CN113216492A - 一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构 - Google Patents

一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构 Download PDF

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Abstract

本发明公开了索网结构与可展结构技术领域的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，包括内环索、内斜索、外斜索和长度调节装置，所述内环索活动连接有内环自由节点的滑轮一，所述内环自由节点的滑轮二活动连接有内斜索，所述内斜索活动连接有外环自由节点的滑轮一，所述外环自由节点的滑轮二活动连接有外斜索，所述外斜索活动连接有固定节点的滑轮三，该基于滑动索的可展马鞍形索网结构，通过长度调节装置调节内环索、内斜索、外斜索的长度变换，达到控制结构形态的目的，该可展马鞍形索网结构仅需调节三组通长拉索的长度就可驱动结构的折叠展开，从而达到了提高结构的功能性，满足不同的人类活动形式，加强了结构形态变化过程中的构型稳定性，而且结构具有较高的收纳比。

Description

一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构
技术领域
本发明涉及索网结构与可展结构技术领域，具体是一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构。
背景技术
随着建筑设计理论和结构设计水平的不断提高，具有灵活多变的表现力、轻盈动感的建筑构型和经济节约的钢材使用量的结构形式越来越得到人们的重视，索网结构以质轻、柔软易折叠、收缩比大、在拉伸状态下能承受一定的荷载等优点，在建筑工程中已经被广泛的应用。
索网结构的刚度由预应力提供，且构件内力自我相互平衡，一旦失去预应力，结构将不再成立，作为一种张力体系，它是一种柔性结构，在满足一定的拓扑关系和外形下通过预应力来获取刚度，从而使结构具有承载力，这也就给了这种结构改变形状的可能性，进而使结构拥有更加灵活的形状，以往对索网结构的研究仅停留在静态建筑结构的领域，并未对其可折展特性进行分析设计，且可展结构体系中尚缺乏可展索网结构的结构形态，为此本发明公开了一种基于滑动索的马鞍形可展索网结构。
发明内容
本发明的目的在于提供一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，包括内环索、内斜索、外斜索和长度调节装置，所述内环索活动连接有内环自由节点的滑轮一，所述内环自由节点的滑轮二活动连接有内斜索，所述内斜索活动连接有外环自由节点的滑轮一，所述外环自由节点的滑轮二活动连接有外斜索，所述外斜索活动连接有固定节点的滑轮三。
作为本发明再进一步的方案：所述内环索为第一组构件，所述内斜索为第二组构件，所述外斜索为第三组构件。
作为本发明再进一步的方案：所述内环自由节点与滑轮一、滑轮二固定连接，所述外环自由节点与滑轮一、滑轮二固定连接，所述固定节点与滑轮三(固定连接。
作为本发明再进一步的方案：所述长度调节装置的数量为三个，分别称为内部调节器、中间调节器，外部调节器，所述内环索固定安装有内部调节器，所述内斜索固定安装有中间调节器，所述外斜索固定安装有外部调节器。
作为本发明再进一步的方案：所述滑轮一的内壁固定安装有第一圆柱，第一圆柱的顶端与底端均固定安装有夹板，两个夹板的相对一侧固定安装有螺丝钉。
作为本发明再进一步的方案：所述滑轮一位于滑轮二的正左侧，所述滑轮二的内壁固定安装有第二圆柱。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：
1、本发明提供了一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，通过由通长的内环索、内斜索、外斜索和带滑轮的内环自由节点、外环自由节点、固定节点构成，结构刚度有预应力的贡献，节约了钢材的使用量，减少了结构自重，从而达到了提高结构的功能性，满足不同的人类活动形式的效果。
2、本发明提供了一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，通过长度调节装置调节内环索、内斜索、外斜索的长度变换，来达到控制结构形态的目的，使得结构在使用需求、环境变化等方面的适应性显著增强，该可展马鞍形索网结构仅需调节三组通长拉索的长度就可驱动结构的折叠展开，从而加固了结构形态变化过程中的稳定构型，而且结构具有较高的收纳比。
附图说明
图1为本发明的主视图；
图2是本发明的侧视图；
图3是本发明的立体图；
图4是本发明的自由节点示意图；
图5是本发明的固定节点示意图；
图6是本发明结构形状变化过程示意图。
图中：1、内环索；2、内斜索；3、外斜索；4、内环自由节点；5、外环自由节点；6、固定节点；7、长度调节装置；8、滑轮一；9、滑轮二；10、滑轮三。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
请参阅图1～3以及图6，本发明实施例中，一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，包括内环索1、内斜索2、外斜索3和长度调节装置7，长度调节装置7的数量为三个，分别称为内部调节器、中间调节器，外部调节器，内环索1固定安装有内部调节器，内斜索2固定安装有中间调节器，外斜索3固定安装有外部调节器，调节器是通过将索在轴上缠绕来调节索长的，相应的调节器通过三组构件的长度来控制整个结构的形状，内环索1为第一组构件，内斜索2为第二组构件，外斜索3为第三组构件，同组构件具有相同的预应力，内环自由节点4与滑轮一8、滑轮二9固定连接，外环自由节点5与滑轮一8、滑轮二9固定连接，固定节点6与滑轮三10固定连接，内环索1、内斜索2、外斜索3通过节点处的滑轮相连接，形成三根通长索，内环索1活动连接有内环自由节点4的滑轮一8，内环自由节点4的滑轮二9活动连接有内斜索2，内斜索2活动连接有外环自由节点5的滑轮一8，外环自由节点5的滑轮二9活动连接有外斜索3，所述外斜索3活动连接有固定节点6的滑轮三10。
请参阅图4～5，内环索1的外壁活动连接有滑轮一8，滑轮一8的内壁固定安装有第一圆柱，第一圆柱的顶端与底端均固定安装有夹板，两个夹板的相对一侧固定安装有螺丝钉，加强滑轮一8安装的稳定性以及保证滑轮一8转动的流畅性，滑轮一8位于滑轮二9的正左侧，滑轮二9的内壁固定安装有第二圆柱，避免内环索1与内斜索2在转动时相互产生影响，内斜索2的外壁活动连接有滑轮二9，外斜索3的外壁活动连接有滑轮三10，整个结构体系为一个张力体系，是一个柔性结构，需要满足拓扑关系和外形条件，索件需要通过预应力来获得刚度，使结构具有承载力。
本发明的工作原理是：当p大于三时，结构由p段内环索1、2p段内斜索2、2p段外斜索3等三类拉索以及p个内环自由节点4、p个外环自由节点5和p个固定节点6等三类节点构成；通过内环自由节点4上的滑轮将p段内环索1连通为一根通长的滑动索，通过内环自由节点4与外环自由节点5上的滑轮将2p段内斜索2连通为一根通长的滑动索；通过外环自由节点5与固定节点6上的滑轮将2p段外斜索3连通为一根通长的滑动索；内环自由节点4和外环自由节点5均由两个并列的滑轮构成，固定节点6由一个滑轮构成；展开态下，内斜索2、外斜索3长度减小，内环索1长度增加；折叠态下，内斜索2、外斜索3长度增加，内环索1长度减小；固定节点6在俯视图中沿圆周均匀分布，垂直高度与圆心角呈一个周期的正弦关系；自由节点的坐标在折叠展开过程中动态变化，具体位置由三类拉索的长度确定。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，包括内环索(1)、内斜索(2)、外斜索(3)和长度调节装置(7)，其特征在于：所述内环索(1)活动连接有内环自由节点(4)的滑轮一(8)，所述内环自由节点(4)的滑轮二(9)活动连接有内斜索(2)，所述内斜索(2)活动连接有外环自由节点(5)的滑轮一(8)，所述外环自由节点(5)的滑轮二(9)活动连接有外斜索(3)，所述外斜索(3)活动连接有固定节点(6)的滑轮三(10)。
2.根据权利要求1所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述内环索(1)为第一组构件，所述内斜索(2)为第二组构件，所述外斜索(3)为第三组构件。
3.根据权利要求1或2所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述内环自由节点(4)与滑轮一(8)、滑轮二(9)固定连接，所述外环自由节点(5)与滑轮一(8)、滑轮二(9)固定连接，所述固定节点(6)与滑轮三(10)固定连接。
4.根据权利要求1或2所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述长度调节装置(7)的数量为三个，分别称为内部调节器、中间调节器，外部调节器，所述内环索(1)固定安装有内部调节器，所述内斜索(2)固定安装有中间调节器，所述外斜索(3)固定安装有外部调节器。
5.根据权利要求3所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述长度调节装置(7)的数量为三个，分别称为内部调节器、中间调节器，外部调节器，所述内环索(1)固定安装有内部调节器，所述内斜索(2)固定安装有中间调节器，所述外斜索(3)固定安装有外部调节器。
6.根据权利要求1或2所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述滑轮一(8)的内壁固定安装有第一圆柱，第一圆柱的顶端与底端均固定安装有夹板，两个夹板的相对一侧固定安装有螺丝钉。
7.根据权利要求5所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述滑轮一(8)的内壁固定安装有第一圆柱，第一圆柱的顶端与底端均固定安装有夹板，两个夹板的相对一侧固定安装有螺丝钉。
8.根据权利要求1或2所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述滑轮一(8)位于滑轮二(9)的正左侧，所述滑轮二(9)的内壁固定安装有第二圆柱。
9.根据权利要求3所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述滑轮一(8)位于滑轮二(9)的正左侧，所述滑轮二(9)的内壁固定安装有第二圆柱。
10.根据权利要求7所述的一种基于滑动索的可展马鞍形索网结构，其特征在于：所述滑轮一(8)位于滑轮二(9)的正左侧，所述滑轮二(9)的内壁固定安装有第二圆柱。
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