CN105003015B - 一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖，包括由主动索驱动的平面折叠网架，平面折叠网架包括平行设置的主桁架和连接在相邻主桁架之间平行设置的刚性压杆组件组成，相邻两主桁架之间被所述刚性压杆组件分割成若干个菱形单元，将相邻两主桁架之间的菱形单元中位于内部的且相间隔的菱形单元划分为两个半菱形单元，每个半菱形单元与共边的菱形单元形成一个梯形区域单元，在每个梯形区域单元上设置上部膜结构，上部膜结构包括竖杆以及膜材。本发明由平面折叠网架进行伸缩，上部采用所述的具有上部竖杆的平面开合膜结构，从而使得网架伸缩自由，而且其构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。

Description

一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖

技术领域

本发明涉及一种开合屋盖体系,尤其是一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖。

背景技术

在过去的几十年中，各国学者们提出了许多大跨度开合屋盖结构体系的概念，其中一些已经在网球场馆、游泳场馆和田径场馆等大型体育场馆的开合屋盖中得到应用。

申请人在2012年3月8日提出了一种主被动索驱动的四连杆平面折叠网架，专利号为201210059545.0。网架由若干榀主桁架组成，其中相邻主桁架之间由若干榀次桁架相连接，主桁架和次桁架的连接节点形式为铰接。在几何上，我们可以将该基本网架划分为若干个纵横排列的相同的菱形单元，菱形单元均可看成可动的四连杆单元。在每个菱形单元上下表面分别都布置主动索与被动索，它们沿着对角线布置，其中一个方向为主动索，另一个方向为被动索。在折叠状态时，主动索和被动索都是松弛的。而主动索的长度是可以缩短的，主动索所在对角线的两个节点之间的距离在展开过程中不断减小；在展开过程中，主动索是拉紧的，而被动索还是松弛的，直到被动索也被拉紧了，体系停止了运动。

但是，由于该网架本身的几何关系的约束，其单个菱形单元在一个方向是展开的，而在另一个方向是收缩的，这样就对网架上部附着膜结构的设计构成了一定的难度。

发明内容

为了克服现有网架附着膜结构的困难,本发明提供了一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖,该屋盖不仅能实现自由伸缩，满足建筑对屋盖开合的各项功能要求,还具有设计和施工方便等优点,能较好地满足中小跨度建筑对屋盖开合功能的要求。

为了达到上述目的,本发明采用了如下技术方案:

一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖，包括由主动索驱动的平面折叠网架，所平面折叠网架包括平行设置的主桁架和连接在相邻主桁架之间平行设置的刚性压杆组件组成，相邻两主桁架之间被所述刚性压杆组件分割成若干个菱形单元，其特征在于：将相邻两主桁架之间的菱形单元中位于内部的且相间隔的菱形单元划分为两个半菱形单元，每个半菱形单元与共边的菱形单元形成一个梯形区域单元，在每个梯形区域单元上设置上部膜结构，所述上部膜结构包括竖杆以及膜材，所述竖杆设置在梯形区域单元的较长的底边的中点，在区域单元上部附着膜材，所述膜材上部固定在竖杆上端节点，膜材下端固定在该梯形区域单元的其余节点上，相邻的共用一条长底边的梯形区域单元共用一根竖杆。位于相邻两主桁架之间剩余有一个独立的菱形单元，在该菱形单元上也设置有膜结构，菱形单元上膜结构的竖杆位于该菱形单元在折叠过程中互相靠近的两个节点中的一个节点上，相邻两独立的菱形单元共用一根竖杆。

当位于相邻两主桁架之间剩余有一个独立的菱形单元时，在该菱形单元上也设置有膜结构，菱形单元上膜结构的竖杆位于该菱形单元在折叠过程中互相靠近的两个节点中的外侧节点上，相邻两独立的菱形单元共用一根竖杆。

当位于相邻两主桁架之间剩余有一个半菱形单元时，在该半菱形单元上也设置有膜结构，半菱形单元上膜结构的竖杆位于其所在的完整菱形单元的折叠过程中互相靠近的两节点中的位于该半菱形单元内的节点上。

所述所有竖杆均为直杆。

当屋盖处于闭合状态时，膜材处于张紧状态，承受外界及结构自身的荷载；当屋盖逐渐打开时，网架收缩折叠，菱形网格单元一个方向的节点向远离形心的方向运动，另一个方向向靠近形心的方向运动，各网格单元运动相类似。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

本发明由平面伸缩网架进行伸缩，上部采用具有上部竖杆的开合膜结构，从而使得网架伸缩自由，而且其构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。

附图说明

下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明：

图1是本发明折叠网架结构实施例一示意图。

图2是单个膜单元与网架的连接示意图。

图3是图2网架结构运动过程示意图。

图4是本发明折叠网架实施例二示意图；

图5是本发明折叠网架实施例三结构示意图；

图6是本发明开合膜单元一结构示意图。

图7是本发明开合膜单元二结构示意图。

图8是本发明开合膜单元三结构示意图。

具体实施方式

下面参照说明书附图，对本发明的具体实施方式作出更为详细的说明：

如图1所示，一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖，包括由一种主被动索驱动的平面四连杆折叠网架。

如图1所示，一种具有下部拉索的平面开合膜屋盖，包括基于主动索驱动的平面四连杆折叠网架，平面四连杆折叠网架结构具体参见专利号为201210059545.0专利文献，由平面桁架结构4，刚性压杆5，主动索6和被动索7组成。平面桁架结构4的上弦节点通过刚性压杆与相邻平面桁架上弦和下弦对应位置上的节点连接，其连接方式为铰接；平面桁架结构4的下弦节点通过刚性压杆与相邻平面桁架上弦和下弦对应位置上的节点连接，其连接方式为铰接。

在多榀平面桁架结构4的上弦设置有主动索6，主动索6的一端固定在屋盖固定端的一榀平面桁架结构上，主动索另一端则分别从每榀平面桁架结构的索套上穿过，每隔一榀平面桁架结构的索套在同一直线上，相邻两榀平面桁架结构的索套在屋盖开合方向上相错；在多榀平面桁架结构4的下弦设置有被动索7，被动索7两端固定在相邻的平面桁架结构上。

在折叠状态时，主动索6和被动索7都是松弛的。而主动索6的长度是可以变化的，随着主动索6长度的缩短，体系在逐步展开；在展开过程中，主动索6是拉紧的，而被动索7还是松弛的。当展开到指定位置时，被动索7被张紧，限制了屋盖的进一步运动，机构变为结构。

图3为主被动索驱动的平面四连杆折叠网架部分开启状态示意图。

如图4-5所示，按照平面开合膜屋盖的几何规律，可以将其划分成为若干相同的梯形区域，每个梯形区域包括一个菱形单元与一个与其共用一条边的半菱形单元，其中图6为菱形单元1的示意图，图7为半菱形单元2的结构示意图。现以该梯形区域单元为设置上部膜结构的基本单元，在此梯形较长的底边中点E设置一根固结的竖杆10，在区域单元上部附着膜材，膜材上部固定在竖杆上端节点O，下端固定在节点A、B、C、D上。相邻的共用一条长底边AD的梯形区域单元共用一根竖杆。

当相邻两主桁架之间的次桁架数为4n(n为自然数)时，网架刚好由若干个梯形区域组成，如图4所示；当次桁架数为4n+1(n为自然数)时，网架除完整的梯形区域外，剩余部分为不足以构成完整梯形区域的多个菱形单元2，则在折叠过程中互相靠近的两个节点中的外侧节点P上固结一竖杆，膜材上端连接在竖杆上端,下端连接在点X、Y、P上，类似的，相邻菱形网格共用一竖杆，如图2-3所示；当次桁架数为4n+2(n为自然数)时，网架除完整的梯形区域外，剩余部分为不足以构成完整梯形区域的多个半菱形单元2，在该半菱形单元上也设置有膜结构，半菱形单元上膜结构的竖杆10位于其所在的完整菱形单元的折叠过程中互相靠近的两个节点中的一个节点Q上，膜材上端连接在竖杆上端,下端连接在点X、P上，如图8所示。

所有竖杆长度相同。膜单元在边界上互相连接，平滑过渡。

当屋盖处于闭合状态时，膜材处于张紧状态，承受外界及结构自身的荷载；当屋盖逐渐打开时，网架收缩折叠，菱形网格一个方向的节点向远离形心的方向运动，另一个方向向靠近形心的方向运动，各网格单元运动相类似。

Claims (4)

1.一种具有上部竖杆的平面开合膜屋盖，包括由主动索驱动的平面折叠网架，所述平面折叠网架包括平行设置的主桁架和连接在相邻主桁架之间平行设置的刚性压杆组件组成，相邻两主桁架之间被所述刚性压杆组件分割成若干个菱形单元，其特征在于：将相邻两主桁架之间的菱形单元中位于内部的且相间隔的菱形单元划分为两个半菱形单元，每个半菱形单元与共边的菱形单元形成一个梯形区域单元，在每个梯形区域单元上设置上部膜结构，所述上部膜结构包括竖杆以及膜材，所述竖杆设置在梯形区域单元的较长的底边的中点，在区域单元上部附着膜材，所述膜材上部固定在竖杆上端节点，膜材下端固定在该梯形区域单元的其余节点上，相邻的共用一条长底边的梯形区域单元共用一根竖杆。

2.根据权利要求1所述的平面开合膜屋盖，其特征在于：当位于相邻两主桁架之间剩余有一个独立的菱形单元时，在该菱形单元上也设置有膜结构，菱形单元上膜结构的竖杆位于该菱形单元在折叠过程中互相靠近的两个节点中的外侧节点上，相邻两独立的菱形单元共用一根竖杆。

3.根据权利要求1所述的平面开合膜屋盖，其特征在于：当位于相邻两主桁架之间剩余有一个半菱形单元时，在该半菱形单元上也设置有膜结构，半菱形单元上膜结构的竖杆位于其所在的完整菱形单元的折叠过程中互相靠近的两节点中的位于该半菱形单元内的节点上。

4.根据权利要求1、2或3所述的平面开合膜屋盖，其特征在于：所述竖杆均为直杆。