活动建筑，则在液压升降机构作用下，将位于尾梁上下两个方向上的插销拔出，然后升降油缸继续将活塞缩回，带动尾梁沿着锁紧支架上的滑槽、绕水泥支座上的钢结构铰联结旋转，到达下端位置时，升降油缸停止作用，在液压升降机构作用下，用个插销将尾梁从上面锁紧，尾梁的下面靠在锁紧支架的一个面上，此时雨篷张开的角度最大。
上面描述的为雨篷逐渐打开的过程，雨篷逐渐闭合的过程类似，也是在液压升降机构作用下首先拔出尾梁处的插销，然后升降油缸动作，只是此时是将活塞伸出，达到指定位置后，再用插销锁紧。
整个运动过程中监控系统始终处于工作中，监视雨篷所处位置(是否到达指定位置)以及插销的状态(是否完全拔出和锁紧)，以保证整个系统工作的安全可靠。
与现有技术相比，本发明具有如下特点：(1)采用杠杆原理，即后端顶升，中间铰支结构(两个固定支座上各安装1个铰点)。本发明由两个前铰点支承整个结构重量，并可承受侧向力，因此可不需加导向机构。另外，本发明还可以降低系统绕铰点的回转力矩。更重要的一点是，由于固定铰点靠近前端，因此本发明可以增强整个系统的刚度和稳定性，也就是大大增加了系统的安全性和可靠性。(2)采用液压系统作为升降驱动，结构紧凑，噪音低，运行平稳可靠，尤其适合覆盖面积大，重量较重，对造型和安全性有较高要求的活动建筑。(3)除液压系统本身自锁功能外，设计了机械锁紧机构，安全可靠性大大提高。(4)对整个运动过程加以监控，为用户的安全操作提供便利。
附图说明
图1为本发明的结构示意图
具体实施方式
如图1所示，本发明由钢架结构、铰支机构、控制室、升降机构、锁紧机构五大部分组成。其中：升降机构由升降油缸1和油缸铰联结2组成，锁紧机构由锁紧支架3、插销4、尾梁铰联结5和尾梁6组成，钢架结构由雨篷7和钢结构8组成，铰支机构由两个水泥支座10和安装在上面的钢结构铰联结9组成，控制室由监控系统和操作系统构成。这些部件的具体连接关系为：
雨篷7通过若干螺栓固定在钢结构8上，为了适应室外环境，如风吹、雨淋、日晒等，雨篷7通常选择进口防雨材料制成。
两个水泥支座10固定在地基上，钢结构8通过钢结构铰联结9和水泥支座10连接在一起。因为钢结构8通常重达几十吨，长度几十米，安装时雨篷7(即钢结构8)纵向中心线需位于两个水泥支座10中心连线的中点上，该结构可承受一定的侧向力，如风力。
控制室安装于地基上，位于锁紧支架3的前方，负责整个活动建筑开启过程的监视与控制。操作系统接收用户的操作信息(三种工作方式：自动，半自动，手动)，控制升降机构动作，实现活动建筑的开启/闭合，同时监控系统接收来自钢架结构/铰支机构的旋转角度信号以及锁紧机构的插销状态信号，并动态显示雨篷7的运动过程，便于用户对整个控制过程的操作。另外，监控系统还显示风力、油压等信息，如出现异常情况，有暂停和紧停功能，保证动态建筑运行的安全可靠。
升降油缸1本身具有自锁功能，因为钢结构8带动尾梁6以水泥支座10上的钢结构铰联结9为圆心作圆弧运动，因此尾梁6和油缸1连接处需要一个尾梁铰联结5，同理油缸安装在地基上时也需要另一个油缸铰联结2。
尾梁6和钢结构8焊接在一起，锁紧支架3被固定在地基上，锁紧支架3上有个带弧度的滑槽，尾梁6可在滑槽内运动，起导向作用，运动到某位置后，在液压系统作用下用插销4进行机械锁紧。尾梁6共有3个位置，即下端位置B(需要1个锁紧插销)，中端位置C(需要两个锁紧插销)和上端位置D(需要一个锁紧插销)。三个位置代表雨篷7和钢结构8开启的三个不同状态。
出于安全考虑，平时雨篷7和钢结构8处于张开角度最低的状态，即尾梁6处于上端位置D，此时尾梁6靠在锁紧支架3的一个面上，因此只需要一个插销4从尾梁6下面锁紧即可。
工作时，首先打开监视系统和操作系统，检查所有设备一切正常后，根据活动建筑开启角度要求，启动液压升降机构，将插销4从尾梁下面拔出，然后升降油缸1将活塞缩回，带动尾梁6沿着锁紧支架3上的滑槽、绕水泥支座10上的钢结构铰联结9旋转，到达中间位置C时，升降油缸1停止作用，在液压升降机构作用下，用两个插销4将尾梁6从上下两个方向上锁紧。如果希望继续打开该活动建筑，则在液压升降机构作用下，将位于尾梁6上下两个方向上的插销4拔出，然后升降油缸1继续将活塞缩回，带动尾梁6沿着锁紧支架上的滑槽、绕水泥支座10上的钢结构铰联结9旋转，到达下端位置B时，升降油缸1停止作用，在液压升降机构作用下，用1个插销4将尾梁6从上面锁紧，尾梁6的下面靠在锁紧支架的一个面上，此时雨篷张开的角度最大。
上面描述的为雨篷逐渐打开的过程，雨篷逐渐闭合的过程类似，也是在液压升降机构作用下首先拔出尾梁6处的插销4，然后升降油缸1动作，只是此时是将活塞伸出，达到指定位置后，再用插销4锁紧。
整个运动过程中监控系统始终处于工作中，监视雨篷7所处位置(是否到达指定位置)以及插销4的状态(是否完全拔出和锁紧)，以保证整个系统工作的安全可靠。
Claims (7)
1. 一种基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，由钢架结构、铰支机构、控制室、升降机构、锁紧机构组成，其特征在于：省略了同步控制装置，升降机构由升降油缸(1)和油缸铰联结(2)组成，锁紧机构由锁紧支架(3)、插销(4)、尾梁铰联结(5)和尾梁(6)组成，钢架结构由雨篷(7)和钢结构(8)组成，铰支机构由两个水泥支座(10)和安装在上面的钢结构铰联结(9)组成，其中：雨篷(7)固定在钢结构(8)上，两个水泥支座(10)固定在地基上，钢结构(8)通过钢结构铰联结(9)和水泥支座(10)连接在一起，控制室安装于地基上，位于锁紧支架(3)的前方，负责整个活动建筑开启过程的监视与控制，尾梁(6)和升降油缸(1)连接处设有一个尾梁铰联结(5)，升降油缸(1)设置在地基上时连接处设有油缸铰联结(2)，尾梁(6)和钢结构(8)焊接在一起，锁紧支架(3)被固定在地基上，锁紧支架(3)上有个带弧度的滑槽，尾梁(6)能在滑槽内运动，并通过插销(4)锁紧。
2. 根据权利要求1所述的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，其特征是：所述的升降油缸(1)，为具有自锁功能的油缸。
3. 根据权利要求1所述的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，其特征是：所述的雨篷(7)、钢结构(8)的纵向中心线位于两个水泥支座(10)中心连线的中点上。
4. 根据权利要求1或者3所述的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，其特征是：所述的钢结构(8)，带动尾梁(6)以水泥支座(10)上的钢结构铰联结(9)为圆心作圆弧运动。
5. 根据权利要求1所述的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，其特征是：所述的尾梁(6)，共有三个位置，即下端位置B，中端位置C和上端位置D，三个位置代表雨篷(7)和钢结构(8)开启的三个状态，这三个位置均通过插销(4)锁紧。
6. 根据权利要求1所述的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，其特征是：所述的控制室，由监控系统和操作系统构成，操作系统接收用户的操作信息，控制升降机构动作，实现活动建筑的开启/闭合，同时监控系统接收来自钢架结构/铰支机构的旋转角度信号以及锁紧机构的插销状态信号，并动态显示雨篷(7)的运动过程，便于用户对整个控制过程的操作。
7. 根据权利要求6所述的基于杠杆原理的动态建筑开启式机构，其特征是：所述的监控系统，还显示风力、油压信息，如出现异常情况，有暂停和紧停功能。
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