CN113882575A - 一种可开合索膜屋顶结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种可开合索膜屋顶结构，包括支撑柱、支撑索、轨道、扣环和顶棚膜；所述支撑柱包括分布在同一圆周上的塔柱、稳定柱和分布柱，支撑索包括纬向稳定索和径向分布索，所述纬向稳定索连接两对称侧的稳定柱，所述轨道包括固定杆和滑道，所述固定杆固定在滑道的底部，滑道固定在支撑柱的上部；所述扣环匹配套装在滑道上，并在其下部设置有能避让固定杆的下缺口，可对套环起到限位作用，所述顶棚膜包括两块对称的半膜，两半膜均包括固定段和折叠段，折叠段的外周固定在扣环的外侧，其内侧对接边为中部凸出的弧形结构，利用隐藏在轨道内的牵引绳从内部驱动牵引环，使顶棚膜折叠或者展开，使大跨度建筑露天顶棚具有开合功能，功能多样，为大跨度建筑提供了新的应用领域。

Description

一种可开合索膜屋顶结构

技术领域

本发明属于大跨度建筑技术领域，具体涉及一种可开合索膜屋顶结构。

背景技术

目前，在建造大型场馆如大跨度的体育场、车站、机场、农业温室和生产车间等，都需要大跨度的屋顶钢结构，为了保证这种屋顶钢结构的强度和刚度，往往需要增大承重结构截面来实现，以保证整体结构的强度安全和结构稳定，但是这种大跨度屋顶钢结构随着建筑面积或者跨度的增加，用钢量会呈现倍数级的增长趋势，导致整个工程的用钢量巨大，成本增高，同时也给工程的吊装和施工安装带来极大挑战。因此，采用传统型钢、桁架网架结构形式的场馆屋顶经济性差。

同时现有的大跨度场馆建筑，如专利号为2019104954242的专利申请，具体涉及一种大跨度场馆建筑索膜结构，该结构能够适用于大跨度场馆的屋顶建筑结构，强度高，自重轻且分布均匀，便于施工和吊装，造价成本低，但是其顶棚不具有开合功能，功能单一，对于足球场、网球场等场馆，往往需要具有露天功能，而现有结构中顶棚为固定结构，不能在比赛过程中突然出现大的雨、雪天气时闭合，无法满足人们的需求，基于此，研究一种可开合索膜屋顶结构是必要的。

发明内容

针对现有设备存在的缺陷和问题，本发明提供一种可开合索膜屋顶结构，有效的解决了现有设备中存在的功能单一，不具有开合功能的问题。

本发明解决其技术问题所采用的方案是：一种可开合索膜屋顶结构，包括支撑柱、支撑索、轨道、扣环和顶棚膜；所述支撑柱包括分布在同一圆周上的塔柱、稳定柱和分布柱，所述塔柱作为锚固主体设置在中部，并通过承重锁锚固在地面上，所述分布柱和稳定柱间隔设置在塔柱的两侧，从而在锚固主体的两侧形成关于锚固主体中心线对称的分布主体，所述支撑索包括纬向稳定索和径向分布索，所述纬向稳定索连接两对称侧的稳定柱，所述径向分布索连接两对称位置的塔柱和分布柱，并与纬向稳定索交叉形成网状的支撑索；所述轨道包括固定杆和滑道，所述固定杆固定在滑道的底部，所述滑道与支撑柱的分布形状适配，并通过固定杆固定在支撑柱的上部；所述扣环匹配套装在滑道上，并在其下部设置有能避让固定杆的下缺口，所述顶棚膜包括两块对称的半膜，两半膜均包括固定段和折叠段，固定段位于外侧，其周边固定在支撑柱或者轨道上，折叠段的外周固定在扣环的外侧，其内侧对接边为中部凸出的弧形结构。

进一步的，所述两半膜的对接处位于中部的纬向稳定索处，所述中部的纬向稳定索固定在中部稳定柱上，所述中部稳定柱比两侧的分布柱高，使两半膜在对接处形成凸起的拱顶。

进一步的，还包括用于牵引扣环的牵引机构，所述牵引机构包括卷扬机、牵引绳、牵引环、牵引杆和挡套，所述牵引绳的两端与卷扬机连接，所述滑道的上部设置有上缺口，牵引杆固定在扣环内，并从上缺口处进入轨道内，所述牵引环固定在牵引杆的底部，牵引绳间隔设置有挡套，牵引绳套装在牵引环内，且相邻的两个牵引环之间均设置有挡套。

进一步的，所述上缺口与下缺口对应。

进一步的，所述顶棚膜在拉直状态下，挡套与牵引环的距离依次增大或减少。

进一步的，所述两半膜在闭合状态的对接处底部设置有集水槽，集水槽位于支撑索的下部，其上侧面与支撑索的表面匹配。

进一步的，所述集水槽固定在稳定索上，其两端固定在稳定柱上。

进一步的，相邻的分布柱、稳定柱和塔柱之间设置有加强杆。

进一步的，滑道为圆柱形或者燕尾形结构，所述扣环与滑道的形状适配。

本发明的有益效果：本发明针对现有结构的基础上对顶棚膜结构和主体框架进行改进，首先将顶棚膜设置为两个对称的半膜，两个半膜中部分结构为固定状态的固定段和具有折叠功能的折叠段，为了实现折叠功能，本发明对主体框架进行改进，将其设置了中心对称的结构，并对应的将每个半膜设置为对称结构，使半膜在牵引机构的驱动下能同步折叠。

同时本发明为了实现折叠功能，在塔柱、分布柱和稳定柱上设置了轨道，其中轨道包括固定杆和滑道，并设置了与轨道适配的扣环，其中滑道通过固定杆固定在各柱的上部，使轨道高于支撑索，并为了避让固定杆，本发明在扣环的底部设置了下缺口，使扣环能套装在滑道上，并沿滑道滑动。

同时本发明为了牵引扣环，在滑道的上部设置有上缺口，在扣环的内部设置有向下的牵引杆，牵引杆从上缺口伸入滑道内部，使牵引绳能隐藏在滑道内，并套装在牵引环上，简化了整体结构，避免在外部增设牵引绳和导向组件，结构紧凑，确保牵引过程中始终给牵引环提供沿着轨道方向的牵引力，利用牵引绳上的挡套在牵引过程中拖动牵引环连通扣环沿滑道滑动，提高牵引的流畅度。

面对雨水天气，需要将两半膜折叠，本发明为了使两半膜在对接处具有较好的防水效果，两半膜在对接处形成凸起的拱顶，或者/和在对接处的下部设置了集水槽，集水槽与中部的纬向稳定索的弧度适配，并固定在其上，集水槽的两端固定在稳定柱上，以确保结构稳定。

由此，本发明结构新颖，将主体结构设置为中心对称结构，并塔柱、分布柱和稳定柱的上部设置有轨道，在轨道上设置有扣环，支撑索固定在轨道的下部，使顶棚膜的两边略微高于支撑索，内部区域与支撑索匹配，并利用隐藏在轨道内的牵引绳从内部拉动牵引环，使顶棚膜折叠或者展开，使大跨度建筑具有露天功能，功能多样，为大跨度建筑提供了新的应用领域。

附图说明

图1为本发明的开启状态示意图。

图2为本发明的闭合状态示意图。

图3为本发明的正视图。

图4为本发明的俯视图。

图5为扣环与轨道的装配结构示意图。

图6为扣环与轨道的另一种装配结构示意图。

图7为牵引绳和挡套的结构示意图。

图8为轨道的另一种结构示意图。

图9为集水槽的结构示意图。

图中的标号为：1为塔柱，101为承重索，102为锚固桩，2为稳定柱，21为中部稳定柱，3为分布柱，4为顶棚膜，41为固定段，42为折叠段，5为滑道，51为固定杆，52为固定座，53为固定螺栓，54为支撑柱，6为纬向稳定索，7为径向分布索，8为加强杆，9为锚固主体，10为分布主体，11为扣环，12为下缺口，13为上缺口，14为牵引杆，15为牵引环，16为牵引绳，17为挡套， 18为集水槽19为固定板，20为磁铁，21为铁块。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

实施例1：本实施例旨在提供一种可开合索膜屋顶结构，主要用于大跨度建筑，针对现有的大跨度建筑，其顶棚膜不具有开合功能，功能单一，基于此，本实施例涉及一种可开合索膜屋顶结构，使大跨度建筑的顶棚膜具有开合功能，使大跨度建筑具有露天场馆和室内场馆两种模式。

如图1所示，一种可开合索膜屋顶结构，包括支撑柱、支撑索、轨道、扣环11和顶棚膜4；其中支撑柱包括分布在同一圆周上的塔柱1、稳定柱2和分布柱3，塔柱1作为锚固主体9设置在中部，并通过承重锁101锚固在地面上，如图2中所示承重锁101通过锚固桩102固定在地面上，分布柱3和稳定柱2间隔设置在塔柱1的两侧，从而在锚固主体的两侧形成关于锚固主体9中心线对称的分布主体10，本实施例中塔柱1、稳定柱2和分布柱3作为固定基础，其沿竖向固定在地面上，且塔柱、稳定柱和分布柱的管径依次缩小，且均为圆管结构。

如图4中所示，塔柱1、稳定柱2和分布柱3设置在同一圆周上，具体设置方式中，四根塔柱1设置在矩形的四角，并位于该圆周的中部，即本实施例与半圆为单位，半圆的两端为塔柱1，分布柱3和稳定柱2交替设置在该半圆单位上，从结构上区分，本实施例将锚固主体9为矩形区域，分布主体10为扇形区域并位于锚固主体的两侧，且对称设置。

利用纵横交错的柔性钢索布成网状，通过承重索、稳定索以及分布索进行力的传导，钢索受力均匀，其中承重索为主缆，起到主要承重的作用，稳定索为次揽，起到分担承重的作用，分布索主要是根据项目工程中对形状、空间造型设计的要求，利用分布索进行空间分隔，满足多种造型展现对建筑结构的需求。

本实施例中支撑索包括纬向稳定索6和径向分布索7，纬向稳定索6连接两对称侧的稳定柱2，径向分布索7连接两对称位置的塔柱1和分布柱2，并与纬向稳定索6交叉形成网状的支撑索；本实施例分布索连接两对称位置的分布柱上和两对称位置的塔柱上，上述结构中旨在将主体结构设置为中心对称结构，以便于搭设顶棚膜，为顶棚膜的折叠提供基础。

为实现折叠功能，本实施例如图6中所示，轨道包括固定杆51和滑道5所述固定杆51固定在滑道5的底部，滑道5与支撑柱的分布形状适配，并通过固定杆51固定在支撑柱54的上部；具体的固定方式中如图8中所示，固定杆设置为固定座52，固定座52为支撑柱54的上部匹配，并通过固定螺栓固定连接，本实施例中支撑柱54的上端可以为方形结构，避免发生转动。

本实施例将扣环11匹配套装在滑道5上，并在其下部设置有能避让固定杆的下缺口12，顶棚膜4包括两块对称的半膜，两半膜均包括固定段41和折叠段42，固定段41位于外侧，其周边固定在支撑柱或者轨道上，折叠段42的外周固定在扣环的外侧，其内侧对接边为中部凸出的弧形结构，此结构中，折叠段42的外侧首先移动，然后带动对接面的中部移动，为了确保对接效果，本实施例中两半膜的中部区域间距要比两侧面的间距短，使中部区域最先对接，然后由中部向两边缓慢闭合其他部位。

为了加强整体结构，本实施例在实施时将分布柱3、稳定柱2和塔柱1之间设置有加强杆8；滑道5的实施方式可以为圆柱形或者燕尾形结构，且扣环11与滑道5的形状适配。

由此，本实施例结构新颖，将主体结构设置为中心对称结构，并塔柱、分布柱和稳定柱的上部设置有轨道，在轨道上设置有扣环，支撑索固定在轨道的下部，使顶棚膜的两边略微高于支撑索，内部区域与支撑索匹配，并利用隐藏在轨道内的牵引绳从内部拉动牵引环，使顶棚膜折叠或者展开，使大跨度建筑具有露天功能，功能多样，为大跨度建筑提供了新的应用领域。

实施例2：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对两半膜的对接处的结构进一步说明。

本实施例中两半膜的对接处位于中部的纬向稳定索处，中部的纬向稳定索固定在中部稳定柱21上，所述中部稳定柱21比两侧的分布柱高，使两半膜在对接处形成凸起的拱顶。

本实施例增高了中部稳定柱的高度，使两半膜在对接处具有较高的地势，避免雨水在此处汇集，并沿顶棚膜流淌至外部。

实施例3：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例提供了用于牵引扣环11的牵引机构。

本实施例增加了用于牵引扣环的牵引机构，牵引机构包括卷扬机、牵引绳16、牵引环15、牵引杆14和挡套17，牵引绳16的两端与卷扬机连接，滑道5的上部设置有上缺口13，牵引杆14固定在扣环11内，并从上缺口13处进入滑道5内，所述牵引环15固定在牵引杆14的底部，牵引绳16间隔设置有挡套17，牵引绳16套装在牵引环15内，且相邻的两个牵引环之间均设置有挡套17。

并在具体实施时，上缺口13与下缺口12对应，即上缺口13与下缺口12在同一条竖线上，且该竖线通过圆形滑道5的圆心；。

本实施例中利用卷扬机对牵引绳进行牵引，使牵引绳在牵引环内滑动，利用挡套阻挡牵引环，使牵引环被牵引；本实施例在具体实施时，牵引绳位于滑道的内部，使牵引绳能隐藏在滑道内，并套装在牵引环上，简化了整体结构，避免在外部增设牵引绳和导向组件，结构紧凑，确保牵引过程中始终给牵引环提供沿着轨道方向的牵引力，利用牵引绳上的挡套在牵引过程中拖动牵引环连通扣环沿滑道滑动，提高牵引的流畅度。

实施例4：本实施例与实施例3基本相同，其区别在于：本实施例对挡套的设置位置进一步说明。

本实施例中顶棚膜4在拉直状态下，挡套17与牵引环15的距离依次增大或减少。

如图7中所示，本实施例中顶棚膜4在拉直状态，牵引环15为等间距设置，挡套17位于两相邻的牵引环15之间，随着牵引的进行，第一个挡套首先驱动第一牵引环，行走一定时间后，第二挡套开始驱动第二牵引环，依次进行，即本实施例中牵引力随着牵引的进行依次增加，并在展开时反向进行，也是逐步将牵引环依次增多的方式展开。

实施例5：本实施例与实施例1基本相同，其区别在于：本实施例对面对雨水天气，在两半膜的对接处设置了集水槽。

本实施例中两半膜在闭合状态的对接处底部设置有集水槽18，集水槽18位于支撑索的下部，其上侧面与支撑索的表面匹配，集水槽固定在稳定索上，其两端固定在稳定柱上。

如图9中所示，本实施例中所述集水槽18上部设置有固定板19，固定板19上设置间隔设置有磁铁20，两半膜的对接处对应间隔设置有铁块21，使两半膜移动至极限位置时，磁铁能将顶棚膜的对接边固定在固定板上，固定板的内部呈弧形的导流板，使集水槽将两半膜处的雨水收集，并导流至外侧。

Claims (9)

1.一种可开合索膜屋顶结构，其特征在于：包括支撑柱、支撑索、轨道、扣环和顶棚膜；所述支撑柱包括分布在同一圆周上的塔柱、稳定柱和分布柱，所述塔柱作为锚固主体设置在中部，并通过承重锁锚固在地面上，所述分布柱和稳定柱间隔设置在塔柱的两侧，从而在锚固主体的两侧形成关于锚固主体中心线对称的分布主体，所述支撑索包括纬向稳定索和径向分布索，所述纬向稳定索连接两对称侧的稳定柱，所述径向分布索连接两对称位置的塔柱和分布柱，并与纬向稳定索交叉形成网状的支撑索；所述轨道包括固定杆和滑道，所述固定杆固定在滑道的底部，所述滑道与支撑柱的分布形状适配，并通过固定杆固定在支撑柱的上部；所述扣环匹配套装在滑道上，并在其下部设置有能避让固定杆的下缺口，所述顶棚膜包括两块对称的半膜，两半膜均包括固定段和折叠段，固定段位于外侧，其周边固定在支撑柱或者轨道上，折叠段的外周固定在扣环的外侧，其内侧对接边为中部凸出的弧形结构。

2.根据权利要求1所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：所述两半膜的对接处位于中部的纬向稳定索处，所述中部的纬向稳定索固定在中部稳定柱上，所述中部稳定柱比两侧的分布柱高，使两半膜在对接处形成凸起的拱顶。

3.根据权利要求1所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：还包括用于牵引扣环的牵引机构，所述牵引机构包括卷扬机、牵引绳、牵引环、牵引杆和挡套，所述牵引绳的两端与卷扬机连接，所述滑道的上部设置有上缺口，牵引杆固定在扣环内，并从上缺口处进入轨道内，所述牵引环固定在牵引杆的底部，牵引绳间隔设置有挡套，牵引绳套装在牵引环内，且相邻的两个牵引环之间均设置有挡套。

4.根据权利要求3所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：所述上缺口与下缺口对应。

5.根据权利要求3所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：所述顶棚膜在拉直状态下，挡套与牵引环的距离依次增大或减少。

6.根据权利要求1所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：所述两半膜在闭合状态的对接处底部设置有集水槽，集水槽位于支撑索的下部，其上侧面与支撑索的表面匹配。

7.根据权利要求6所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：所述集水槽固定在稳定索上，其两端固定在稳定柱上。

8.根据权利要求1所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：相邻的分布柱、稳定柱和塔柱之间设置有加强杆。

9.根据权利要求1所述的可开合索膜屋顶结构，其特征在于：所述滑道为圆柱形或者燕尾形结构，所述扣环与滑道的形状适配。

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