具有固定支座的徑向伸縮網架的製作方法
2023-05-29 14:35:46
專利名稱：具有固定支座的徑向伸縮網架的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種網架結構，尤其是一種具有固定支座的徑向伸縮網架。
背景技術：
在過去的幾十年中，各國學者們提出了許多大跨度開合屋蓋結構體系的概念，其中一些已經在網球場館、遊泳場館和田徑場館等大型體育場館的開合屋蓋中得到應用。美國工程師霍伯曼(Hoberman)從上世紀80年代後期開始致力於開合結構的研究與設計，主要偏重於開合結構的應用。Hoberman在他的專利中提出了一種由Hoberman單元構成的徑向伸縮網架[2]。Hoberman單元是由相等的兩段彎折的角梁單元通過剪式鉸在中部連接而成，當兩個角梁單元繞著中間的剪式鉸轉動的時候，梁端的夾角始終保持不變。利用這個性 質可以將n個相同的Hoberman單元連接起來組成閉合環形連杆機構。然而，這種基於Hoberman剪式單元的徑向伸縮網架的所有節點，在體系的運動過程中會有較大的徑向位移。當把徑向伸縮網架作為開合屋蓋結構時，一般開合屋蓋都是支撐在固定結構上的，這些節點的徑向位移給屋蓋結構下部支承體系的設計帶來了很大的困難。
發明內容為了克服現有徑向伸縮網架技術的缺陷，本實用新型提供了一種具有固定支座的徑向伸縮網架，該結構作為開合屋蓋時，不僅能滿足建築對屋蓋開合的各項功能要求，還具有設計和施工方便等優點，能較好地滿足中小跨度建築對屋蓋開合功能的要求。為了達到上述目的，本實用新型採用了如下技術方案一種具有固定支座的徑向伸縮網架，包括霍伯曼徑向伸縮網架，其特徵在於在所述的霍伯曼徑向伸縮網架的外部設有環形連杆機構，所述的環形連杆機構包括由首尾連接的與所述霍伯曼徑向伸縮網架外部節點個數相同的直杆，該直杆的兩端與支座固定連接，在相鄰兩直杆的連接點上鉸接一邊杆，該邊杆的另一端鉸接在所述的霍伯曼徑向伸縮網架外部節點上，在所述的霍伯曼徑向伸縮網架外部節點上還鉸接有一連杆，該連杆的另一端則與一末杆鉸接，末杆的另一端則鉸接在所述的直杆的中二分之一處。所述的徑向伸縮網架為單層網格、雙層網格或多層網格。所述的徑向伸縮網架的形狀為圓形或正多邊形。本實用新型的有益效果是，本實用新型由徑向伸縮網架進行伸縮，實現屋蓋的開合，並通過正n邊形杆上的內置平行四邊形連杆機構與徑向伸縮網架相連，而在屋蓋的開合過程中，位於徑向伸縮網架外的正n邊形杆始終處於靜止狀態，因此，開合屋蓋結構的正n邊形杆上的支撐點在徑向開啟屋蓋結構運動過程中沒有徑向運動，從而使得支承條件簡單；而且其構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的建築。
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以下結合附圖及實施例對本實用新型進一步詳細說明圖I是本實用新型結構示意圖。圖2是內部徑向伸縮網架閉合狀態示意圖。圖3是內部徑向伸縮網架運動過程示意圖。圖4是平行剪式單元示意圖。圖5是折杆剪式單元示意圖。圖6是折杆剪式單元組成環向連杆機構示意圖。圖7是外部環形連杆機構中四連杆機構示意圖。 圖8是外部環形連杆機構示意圖。圖9是外部環形連杆機構運動過程示意圖。圖10是徑向開啟屋蓋結構運動過程示意圖。
具體實施方式
一種具有固定支座的徑向伸縮網架，包括霍伯曼徑向伸縮網架，在徑向伸縮網架的外部設有環形連杆機構，所述的環形連杆機構包括由首尾連接的n根直杆I構成的正n邊形杆，n不小於3且不大於720，在每根直杆I上分別設有連杆機構單元，所述的連杆機構單元由內置平行四邊形機構組成，所述直杆I的兩端與支座固定連接，所述的內置平行四邊形機構由固定杆、邊杆2、連杆3及末杆4組成,且固定杆為二分之一直杆，固定杆的一端與邊杆2的一端轉動連接，邊杆2的另一端與連杆3的一端轉動連接，連杆3的另一端與末杆4的一端轉動連接，末杆4的另一端與固定杆的另一端轉動連接，並且，在結構完全閉合狀態時，所述邊杆2的延長線通過正n邊形杆的中心，在環形連杆機構中，每個內置平行四邊形機構連杆的任意一端分別與徑向伸縮網架最外圈上的節點對應轉動連接，在本實施例中，所述的徑向伸縮網架可以通過其最外圈所有節點分別與連杆機構單元連接，也可以通過其最外圈部分節點分別與連杆機構單元連接，但至少含有3個均勻分布的連接節點；所述的徑向伸縮網架為單層網格或雙層網格或多層網格；所述的徑向伸縮網架的形狀可以為圓形或多邊形。下面參照說明書附圖，對本實用新型的具體實施方式
作出更為詳細的說明如圖I所示，具有固定支座的徑向伸縮網架包括內部平面網格體系和外部環形連杆機構。內部平面網格體系通過其最外圈所有或者部分節點與外部環形連杆機構相鉸接。內部平面網格體系的形狀可以為圓形或多邊形。本實例的形狀為圓形，如圖I 圖11所示。其內部網格為Hoberman連杆機構(詳見US Patent 5，024，031，1991年，徑向伸縮網架結構 Radial expans ion/retract ion truss structure [P].),圖 2 和 3 分別為其閉合狀態和部分開啟狀態示意圖。目前應用最為廣泛的剪式單元是如圖4所示的平行剪式單元。從幾何學角度來考慮，這類剪式單元的每對連杆通過中間的一個銷接節點相連，每對連杆僅能繞垂直與該對連杆所在平面的軸線作相對轉動，而其它自由度完全受到了限制；同時剪式單元間的連接是通過單元端部節點鉸接實現。該單元在運動過程中其端部節點的連線保持平行。美國工程師Hoberman對剪式單元進行改進，提出了折杆剪式單元，它是由相等的兩根彎折角梁單元通過銷接節點在中部連接，當兩個角梁單元繞著中間的銷接節點轉動時，梁端部節點連線的夾角保持不變，如圖5所示。由於該單元在運動過程中端部節點連線的夾角保持不變，可以在環向複製多個折杆剪式單元，從而形成閉合環形連杆機構，如圖6所示。將圖6所示的兩折杆網格可以沿徑向擴展為多折杆網，其運動特性將保持不變，如圖3所示的每根梁為五折杆。但是該連杆機構的缺點是在運動過程中其所有節點均產生一定的徑向位移，尤其當最外圈節點產生徑向位移時，該屋蓋體系的支承條件的確立將變得十分複雜。為此，本實用新型提出了一種具有固定節點的外環連杆機構，用於和支座連接。外部環形連杆機構的形成過程如下本實施例的外部連杆機構包括16根直杆首尾相連組成的正16邊形杆，以及每根直杆上設置的內置平行四邊形機構。由於結構為極線對稱結構，取其中一個單元分析，如圖7所示，AB⑶為一四連杆機構，其中杆件AB穿過正16邊形的中心。利用結構的極對稱性， 鏡像可以得到如圖8所示的體系，即為外部連杆機構，其運動後的示意如圖9所示。將內部Hoberman連杆機構的最外圈節點與圖8所示的B、E等內圈節點相連，即可得到具有固定支座的徑向徑向伸縮網架，如圖I所示。其運動過程中結構的示意圖如圖10所示。
權利要求1.一種具有固定支座的徑向伸縮網架，包括霍伯曼徑向伸縮網架，其特徵在於在所述的霍伯曼徑向伸縮網架的外部設有環形連杆機構，所述的環形連杆機構包括由首尾連接的與所述霍伯曼徑向伸縮網架外部節點個數相同的直杆(1)，該直杆(I)的兩端與支座固定連接，在相鄰兩直杆(I)的連接點上鉸接一邊杆(2)，該邊杆(2)的另一端鉸接在所述的霍伯曼徑向伸縮網架外部節點上，在所述的霍伯曼徑向伸縮網架外部節點上還鉸接有一連杆(3)，該連杆(3)的另一端則與一末杆(4)鉸接，末杆(4)的另一端則鉸接在所述的直杆(I)的中二分之一處。
2.根據權利要求I所述的具有固定支座的徑向伸縮網架，其特徵在於，所述的徑向伸縮網架為單層網格、雙層網格或多層網格。
3.根據權利要求I所述的具有固定支座的徑向伸縮網架，其特徵在於，所述的徑向伸縮網架的形狀為圓形或正多邊形。
專利摘要本實用新型公開了一種具有固定支座的徑向伸縮網架，包括霍伯曼徑向伸縮網架，在所述的霍伯曼徑向伸縮網架的外部設有環形連杆機構，環形連杆機構包括由首尾連接的與所述霍伯曼徑向伸縮網架外部節點個數相同的直杆，該直杆的兩端與支座固定連接，在相鄰兩直杆的連接點上鉸接一邊杆，該邊杆的另一端鉸接在所述的霍伯曼徑向伸縮網架外部節點上，在霍伯曼徑向伸縮網架外部節點上還鉸接有一連杆，該連杆的另一端則與一末杆鉸接，末杆的另一端則鉸接在所述的直杆的中二分之一處。本實用新型由徑向伸縮網架進行伸縮，並通過環形連杆機構連接於支撐，從而使得支承條件簡單；而且其構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的建築。
文檔編號E04B7/16GK202577709SQ201220084520
公開日2012年12月5日 申請日期2012年3月8日 優先權日2012年3月8日
發明者蔡建國, 馮健 申請人:東南大學