CN106320586B - 平面开合屋盖结构 - Google Patents

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吴森坤
冯健
陆栋
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    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
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    • E04B7/00—Roofs; Roof construction with regard to insulation
    • E04B7/16—Roof structures with movable roof parts

Abstract

本发明公开了一种平面开合屋盖结构，由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，环向链形剪式机构同心布置，径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；环向链形剪式机构由多个环向对称剪式铰单元头尾相连成环形；径向链形剪式机构由多个径向对称剪式铰单元头尾相连成线形；径向链形剪式机构与环向链形剪式机构通过径向对称剪式铰单元的第二连杆端部与环向对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接，并且径向链形剪式机构伸出最外圈环向链形剪式机构的端部。本发明平面开合屋盖结构伸缩自由，伸缩率大，屋盖结构具有较大的竖向刚度，而且构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。

Description

平面开合屋盖结构
技术领域
本发明涉及一种平面径向开合屋盖结构，尤其是一种具有径环向链形剪式机构的平面开合屋盖结构。
背景技术
开合屋盖结构是近半个多世纪发展起来的一种新型结构，能够根据大气的变化和建筑的使用需求部分或全部开启和关闭屋盖。开合屋盖结构的主要特征是具有两种稳定的构型：完全闭合状态和完全展开工作状态。屋盖正常使用阶段需要运动并且具备多个不同受力状态，与常规建筑结构相比，设计和施工更加复杂。
可展剪式铰结构是一种基于剪式铰单元的空间结构，能够设计出丰富多彩的几何外形。这种结构完全折叠后成为紧密的捆状，充分展开固定后达到初始工作状态，能够覆盖较大的空间。同时整个结构可以在工厂成批生产，制作完成后折叠成捆状运输到工地展开使用；此外，这类结构极其便于拆迁。利用此特点，这种结构可以广泛应用于军事建筑、体育场以及大剧院等大跨度空间结构中。
开合屋盖是现代体育建筑的一个主要发展趋势，它越来越受到人们的青睐。我国在最近十几年兴起了建筑开合结构的热潮，小规模的开合式屋顶建筑已经有数十座。但国内外现已建成的开合屋盖建筑结构形式和开合机理较为简单，而且开合屋盖的研究滞后于工程实践状态。如何将可展剪式铰结构和开合屋盖结合起来更是急需解决的问题。
发明内容
发明目的：为了建造出便于开合的环形屋盖，并要求该开合屋盖不仅能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，能够较好的满足中小跨度建筑对屋盖开合功能的要求。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种平面开合屋盖结构，其特征在于，由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，所述环向链形剪式机构同心布置，所述径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；所述环向链形剪式机构由多个环向对称剪式铰单元头尾相连成环形，所述环向对称剪式铰单元的折叠方向垂直所述圆环所在平面，每个环向对称剪式铰单元由两个长度相等的第一连杆在第一连杆的中部铰接而成，相邻两环向对称剪式铰单元的第一连杆之间在第一连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构由多个径向对称剪式铰单元头尾相连成线形，每个径向对称剪式铰单元由两个长度相等的第二连杆在第二连杆的中部铰接而成，相邻两径向对称剪式铰单元的第二连杆之间在第二连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构与所述环向链形剪式机构通过所述径向对称剪式铰单元的第二连杆端部与所述环向对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接，并且径向链形剪式机构伸出最外圈环向链形剪式机构的端部，并固定于只具有竖向转动自由度的铰支座。
所述径向链形剪式机构在所述圆环上均匀布置，所述环向链形剪式机构在圆环的径向上等距布置。
所述环向链形剪式机构的个数为3～10个，所述径向链形剪式机构的个数为10～40 个。
所述第一连杆为直杆。
所述第一连杆为平面直杆。
所述第二连杆为直杆。
所述第二连杆为平面直杆。
有益效果：本发明由径环向链形剪式机构同步伸缩实现平面径向开合屋盖结构的开合功能，从而使得平面径向开合屋盖结构伸缩自由，伸缩率大，而且其构造合理、设计和施工简单，剪式铰单元的折叠方向为竖直面，使开合屋盖结构具有较大的竖向刚度，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是本发明平面径向开合屋盖结构示意图。
图2是平面径向开合屋盖结构环向链形剪式机构示意图。
图3是平面径向开合屋盖结构径向链形剪式机构示意图。
图4是平面径向开合屋盖结构的径环向链形剪式机构铰接示意图。
图5是组成径环向链形剪式机构的对称剪式铰单元示意图。
具体实施方式
下面参照说明书附图，对本发明作出更为详细的说明：
如图1所示，一种平面径向开合屋盖结构1。平面径向开合屋盖结构1是由3个环向链形剪式机构2和16个径向链形剪式机构4组成。其中，环向链形剪式机构2由48个环向对称剪式铰单元3组成，环向链形剪式机构2沿径向均匀间隔布置；径向链形剪式机构4由14个径向对称剪式铰单元5组成，径向链形剪式机构4沿环向均匀间隔布置。并且径向链形剪式机构4伸出最外圈环向链形剪式机构一定的长度，并固定于只具有竖向转动自由度的铰支座7。
如图2所示，环向链形剪式机构由48个环向对称剪式铰单元头尾连接成环，相邻两环向对称剪式铰单元之间在第一连杆的端部铰接；
如图3所示，径向链形剪式机构由14个径向对称剪式铰单元连接而成，相邻两径向对称剪式铰单元之间在第二连杆的端部铰接；
如图4所示，径环向链形剪式机构的连接节点构成如下：环向链形剪式机构2和径向链形剪式机构4通过剪式铰单元连杆端部铰节点6连接。由此，通过该铰节点的作用，实现平面径向开合屋盖结构开合过程中径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的同步伸缩。
如图5所示的组成径环向链形剪式机构的对称剪式铰单元是目前应用最为广泛的平行剪式铰单元。对称剪式铰单元的连杆长度相等，且通过连杆中间的一个销接节点相连，连杆仅能绕垂直与该对连杆所在平面的轴线作相对转动，而其它自由度完全受到了限制；同时对称剪式铰单元间的连接是通过连杆端部铰节点铰接实现。该单元在运动过程中其端部铰节点的连线保持平行。

Claims (4)

1.一种平面开合屋盖结构，其特征在于，由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，所述环向链形剪式机构同心布置，所述径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；所述环向链形剪式机构由多个环向对称剪式铰单元头尾相连成环形，所述环向对称剪式铰单元的折叠方向垂直所述圆环所在平面，每个环向对称剪式铰单元由两个长度相等的第一连杆在第一连杆的中部铰接而成，相邻两环向对称剪式铰单元的第一连杆之间在第一连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构由多个径向对称剪式铰单元头尾相连成线形，每个径向对称剪式铰单元由两个长度相等的第二连杆在第二连杆的中部铰接而成，相邻两径向对称剪式铰单元的第二连杆之间在第二连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构与所述环向链形剪式机构通过所述径向对称剪式铰单元的第二连杆端部与所述环向对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接，并且径向链形剪式机构伸出最外圈环向链形剪式机构的端部，并固定于只具有竖向转动自由度的铰支座；所述径向链形剪式机构在所述圆环上均匀布置，所述环向链形剪式机构在圆环的径向上等距布置。
2.根据权利要求1所述的平面开合屋盖结构，其特征在于：所述环向链形剪式机构的个数为3～10个，所述径向链形剪式机构的个数为10～40个。
3.根据权利要求2所述的平面开合屋盖结构，其特征在于：所述第一连杆为平面直杆。
4.根据权利要求2所述的平面开合屋盖结构，其特征在于：所述第二连杆为平面直杆。
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