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CN106245778B - 径向伸缩网壳结构 - Google Patents

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CN106245778B
CN106245778B CN201610829329.8A CN201610829329A CN106245778B CN 106245778 B CN106245778 B CN 106245778B CN 201610829329 A CN201610829329 A CN 201610829329A CN 106245778 B CN106245778 B CN 106245778B
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scissor
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蔡建国
吴森坤
冯健
陆栋
朱奕锋
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Southeast University
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Southeast University
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    • E04—BUILDING
    • E04B—GENERAL BUILDING CONSTRUCTIONS; WALLS, e.g. PARTITIONS; ROOFS; FLOORS; CEILINGS; INSULATION OR OTHER PROTECTION OF BUILDINGS
    • E04B1/00—Constructions in general; Structures which are not restricted either to walls, e.g. partitions, or floors or ceilings or roofs
    • E04B1/343—Structures characterised by movable, separable, or collapsible parts, e.g. for transport
    • E04B1/344—Structures characterised by movable, separable, or collapsible parts, e.g. for transport with hinged parts
    • E04B1/3442—Structures characterised by movable, separable, or collapsible parts, e.g. for transport with hinged parts folding out from a core cell

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  • Architecture (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Electromagnetism (AREA)
  • Civil Engineering (AREA)
  • Structural Engineering (AREA)
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Abstract

本发明公开了一种径向伸缩网壳结构，由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，环向链形剪式机构同心布置，径向链形剪式机构沿环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；环向链形剪式机构由多个对称剪式铰单元头尾相连成环形；径向链形剪式机构由多个非对称剪式铰单元头尾相连成线形；径向链形剪式机构与环向链形剪式机构通过非对称剪式铰单元的第二连杆端部与对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接。本发明网壳结构伸缩自由，伸缩率大；剪式铰单元的折叠方向为竖直面，使网壳结构具有较大的竖向刚度，而且构造合理、设计和施工简单，特别适合中小跨度的建筑。

Description

径向伸缩网壳结构
技术领域
本发明涉及一种网壳结构，尤其是一种具有径环向链形剪式机构的径向伸缩网壳结构。
背景技术
可展结构是近半个多世纪发展起来的一种新型结构，在宇航、建筑结构和军事工程等领域起着重要作用。可展结构的主要特征是具有两种稳定的构型：完全折叠状态和完全展开工作状态。在折叠状态时，结构收拢在某一特定形状，在外界驱动力的作用下，结构逐步展开，达到完全展开的工作状态，然后锁定为稳定状态。
可展剪式铰结构是一种基于剪式铰单元的空间结构，能够设计出丰富多彩的几何外形。这种结构完全折叠后成为紧密的捆状，充分展开固定后达到初始工作状态，能够覆盖较大的空间。同时整个结构可以在工厂成批生产，制作完成后折叠成捆状运输到工地展开使用；此外，这类结构极其便于拆迁。利用此特点，这种结构可以广泛应用于军事建筑、短期性建筑、体育场以及大剧院等大跨度空间结构中。
目前可展结构存在尺寸跨度小，杠件数量多，节点构造复杂的问题，并且结构刚度较差，稳定问题突出，不利于设计和施工。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种竖向刚度好、收缩率大且结构简单易于折叠的径向伸缩网壳结构。
为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是：
一种径向伸缩网壳结构，其特征在于，由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成，所述环向链形剪式机构同心布置，所述径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；所述环向链形剪式机构由多个对称剪式铰单元头尾相连成环形，所述对称剪式铰单元的折叠方向垂直所述圆环所在平面，每个对称剪式铰单元由两个长度相等的第一连杆在第一连杆的中部铰接而成，相邻两对称剪式铰单元的第一连杆之间在第一连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构由多个非对称剪式铰单元头尾相连成线形，每个非对称剪式铰单元由两个长度不等的第二连杆在第二连杆的中部铰接而成，相邻两非对称剪式铰单元的第二连杆之间在第二连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构与所述环向链形剪式机构通过所述非对称剪式铰单元的第二连杆端部与所述对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接。
所述径向链形剪式机构在所述圆环上均匀布置，所述环向链形剪式机构在圆环的径向上等距布置。
所述环向链形剪式机构的个数为3～10个，所述径向链形剪式机构的个数为10～40个。
所述第一连杆为直杆。
所述第一连杆为平面直杆。
所述第二连杆为直杆。
所述第二连杆为平面直杆。
当网壳结构处于闭合状态时，径环向链形剪式机构收缩成捆状，便于运输；当网壳结构展开时，径向和环向链形剪式机构同步伸展，直到完全展开，锁定后成为稳定状态。
有益效果：本发明由径环向链形剪式机构同步伸缩实现网壳结构的开合，从而使得网壳结构伸缩自由，伸缩率大，而且其构造合理、设计和施工简单，剪式铰单元的折叠方向为竖直面，使网壳结构具有较大的竖向刚度，特别适合中小跨度的建筑。
附图说明
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明：
图1是本发明网壳结构示意图。
图2是网壳结构环向链形剪式机构示意图。
图3是网壳结构径向链形剪式机构示意图
图4是网壳结构的径环向链形剪式机构铰接示意图。
图5是组成环向链形剪式机构的对称剪式铰单元示意图。
图6是组成径向链形剪式机构的非对称剪式铰单元示意图。
具体实施方式
下面参照说明书附图，对本发明作出更为详细的说明：
如图1所示，一种径向伸缩网壳结构1。径向伸缩网壳结构1是由3个环向链形剪式机构2和16个径向链形剪式机构4组成。其中，环向链形剪式机构2由48个对称剪式铰单元3组成，环向链形剪式机构2沿径向均匀间隔布置；径向链形剪式机构4由12个非对称剪式铰单元5组成，径向链形剪式机构4沿环向均匀间隔布置。
如图2所示，环向链形剪式机构由48个对称剪式铰单元头尾连接成环，相邻两对称剪式铰单元之间在第一连杆的端部铰接；
如图3所示，径向链形剪式机构由12个非对称剪式铰单元连接而成，相邻两非对称剪式铰单元之间在第二连杆的端部铰接；
如图4所示，径环向链形剪式机构的连接节点构成如下：环向链形剪式机构2和径向链形剪式机构4通过剪式铰单元连杆端部铰节点6连接。由此，通过该铰节点的作用，实现网壳结构开合过程中径向链形剪式机构和环向链形剪式机构的同步伸缩。
如图5所示的组成环向链形剪式机构的对称剪式铰单元是目前应用最为广泛的平行剪式铰单元。对称剪式铰单元的第一连杆长度相等，且通过第一连杆中间的一个销接节点相连，连杆仅能绕垂直与该对连杆所在平面的轴线作相对转动，而其它自由度完全受到了限制；同时对称剪式铰单元间的连接是通过第一连杆端部铰节点铰接实现。该单元在运动过程中其端部铰节点的连线保持平行。
如图6所示的组成径向链形剪式机构的非对称剪式铰单元是目前应用最为广泛的平行剪式铰单元。所述非对称剪式铰单元的第二连杆长度不相等，且通过第二连杆中间的一个销接节点相连，连杆仅能绕垂直与该对连杆所在平面的轴线作相对转动，而其它自由度完全受到了限制；同时非对称剪式铰单元间的连接是通过第二连杆端部铰节点铰接实现。该单元在运动过程中其端部铰节点的连线保持平行。

Claims (4)

1.一种径向伸缩网壳结构，其特征在于，由两个以上的环向链形剪式机构和两个以上的径向链形剪式机构组成；所述环向链形剪式机构同心布置，所述径向链形剪式机构沿所述环向链形剪式机构形成的圆环的径向布置；所述环向链形剪式机构由多个对称剪式铰单元头尾相连成环形，所述对称剪式铰单元的折叠方向垂直所述圆环所在平面，每个对称剪式铰单元由两个长度相等的第一连杆在第一连杆的中部铰接而成，相邻两对称剪式铰单元的第一连杆之间在第一连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构由多个非对称剪式铰单元头尾相连成线形，每个非对称剪式铰单元由两个长度不等的第二连杆在第二连杆的中部铰接而成，相邻两非对称剪式铰单元的第二连杆之间在第二连杆的端部铰接；所述径向链形剪式机构与所述环向链形剪式机构通过所述非对称剪式铰单元的第二连杆端部与所述对称剪式铰单元的第一连杆端部铰接实现连接；所述径向链形剪式机构在所述圆环上均匀布置，所述环向链形剪式机构在圆环的径向上等距布置。
2.根据权利要求1所述的径向伸缩网壳结构，其特征在于：所述环向链形剪式机构的个数为3～10个，所述径向链形剪式机构的个数为10～40个。
3.根据权利要求2所述的径向伸缩网壳结构，其特征在于：所述第一连杆为平面直杆。
4.根据权利要求2所述的径向伸缩网壳结构，其特征在于：所述第二连杆为平面直杆。
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