CN106088323A - 一种空间可展开式网架结构 - Google Patents

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陆金钰
朱坦迪
林宏磊
李玉鑫
于文迪
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Abstract

本发明公开了一种空间可展开式网架结构，由多个网架单元横向和纵向合并排列而成；其中，网架单元包括伸缩杆、上节点、上横杆、腹杆和下节点，伸缩杆和上横杆通过上节点连接，腹杆的一端连接到上节点，另一端连接到下节点；纵向排列的网架单元通过两两共用一个上横杆合并，且纵向合并的两个网架单元的下节点之间采用下弦索连接；横向排列的网架单元通过两两共用一个伸缩杆合并，横向合并的两个网架单元的下节点之间采用下横杆连接。本发明可以进行单方向的开合，整体结构稳定性较高。

Description

一种空间可展开式网架结构
技术领域
本发明涉及土木工程网架结构，尤其涉及一种空间可展开式网架结构。
背景技术
随着基础建设技术的不断提高，兴起了以可开合屋盖结构为核心的大跨建筑趋势。这种结合了机械和建筑两门传统学科的新型技术大大的丰富了建筑物的功能，极大地提高了空间利用率。开合屋盖结构是“一种在很短时间内可以把部分或全部屋面移动或开合的结构型式，建筑物在可动屋面开启或关闭的两个状态下都可以使用”。开合屋盖结构的出现，使得了体育场等大跨度建筑的使用功能有了更人性化的提高，在雨雪天气可关闭屋盖营造一个良好的室内环境，保证诸如奥运会等大型赛事如期举行；而在晴朗的天气下，可开启屋盖享受阳光，回归自然。
开合屋盖结构设计目前还处于探索研究阶段，开合屋盖在使用过程中存在的问题与出现故障的情况较多，发生过围护结构破损、机械故障、运行不畅等情况，与普通的大度跨度空间结构相比，开合屋盖的技术复杂性要多得多。
发明内容
发明目的：本发明针对现有技术存在的问题，提供一种空间可展开式网架结构，可以进行单方向的开合，整体结构稳定性较高。
技术方案：本发明所述的空间可展开式网架结构由多个网架单元横向和纵向合并排列而成；其中，网架单元包括伸缩杆、上节点、上横杆、腹杆和下节点，伸缩杆和上横杆通过上节点连接，腹杆的一端连接到上节点，另一端连接到下节点；纵向排列的网架单元通过两两共用一个上横杆合并，且纵向合并的两个网架单元的下节点之间采用下弦索连接；横向排列的网架单元通过两两共用一个伸缩杆合并，横向合并的的两个网架单元的下节点之间采用下横杆连接。
进一步的，所述网架单元具体包括两个伸缩杆、四个上节点、两个上横杆、四个腹杆和一个下节点，两个伸缩杆和两个上横杆通过四个上节点连接为对称的矩阵，四个腹杆的一端分别连接连接一上节点，另一端汇聚连接下节点。
进一步的，所述下弦索为张弦梁式弦索。
进一步的，所述伸缩杆是由高强度高刚度的同轴心圆筒嵌套式连接而成。
进一步的，同一网架单元的腹杆的长度相等，不同网架单元的腹杆的长度不同。
进一步的，所述可展开式空间网架结构的屋面为膜结构。
有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点是：提出了一种新型的空间可展开的网架屋盖结构，在空间网架结构的基础上进行修改，用可伸缩的杆件代替传统网架结构上部的刚性杆，接着用不等长杆作为腹杆，腹杆上端连接网格单元节点，下部采用“张弦梁”式的弦索与腹杆下端相连接，并列单元之间用刚性杆相连提供整体稳定性。本发明继承了空间网架结构适合大跨度的特点，有具备了可开合的优点，使得安装了此结构的建筑物具备随自然天气变化而调节的屋面，能够更好地满足社会需求。
附图说明
图1为可展开式空间网架结构的立体示意图；
图2为可展开式空间网架结构的俯视图；
图3为可展开式空间网架结构的右视图；
图4为可展开式空间网架结构的主视图；
图中1-伸缩杆，2-上节点，3-上横杆，4-腹杆，5-下节点，6-下弦索，7-下横杆。
具体实施方式
如图1,2,3,4所示，本实施例由多个网架单元横向和纵向合并排列而成；其中，网架单元包括包括两个伸缩杆1、四个上节点2、两个上横杆3、四个腹杆4和一个下节点5，两个伸缩杆1和两个上横杆3通过四个上节点2连接为对称的矩阵，四个腹杆4的一端分别连接连接一上节点2，另一端汇聚连接下节点5。纵向排列的网架单元通过两两共用一个上横杆3合并，且纵向排列的网架单元的下节点5之间采用下弦索6连接；横向排列的网架单元通过两两共用一个伸缩杆1合并，且连个横向排列的网架单元的下节点5之间采用下横杆7连接。下弦索6具体为张弦梁式弦索，只有在结构处于闭合状态时才会被施加预应力从而增加结构的承载力。
其中，伸缩杆1是由高强度高刚度的同轴心圆筒嵌套式连接而成，并具备一定的抗弯刚度，根据具体的圆筒数可确定结构的伸缩率。上横杆3和下横杆7分别将上部和下部的节点连接起来，形成良好的侧向稳定性。同一网架单元的腹杆4的长度相等，不同网架单元的腹杆4的长度不同，需要在工程中根据具体跨度而设计。本实施例结构的屋面为膜结构，以便于在开合的过程中能够收放自如，开合时由侧向的梁上的导轨进行辅助引导。
本实施例在使用时，若增加上横杆的长度，可以以此基础单元为基础进行横向拓展，如此可以拓展结构的宽度；而在纵向需要实现可开合的功能，则首先需要引入更长的腹杆形成新的基础单元，新、旧单元的可伸缩杆之间通过榫卯形式辅助以焊接方式相连接，以保证其轴线处于同一方向，如此重复此步骤，从而拓展纵向的跨度，再利用下弦索连接纵向的不等长腹杆单元之间的腹杆下节点，使得结构在开启时可以自由下垂，不会阻碍结构的收缩；结构在闭合时，下弦索被逐渐拉直，当结构完全闭合时，在纵向，可同时对每根弦索两端进行预应力张拉，使得网架结构变为“张弦梁”式的结构，此时下弦索可以提供很大的屋面承载力。
以上所揭露的仅为本发明一种较佳实施例而已，不能以此来限定本发明之权利范围，因此依本发明权利要求所作的等同变化，仍属本发明所涵盖的范围。

Claims (6)

1.一种空间可展开式网架结构，其特征在于：由多个网架单元横向和纵向合并排列而成；其中，网架单元包括伸缩杆(1)、上节点(2)、上横杆(3)、腹杆(4)和下节点(5)，伸缩杆(1)和上横杆(3)通过上节点(2)连接，腹杆(4)的一端连接到上节点(2)，另一端连接到下节点(5)；纵向排列的网架单元通过两两共用一个上横杆(3)合并，且纵向合并的两个网架单元的下节点(5)之间采用下弦索(6)连接；横向排列的网架单元通过两两共用一个伸缩杆(1)合并，且横向合并的两个网架单元的下节点(5)之间采用下横杆(7)连接。
2.根据权利要求1所述的空间可展开式网架结构，其特征在于：所述网架单元具体包括两个伸缩杆(1)、四个上节点(2)、两个上横杆(3)、四个腹杆(4)和一个下节点(5)，两个伸缩杆(1)和两个上横杆(3)通过四个上节点(2)连接为对称的矩阵，四个腹杆(4)的一端分别连接连接一上节点(2)，另一端汇聚连接下节点(5)。
3.根据权利要求1所述的空间可展开式网架结构，其特征在于：所述下弦索(6)为张弦梁式弦索。
4.根据权利要求1所述的空间可展开式网架结构，其特征在于：所述伸缩杆(1)是由高强度高刚度的同轴心圆筒嵌套式连接而成。
5.根据权利要求1所述的空间可展开式网架结构，其特征在于：同一网架单元的腹杆(4)的长度相等，不同网架单元的腹杆(4)的长度不同。
6.根据权利要求1所述的空间可展开式网架结构，其特征在于：所述可展开式空间网架结构的屋面为膜结构。
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