[实用新型]径向开合屋盖结构

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种屋盖结构,尤其是一种开合屋盖结构。

背景技术

在过去的几十年中，各国学者们提出了许多大跨度开合屋盖结构体系的概念，其中一些已经在网球场馆、游泳场馆和田径场馆等大型体育场馆的开合屋盖中得到应用^[1]。美国工程师Hoberman从上世纪80年代后期开始致力于开合结构的研究与设计，主要偏重于开合结构的应用，他的代表作品是Iris Dome^[2-4]。Iris Dome是基于Hoberman单元构成的，它是由相等的两段弯折的角梁单元通过剪式铰在中部连接而成，当两个角梁单元绕着中间的剪式铰转动的时候，梁端的夹角始终保持不变。利用这个性质可以将n个相同的Hoberman单元连接起来组成闭合环形连杆机构。

然而，这种基于Hoberman剪式单元的径向可开合式屋盖体系的所有节点，在体系的运动过程中会有较大的径向位移，从而给屋盖结构下部支承体系的设计带来了很大的困难。

1.         Ishii K. Structural design of retractable roof structures [M]. WIT Press, Southampton, Boston, 2000.

2.         Hoberman C. Reversibly expandable doubly-curved truss structures [P]. US Patent 4,942,700, 1990.

3.         Hoberman C. Radial expansion/retraction truss structure [P]. US Patent 5,024,031, 1991.

4.         Hoberman C. Art and science of folding structures [J]. Sites, 1992, 24: 61-69.

实用新型内容

为了克服现有开合屋盖结构技术的缺陷,本实用新型提供了一种径向开合屋盖结构,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,能较好地满足中小跨度建筑对屋盖开合功能的要求。

为了达到上述目的,本实用新型采用了如下技术方案:

一种径向开合屋盖结构，包括：径向伸缩网架，在径向伸缩网架的外部设有单自由度环形连杆机构，所述的单自由度环形连杆机构包括由首尾连接的n根直杆构成的正n边形杆，n不小于3且不大于720，在每根直杆上分别设有连杆机构单元，所述的连杆机构单元由内置平行四边形机构和外置平行四边形机构组成，

所述的内置平行四边形机构由第一固定杆、第一边杆、第一连杆及第一末杆组成，且第一固定杆为二分之一直杆，第一固定杆的一端与第一边杆的一端转动连接，第一边杆的另一端与第一连杆的一端转动连接，第一连杆的另一端与第一末杆的一端转动连接，第一末杆的另一端与第一固定杆的另一端转动连接，

所述外置平行四边形机构由第二固定杆、第二边杆、第二连杆及第二末杆组成，且第二固定杆为剩余二分之一直杆，第二固定杆的一端与第二边杆的一端转动连接，第二边杆的另一端与第二连杆的一端转动连接，第二连杆的另一端与第二末杆的一端转动连接，第二末杆的另一端与第二固定杆的另一端转动连接，

并且，所述第一末杆的另一端与与第二末杆的另一端连接并形成折杆，第一边杆的延长线与第二边杆的延长线在屋盖完全闭合状态时相交于正n边形杆的中心，一对相邻连杆机构单元中一个连杆机构单元的第一边杆与相邻连杆机构单元中另一个连杆机构单元的第二边杆连接并形成一根直线型杆件，

在单自由度环形连杆机构中，至少有3个均匀分布的连杆机构单元中的第一连杆的任意一端分别与径向伸缩网架最外圈上的节点对应转动连接，且至少有1个连杆机构单元为驱动单元。

本实用新型的有益效果是，本实用新型由径向伸缩网架进行伸缩，实现屋盖的开合，而在屋盖的开合过程中，位于径向伸缩网架外的正n边形杆始终处于静止状态，因此，开合屋盖结构的正n边形杆上的支撑点在径向开启屋盖结构运动过程中没有径向运动，从而使得支承条件简单；本实用新型设置在正n边形杆上的单自由度环形连杆机构增加了和支座连接处结构的刚度，克服了传统折叠网架结构受力性能较差和刚度较弱的缺点；由于本实用新型利用单自由度环形连杆机构驱动屋盖的开合，减小了驱动装置的数量；而且其构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。

附图说明