[发明专利]一种滑动索驱动的可展索穹顶结构

说明书

本发明公开了可展结构和索穹顶结构技术领域的一种滑动索驱动的可展索穹顶结构，包括p(p3)段外竖杆、p段内竖杆、2p段外脊索、2p段外斜索、2p段内脊索、2p段内斜索、p段外环索、p段内环底索、p段内环顶索等9类构件以及p个外环顶节点、p个外环底节点、p个内环顶节点、p个内环底节点、p个固定节点等5类节点构成；各组环索、斜索、脊索被均匀划分为3段等长的滑动索，每段滑动索中部与节点处通过滑轮连接，两端与节点铰接；结构关于正多边形法线呈旋转对称，旋转角为2π/p；每根滑动索通过索长调节装置，改变结构形状，实现折叠与展开，满足不同的建筑屋盖开口要求，结构和控制方式简单，且结构具有较高的收纳比。

技术领域

本发明涉及索穹顶结构与可展结构技术领域，具体为一种滑动索驱动的可展索穹顶结构。

背景技术

索穹顶结构受力合理，结构效率高，而且集新材料、新技术、新工艺于一身，代表了当前空间结构发展的最高水平。此种结构形式是学术界和工程界的热点，其用钢指标优异、结构轻柔、造型美观富于艺术感等优点使其成为许多大跨度体育场馆的建筑形式。可展结构依赖其灵活多变的特性，使得建筑在使用需求、环境变化等方面的适应性显著增强，大大提高了建筑的功能性，更能满足不同的人类活动形式，给使用者带来更为舒适、美好和满足的感受。

传统的索穹顶结构的研究与应用多停留在静态建筑结构的领域，仅有《一种葵花型可展剪式环撑索穹顶结构》《一种肋环型可展剪式环撑索穹顶结构》这两项专利将索穹顶结构与可展结构相结合，但这两种结构要实现折叠与展开需要对所有拉索长度进行调控，控制的复杂度较大。为降低可展索穹顶的控制难度，减少索长调节装置的个数，将传统的拉索改进为滑动索，提出一种滑动索驱动的可展索穹顶结构。

发明内容

本发明的目的是提供一种结构新颖、可调节开口大小的滑动索驱动的可展索穹顶结构。

为实现上述目的，本发明提供技术方案：

一种滑动索驱动的可展索穹顶结构，包括p段外竖杆、p段内竖杆、2p段外脊索、2p段外斜索、2p段内脊索、2p段内斜索、p段外环索、p段内环底索、p段内环顶索九类构件以及p个外环顶节点、p个外环底节点、p个内环顶节点、p个内环底节点、p个固定节点五类节点，其中p3；所述的可展索穹顶结构关于正多边形法线呈旋转对称，旋转角为2π/p；每根滑动索上均设置有索长调节装置，通过调节滑动索长度来改变索穹顶结构的形状，实现索穹顶结构的折叠与展开；

所述的外竖杆和内竖杆分别沿圆周均匀分布；所有的环索、斜索、脊索分别被均匀划分为三段等长的滑动索，每段滑动索的中部在相应节点处通过滑轮连接，每段滑动索的两端与相应节点铰接；

所述的固定节点沿圆周均匀分布，垂直高度相同，位于索穹顶结构的最外侧，每一个固定节点分别与两段外斜索和两段外脊索相连；

所述的外环顶节点、外环底节点、内环顶节点、内环底节点为自由节点，所述自由节点的坐标在折叠与展开过程中动态变化；所述的外环顶节点位于外竖杆的顶端，每一个外环顶节点分别与两段外脊索、两段内脊索和两段内斜索相连；所述的外环底节点位于外竖杆的底端，每一个外环底节点分别与两段外斜索和两段外环索相连；所述的内环顶节点位于内竖杆的顶端，每一个内环顶节点分别与两段内环顶索和两段内脊索相连；所述的内环底节点位于内竖杆的底端，每一个内环底节点分别与两段内环底索和两段内斜索相连。

与现有技术相比，本发明的有益效果：

1、本发明提供了一种滑动索驱动的可展索穹顶结构，由通长的拉索、竖直的压杆和带滑轮的节点构成，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。

2、结构可以通过拉索的长度变换，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，大大提高了结构的功能性，更能满足不同的人类活动形式。

附图说明

图1是本发明的主视图；