[发明专利]平板式开合屋盖结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种开合屋盖结构，特别是一种平板式开合屋盖结构。

背景技术

开合屋盖是在建筑理念中引入可展结构思想的结果，是现代体育建筑的一个主要发展趋势，它越来越受到人们的青睐。我国在最近十几年兴起了建造开合结构的热潮，小规模的开合式屋顶建筑已经有数十座，目前运行状况良好，大型开合结构的建造也有了一定的成就。但国内外现已建成的数百座开合屋盖建筑结构形式和开合机理较为简单，而且开合屋盖的研究滞后于工程实践状态。

近年来，国际上有一些学者将折叠板壳结构和开合屋盖结合起来，形成了一种新的开合屋盖形式。其折叠板壳形式一般来源于折纸艺术。加州理工学院Pellegrino教授等提出了一种基于球形四连杆机构的开合屋盖结构，其屋面材料为轻质材料，这样可以减轻自重；而该体系的缺点是由于各个单元之间存在不相容性，所以为在运动过程中其应力较大；而且体系中各个单元是独立的，其自由度较多，其运动控制依赖与板壳结构下部的剪式单元。

发明内容

为了克服现有板壳式开合屋盖结构的缺陷,本发明提供了一种平板式开合屋盖结构, 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,本发明采用了如下技术方案:

一种平板式开合屋盖结构，其特征在于：由多榀四块平板组成的四连板机构沿屋盖长度方向相互连接构成，所述的四连板机构由第一平板、第二平板、第三平板及第四平板组成，所述的第一平板、第二平板、第三平板以及第四平板形状均为长方体，所述的第四平板的第一侧面和第一平板的第一侧面通过公共边滚动节点连接，所述的第二平板的第一侧面和第三平板的第一侧面通过其公共边滚动节点连接，在第一平板与第一侧面相交的第二侧面中部设置有一第一中部铰，所述的第二平板与第一侧面相交的第二侧面也连接在所述的第一中部铰上，在第四平板与第一侧面相交的第二侧面中部设置有一第二中部铰，所述的第三平板与第一侧面相交的第二侧面也连接在所述的第二中部铰上。

一个四连板机构的第一平板和相邻四连板机构的第四平板滚动节点连接，且其第二平板和相邻四连板机构的第三平板也是滚动节点连接；

位于端部的一榀四连板机构的第一平板的两个端点与屋盖支撑结构铰接，其余各榀四连板机构第一平板和第四平板的交线的两个端点与屋盖支撑结构滑动连接。

一个四连板机构的第一平板和相邻四连板机构的第四平板两平板的连接面为圆弧形面，且其第二平板和相邻四连板机构的第三平板两平板的连接面也为圆弧形面。

所述的第一平板和第四平板之间、所述的第二平板和第三平板之间存采用滚动节点连接，该滚动节点包括两个固定端和中间的柔性连接段，两个固定端分别连接在第一平板和第四平板上或第二平板和第三平板上。

所述的四连板机构的第一平板和第四平板位于屋盖支撑结构的内侧，第二平板和第四平板位于屋盖支撑结构的外侧。

所述的平板可以是钢结构、混凝土结构或者木结构。

所述的平板可以是相同截面的或者变截面的。

本发明的有益效果是，本发明由四连板机构组合而成，在屋盖开合过程中，各个四连板机构之间是运动相容的，不会产生额外的内力，其受力性能优越；而且本发明的平板式开合屋盖机构为单自由度体系，减小了屋盖驱动装置的数量；采用滚动节点连接相邻平板，可以避免运动过程中相邻构件的碰撞，增大了四连板机构的运动行程，从而提高了开合屋盖的收缩率；另外，由于本发明构成的构件数远少于一般的折叠网格结构，因此给人们一种简洁明快的效果，克服了网格结构感观上杆件繁多凌乱的缺点；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

下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明：

图1是平板式开合屋盖结构示意图。

图2是四连板机构基本单元示意图。

图3是第一平板和第二平板连接侧视图。

图4是第一平板和第二平板连接俯视图。

图5是典型销接节点示意图。

图6是考虑拓扑干涉的四连杆设计示意图 其中（a）为侧视图，（b）为俯视图。

图7是滚动节点运动过程示意图。

图8是滚动节点制作示意图一。

图9是滚动节点制作示意图二。

具体实施方式

下面参照说明书附图，对本发明的具体实施方式作出更为详细的说明：