CN208965711U - 一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆及其连接节点 - Google Patents

Abstract

一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆及其连接节点，包括杆体，杆体为连续可弯曲的弹性杆件，杆体包括主体骨架，主体骨架的横截面外轮廓为圆形，主体骨架包括骨架杆和包覆管，包覆管包覆套在骨架杆的外侧，骨架杆在同一个包覆管内设置有至少一道，骨架杆为管状杆或实心杆，骨架杆和包覆管的制作材料为FRP、PC、PE、PPR、碳纤维、玻璃纤维或竹材。本实用新型结构轻盈，受力合理，造型美观，可具备互动性，应用范围广；可以通过使用不同的杆件材料，既可以用在更小规模上用于灯具设计，也可以在更大规模上用于建筑实际工程。

Description

一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆及其连接节点

技术领域

本实用新型涉及一种结构构件，特别是一种利用连续弹性杆件编织的复杂空间曲面的杆件及其连接节点。

背景技术

现有的空间曲面结构体系和建造方法一般包括：空间网壳结构、骨架结构、张拉膜结构、钢或混凝土壳体结构。目前现有的具有编织形态的结构均是钢材制成，即便其形态近似编织形态，但其本质还是钢结构体系，杆件采用钢材制成，自重仍然较重，材料运输不便，更不具有弹性和编织的特性，节点连接仍然焊接连接。同时这种钢结构的夜间造型无法改变，只能在底部支座上安装照明系统，然后向上对钢结构进行打光，造型单一。

实用新型内容

本实用新型的目的是提供一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆及其连接节点，要解决现有钢构件无法满足编织结构的弹性和编织的特性，自重仍然较重，材料运输不便，节点连接复杂，同时结构夜间造型单一的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：

一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆，包括杆体，所述杆体为连续可弯曲的弹性杆件，所述杆体包括主体骨架，所述主体骨架的横截面外轮廓为圆形，

所述主体骨架包括骨架杆和包覆管，包覆管包覆套在骨架杆的外侧，所述骨架杆在同一个包覆管内设置有至少一道，所述骨架杆为管状杆或实心杆，所述骨架杆和包覆管的制作材料为FRP、PC、PE、PPR、碳纤维、玻璃纤维或竹材，

所述主体骨架为双杆套合或多杆聚合，

双杆套合时，骨架杆为设有一道的第一骨架杆，

多杆聚合时，骨架杆为一组由小截面杆的第二骨架杆通过捆扎协同受力连接组成的大截面杆。

所述主体骨架为双杆套合，主体骨架的制作材料允许光线通过，所述杆体还包括与主体骨架连接为一体的发光装置，所述发光装置包括发光带，所述发光带穿入包覆管内与骨架杆固定连接。

所述第一骨架杆是管状杆，所述发光带穿入第一骨架杆内。

所述第一骨架杆是实心杆，所述发光带贴合固定在第一骨架杆的侧部。

所述发光带为LED灯带、光纤或EL冷光线。

一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆的连接节点，所述主体骨架分为组成编织结构体系曲面形态的编织杆和编织结构体系底部环形的起始边杆，所述连接节点包括两根编织杆、一根起始边杆和连接组件，所述编织杆与起始边杆均呈60度夹角，两根编织杆之间也呈60度夹角。

所述连接组件包括编织杆连接头、编织杆连接耳板、起始边杆连接头、起始边杆连接耳板和螺栓，

所述编织杆的端部设有编织杆连接头，所述编织杆连接头一部分插入包覆管内、与骨架杆固定连接，编织杆连接头的另一部分伸出包覆管，伸出包覆管的端部固定连接开有螺栓孔的编织杆连接耳板，编织杆连接耳板顺着骨架杆的方向设置；

所述起始边杆在杆件交汇的位置处分为两段，每段的端头设有一个起始边杆连接头，两个起始边杆连接头对接为一体，两个起始边杆连接头的一侧通长固定连接有一起始边杆连接耳板，起始边杆连接耳板垂直骨架杆的方向设置，该起始边杆连接耳板上对应设有两个螺栓孔，起始边杆连接耳板与两个编织杆连接耳板叠合并分别对齐螺栓孔，两部分螺栓孔通过螺栓固定连接，在杆件交汇的位置处、起始边杆的包覆管边缘上开有供起始边杆连接耳板通过的槽体。

与现有技术相比本实用新型具有以下特点和有益效果：

本实用新型创新的采用了力学性能优越的材料，可以将其应用到拓扑关系复杂、形态变化多样的复杂空间曲面结构，解决了现有施工复杂空间曲面结构体系材料加工困难，曲面形态实现程度低的技术问题，具体如下：

一、结构轻盈；

本实用新型的结构体系选取了力学性能优越的材料制成弹性杆件作为骨架结构，并对骨架结构进行截面优化，同时简化连接点设计。本实用新型使用弹性材料，整体结构重量较小，材料运输方便，结构的建造和移动都非常简便。

二、受力合理；

由于弹性杆件的受力与其变形具有一致性，根据设计方案建成曲面骨架结构后，杆件之间将根据受力情况进行微小变形，变形后整体形态变化不大，同时由于杆件在结构中相互平衡，整体受力更均匀合理，杆件连接简洁明确，传力清晰。同时采用弹性杆件进行建造，由于杆件的材质沿轴向是均匀的，因此在形成复杂空间曲面形态时，基本不存在扭转等问题。因此在通过弯曲杆件建造曲面形态时，不需对材料进行额外加工，只需根据节点信息把杆件进行两两连接即可，为以后施工简便打下基础。

三、造型美观，可具备互动性；

本实用新型的骨架结构在设计方案生成时，即具备其“编织”特征；骨架结构采用具有允许光线通过的透明或半透明的特征的弹性材料，具有造型简洁美观的特点，杆件采用双杆套合或者多杆聚合的形式，在骨架结构中加入发光装置，结构杆件与发光装置相结合，调节表皮透明度和位置，灯光效果可根据使用者的控制而产生变化，改变整体的空间围合效果灯光视觉效果强烈，具有良好的互动性。

四、应用范围广；

本实用新型可以通过使用不同的杆件材料，既可以用在更小规模上用于灯具设计，也可以在更大规模上用于建筑实际工程。

五、本实用新型还设计了与编织杆件相配合使用的连接节点，在实际使用时一般在工厂中整体预制好，现场可以直接通过螺栓进行连接加固，施工简便易行。

附图说明

下面结合附图对本实用新型做进一步详细的说明。

图1是本实用新型半球形骨架结构示意图。

图2是本实用新型实施例为双杆套合的一种横截面结构示意图。

图3是本实用新型实施例为双杆套合的另一种横截面结构示意图。

图4是本实用新型实施例为多杆聚合的横截面结构示意图。

图5是本实用新型图1 中A处节点连接方式横剖半个包覆管后的结构示意图。

附图标记：1－主体骨架、11－起始边杆、12－编织杆、2－包覆管、3－发光带、4－第一骨架杆、5－第二骨架杆、6－编织杆连接头、7－编织杆连接耳板、8－起始边杆连接头、9－起始边杆连接耳板、10－螺栓。

具体实施方式

参见图1所示，设计一种轮廓为半球形空间曲面编织结构体系，包括杆体，杆体通过杆体之间弯曲相互编织穿插、杆体之间各个连接点的连接形成自体成型网格状的骨架结构，杆体作为该骨架结构的受力构件以及空间曲面轮廓的形成构件。

所述杆体为连续可弯曲的弹性杆件，杆体包括主体骨架1，所述主体骨架1的横截面外轮廓为圆形。所述主体骨架包括骨架杆和包覆管2，包覆管2包覆套在骨架杆的外侧，所述骨架杆在同一个包覆管2内设置有至少一道，所述骨架杆为管状杆或实心杆，所述骨架杆和包覆管2的制作材料为FRP、PC、PE、PPR、碳纤维、玻璃纤维或竹材，

所述主体骨架为双杆套合或多杆聚合。

参见图2所示，所述主体骨架为双杆套合，骨架杆为设有一道的第一骨架杆4。主体骨架1的制作材料允许光线通过，所述杆体还包括与主体骨架连接为一体的发光装置，所述发光装置包括发光带3，所述发光带3穿入包覆管2内与骨架杆固定连接。所述发光带3为LED灯带、光纤或EL冷光线。

所述第一骨架杆4是管状杆，所述发光带3穿入第一骨架杆4内。

参见图3所示，与图2不同的是，所述第一骨架杆4是实心杆，所述发光带3贴合固定在第一骨架杆4的侧部。

参见图4所示，所述主体骨架为多杆聚合，骨架杆为一组由小截面杆的第二骨架杆5通过捆扎协同受力连接组成的大截面杆。

参见图5所示，以上这种复合杆的连接节点，所述主体骨架1分为组成编织结构体系曲面形态的编织杆12和编织结构体系底部环形的起始边杆11，所述连接节点包括两根编织杆12、一根起始边杆11和连接组件，所述编织杆12与起始边杆11均呈60度夹角，两根编织杆12之间也呈60度夹角。

所述连接组件包括编织杆连接头6、编织杆连接耳板7、起始边杆连接头8、起始边杆连接耳板9和螺栓10。

所述编织杆的端部设有编织杆连接头6，所述编织杆连接头6一部分插入包覆管2内、与骨架杆固定连接，编织杆连接头6的另一部分伸出包覆管2，伸出包覆管2的端部固定连接开有螺栓孔的编织杆连接耳板7，编织杆连接耳板7顺着骨架杆的方向设置。

所述起始边杆11在杆件交汇的位置处分为两段，每段的端头设有一个起始边杆连接头8，两个起始边杆连接头8对接为一体，两个起始边杆连接头8的一侧通长固定连接有一起始边杆连接耳板9，起始边杆连接耳板9垂直骨架杆的方向设置，该起始边杆连接耳板9上对应设有两个螺栓孔，起始边杆连接耳板9与两个编织杆连接耳板7叠合并分别对齐螺栓孔，两部分螺栓孔通过螺栓10固定连接，在杆件交汇的位置处、起始边杆的包覆管2边缘上开有供起始边杆连接耳板9通过的槽体。

Claims (7)

1.一种用于空间曲面编织结构体系的复合杆，包括杆体，其特征在于：所述杆体为连续可弯曲的弹性杆件，所述杆体包括主体骨架（1），所述主体骨架（1）的横截面外轮廓为圆形，

所述主体骨架包括骨架杆和包覆管（2），包覆管（2）包覆套在骨架杆的外侧，所述骨架杆在同一个包覆管（2）内设置有至少一道，所述骨架杆为管状杆或实心杆，所述骨架杆和包覆管（2）的制作材料为FRP、PC、PE、PPR、碳纤维、玻璃纤维或竹材，

所述主体骨架为双杆套合或多杆聚合，

双杆套合的骨架杆为设有一道的第一骨架杆（4），

多杆聚合的骨架杆为一组由小截面杆的第二骨架杆（5）通过捆扎协同受力连接组成的大截面杆。

2.根据权利要求1所述的用于空间曲面编织结构体系的复合杆，其特征在于：所述主体骨架（1）为双杆套合，主体骨架（1）的制作材料允许光线通过，所述杆体还包括与主体骨架连接为一体的发光装置，所述发光装置包括发光带（3），所述发光带（3）穿入包覆管（2）内与骨架杆固定连接。

3.根据权利要求2所述的用于空间曲面编织结构体系的复合杆，其特征在于：所述第一骨架杆（4）是管状杆，所述发光带（3）穿入第一骨架杆（4）内。

4.根据权利要求2所述的用于空间曲面编织结构体系的复合杆，其特征在于：所述第一骨架杆（4）是实心杆，所述发光带（3）贴合固定在第一骨架杆（4）的侧部。

5.根据权利要求2所述的用于空间曲面编织结构体系的复合杆，其特征在于：所述发光带（3）为LED灯带、光纤或EL冷光线。

6.一种根据权利要求1所述的用于空间曲面编织结构体系的复合杆的连接节点，其特征在于：所述主体骨架（1）分为组成编织结构体系曲面形态的编织杆（12）和编织结构体系底部环形的起始边杆（11），所述连接节点包括两根编织杆（12）、一根起始边杆（11）和连接组件，所述编织杆（12）与起始边杆（11）均呈60度夹角，两根编织杆（12）之间也呈60度夹角。

7.根据权利要求6所述的用于空间曲面编织结构体系的复合杆的连接节点，其特征在于：

所述连接组件包括编织杆连接头（6）、编织杆连接耳板（7）、起始边杆连接头（8）、起始边杆连接耳板（9）和螺栓（10），

所述编织杆的端部设有编织杆连接头（6），所述编织杆连接头（6）一部分插入包覆管（2）内、与骨架杆固定连接，编织杆连接头（6）的另一部分伸出包覆管（2），伸出包覆管（2）的端部固定连接开有螺栓孔的编织杆连接耳板（7），编织杆连接耳板（7）顺着骨架杆的方向设置；

所述起始边杆（11）在杆件交汇的位置处分为两段，每段的端头设有一个起始边杆连接头（8），两个起始边杆连接头（8）对接为一体，两个起始边杆连接头（8）的一侧通长固定连接有一起始边杆连接耳板（9），起始边杆连接耳板（9）垂直骨架杆的方向设置，该起始边杆连接耳板（9）上对应设有两个螺栓孔，起始边杆连接耳板（9）与两个编织杆连接耳板（7）叠合并分别对齐螺栓孔，两部分螺栓孔通过螺栓（10）固定连接，在杆件交汇的位置处、起始边杆的包覆管（2）边缘上开有供起始边杆连接耳板（9）通过的槽体。