CN104763052B - 一种可折叠展开的索膜桁架结构 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种可折叠展开的索膜桁架结构，由充气膜、拉索、索扣、张拉膜、索套五部分组成；充气膜位于两拉索间为一纺锤形膜片，其端部设置两索扣，索套等间距的分布在两索扣之间，并与充气膜良好连接，两拉索贯穿于索套，从而与充气膜形成良好连接，后穿过充气膜端部的索扣，索扣将拉索交叉固定，最终拉索与两侧已有结构固接连接，并在充气膜端部到已有结构间的拉索间连接三角形的张拉膜，用于减小拉索对已有结构的拉力。本发明提供的索膜桁架结构吸取了传统索桁架结构的优点，通过充气膜、张拉膜和拉索的完美结合大大提高了桁架的稳定性及承载能力，可折叠并循环多次使用，经济效益好，在临时性建筑的应用中有巨大的潜力。
Description
技术领域
本发明涉及一种由充气膜、拉索、索扣、张拉膜组成的索膜桁架结构，适用于一般永久性、临时性民用建筑及构筑物。
背景技术
近年来，随着预应力技术的成熟，大量索结构应运而生，其中索桁架就是很成功的预应力拉索应用之一。索桁架是上下弦为索元而腹杆为刚性杆的平面桁架，其形式一般有凸形和凹形。索桁架中下垂的索主要起承重作用称作承重索，上凸的索主要起平衡作用称作平衡索，通过对索桁架的承重索或稳定索施加预应力使桁架产生刚度，索桁架不但满足轻型、可持续发展的要求，也因预应力的应用使结构更加经济。
膜结构同样是一种被广泛应用的结构形式，分为充气膜和张拉膜。其中充气膜是通过向膜材内充气达到由空气压力支撑膜面的效果，从而形成具有一定刚度、覆盖较大跨度的空间结构体系；张拉膜是由多种高强薄膜材料及加强构件(钢架、钢柱或钢索)通过一定方式使其内部产生一定的预张应力以形成某种空间形状，作为覆盖结构，并能承受一定的外荷载作用的一种空间结构形式。
在继承了索桁架和膜结构优点的基础上，本发明提出了索膜桁架结构，将索桁架中的刚性腹杆用充气膜代替，桁架端部增设张拉膜，较之传统索桁架，可降低拉索对端部固定结构的拉力；充气膜结构充气后抗压、抗弯性能良好，作为桁架腹杆承载力更大，因为索套的存在，不仅增大了充气膜的局部稳定性而且使其和拉索形成良好的连接，结构整体性、稳定性更好；充气膜形状为纺锤形，这也符合索桁架设有承重索和稳定索双向保证的要求，在风吸力作用下具有等同的承载、稳定性能；索膜桁架结构质轻、受力性能好，可用于大跨度结构，且可折叠展开，移动性强，便于运输储存。
发明内容
发明目的：为了制造出便于折叠展开轻型结构，该结构不仅能满足建筑使用的各项功能要求，还具有设计和施工方便等优点，在继承索桁架和膜结构优点的基础上，使其拥有更好的稳定性及承载力，是临时性或紧急性结构的优选结构形式，也是可持续建筑结构发展的重要环节。
技术方案：为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种可折叠展开的索膜桁架结构，其特征在于：包括充气膜、拉索、索扣以及张拉膜，所述的拉索为两根，所述的锁扣为两个且分别与两根拉索固定在所述拉索长度方向的不同 位置，在两个索扣之间间隔的设置有至少两个索套，所述的拉索依次穿过每个索套，所述充气膜两端分别与一个所述锁扣固定，所述充气膜的内表面与所述索套固定，在每个所述锁扣与两根拉索的端部之间分别连接所述的张拉膜。
所述的索套由四个1/4圆环形连杆销接组成的套环，每个套环上对称的设置一对耳片，耳片方向垂直于所述充气膜的膜面，所述的两根拉索分别穿过设置于套环上的一对耳片。
所述的套环直径大小与距离锁扣的距离成正比。
所述的索扣由两个U形环、夹板和紧固螺母组成，所述的两个U形环平行设置在所述夹板一侧，所述的紧固螺母设置在所述夹板的另一侧并与所述的U形环固定；两条拉索中的一条拉索穿过两个U形环的U形孔，另一条拉索从两U形环之间穿过并固定于穿过U形孔内的拉索和夹板之间。
所述的张拉膜为两块三角形膜片，三角形膜片预张拉后的三个角分别与两条拉索的端部以及锁扣固定。
所述的充气膜和张拉膜均由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。
本发明一种可折叠展开的索膜桁架结构，由充气膜、拉索、索扣、张拉膜、索套五部分组成，充气膜位于两拉索交叉点之间，索套是充气膜和拉索的连接件，与膜面之间以熔融状态或粘接方式或缝合方式连接，拉索穿过索套上的耳片，耳片对其起到了很好的固定作用，使其与充气膜协同工作，在充气膜端部，拉索交叉穿过端部索扣，一条拉索穿过两个U形环，另一条拉索从两U形环之间穿过，被固定于上一拉索和夹板之间，对拉索施加预应力后固接于两端已有结构上，同时用索扣上的紧固螺母将两拉索锁紧，保证了充气膜和拉索协同变形，最后采用机械连接的方式，将张拉膜预张后连接于充气膜端部到已有结构间的预应力拉索上。
有益效果：本发明提出的索膜桁架结构，将索桁架中的刚性腹杆替换充气膜，桁架端部增设张拉膜，较之传统索桁架，可降低拉索对端部固定结构的拉力；充气膜结构充气后抗压、抗弯性能良好，作为桁架腹杆承载力更大，因为索套的存在，不仅增大了充气膜的局部稳定性而且使其和拉索形成良好的连接，结构整体性、稳定性更好；充气膜形状为纺锤形，这也符合索桁架设有承重索和稳定索双向保证的要求，在风吸力作用下具有等同的承载、稳定性能；索膜桁架结构质轻、受力性能好，可用于大跨度结构，且可折叠展开，移动性强，便于运输储存。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为索套的示意图；
图3为拉索穿过索扣的示意图；
图4为索扣的示意图；
图5为鱼腹式充气索膜桁架结构收拢后的示意图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
如图1所示，一种可折叠展开的索膜桁架结构和构造，由拉索2和连接于其上的充气膜1、张拉膜4，以及用于连接、固定的索扣3、索套5组成。其中：充气膜1为一个纺锤形膜片，其位于两拉索2交叉点间，索套5是充气膜1和拉索2的连接件，与膜面之间以熔融状态或粘接方式或缝合方式连接；如图2中索套5由四个1/4圆环形连杆销接组成，两对称环形连杆上设有一对拉索耳片6，耳片方向垂直于膜片表面，两拉索2分别穿过相应侧耳片，后在充气膜1端部交叉穿过索扣3，如图3中为拉索交叉穿过索扣3的示意图，一条拉索穿过两个U形环7，另一条拉索2从两U形环7之间穿过，被固定于上一拉索2和夹板8之间，后将两拉索2施加预应力固接于已有结构上，同时用索扣3上的紧固螺母9将拉索锁紧，图4中为索扣3结构示意图，索扣3的存在保证了拉索和充气膜的协同变形；如图1中，最后将两三角形膜片预张后连接于充气膜端部到已有结构的拉索2间，作为张拉膜4其能在工作过程中减小拉索对所连接结构的拉力。图5为充气膜1放气后结构的折叠图，因索套5由四个连杆销接连接，在连接处可转动，满足了充气膜可折叠的要求，放气后大大缩小了结构体积，节约了空间，更便于存放和运输。
应当指出：对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (5)
1.一种可折叠展开的索膜桁架结构，其特征在于：包括充气膜（1）、拉索（2）、索扣（3）以及张拉膜（4），所述的拉索（2）为两根，所述的索扣（3）为两个且分别与两根拉索固定在所述拉索长度方向的不同位置，在两个索扣（3）之间间隔的设置有至少两个索套（5），所述的拉索（2）依次穿过每个索套（5），所述充气膜（1）两端分别与一个所述索扣固定，所述充气膜（1）的内表面与所述索套（5）固定，在每个所述索扣（3）与两根拉索的端部之间分别连接所述的张拉膜（4）；所述的索套（5）由四个1/4圆环形连杆销接组成的套环，每个套环上对称的设置一对耳片（6），耳片方向垂直于所述充气膜的膜面，所述的两根拉索（2）分别穿过设置于套环上的一对耳片（6）。
2. 根据权利要求1所述的索膜桁架结构，其特征在于：所述的套环直径大小与距离锁扣的距离成正比。
3. 根据权利要求1所述的索膜桁架结构，其特征在于：所述的索扣（3）由两个U形环（7）、夹板（8）和紧固螺母（9）组成，所述的两个U形环（7）平行设置在所述夹板（8）一侧，所述的紧固螺母（9）设置在所述夹板（8）的另一侧并与所述的U形环（7）固定；两条拉索中的一条拉索穿过两个U形环的U形孔，另一条拉索从两U形环之间穿过并固定于穿过U形孔内的拉索和夹板（8）之间。
4. 根据权利要求1所述的索膜桁架结构，其特征在于：所述的张拉膜（4）为两块三角形膜片，三角形膜片预张拉后的三个角分别与两条拉索的端部以及索扣固定，且三角形两边与相应拉索机械连接。
5. 根据权利要求1所述的索膜桁架结构，其特征在于：所述的充气膜和张拉膜均由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。
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