[发明专利]折叠索杆穹顶结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种穹顶结构,尤其是一种折叠穹顶结构。

背景技术

在过去的几十年中，各国学者们提出了折叠结构的概念，其中一些已经宇航、建筑结构和军事工程中得到应用。目前，基于剪式单元的折叠穹顶结构的研究最为系统，但其在大跨结构中使用较少，主要原因有：（1）折叠穹顶结构的节点设计一般比较复杂，目前尚缺乏构造简单且实用、造价低廉的适合工程应用的节点设计；（2）折叠穹顶结构的构件除受轴力外，还受一定弯矩，受力性能不佳，造价较高；（3）折叠穹顶结构的刚度很差，位移较难满足使用要求。为此，提出新型折叠结构，使之能够应用于大跨度体系显得十分必要。

索杆结构体系由高强度索和压杆组成，其质量较小，收纳率较大，且索杆连接的节点相对简单。

发明内容

为了克服现有折叠穹顶结构技术的缺陷,本发明提供了一种结构简易，刚性较高的折叠索杆穹顶结构。

为了达到上述目的,本发明采用了如下技术方案: 

一种折叠穹顶结构，包括内部索杆体系以及环形连杆机构，环形连杆机构通过拉索与内部索杆体系连接，所述的环形连杆机构由至少4个压杆通过节点件首尾相连构成，压杆节点与节点件通过转动铰相连。

所述折叠穹顶结构,所述内部索杆体系包括中心竖向压杆、脊索、环索、撑杆、径向索，中心竖向压杆的上端与脊索的一端相连，脊索的另一端与环形连杆机构中的节点件铰接，脊索是向下弧形辐射状，由多段拉索相连构成，撑杆的上端与脊索的转折点铰接，撑杆的下端与径向索的一端和环索铰接，最外圈径向索与环形连杆机构的节点件铰接，环索沿环向闭合布置。

所述折叠穹顶结构，所述压杆和节点件的数量为不小于3且不大于720。

所述折叠穹顶结构，所述的脊索、环索、径向索为预应力拉索为预应力拉索。

所述折叠穹顶结构，所述的中心竖向压杆和撑杆为金属杆棒或者金属管。

本发明的有益效果是，本发明由内部索杆体系和外部环形连杆机构构成，环形连杆机构的运动驱动着内部索杆体系的折叠展开，从而实现整个结构的折叠展开，其运动机理简单、构造合理；本发明结构的外荷载主要由内部索杆体系承担，其自重轻，而且采用高强度拉索，结构的刚度主要由预应力提供，其受力性能十分优越；另外，本结构的构件数量远小于一般的网格结构，因此给人一种简洁明快的效果，克服了常用折叠结构感观上杆件繁多凌乱的缺点；而且其设计和施工简单，特别适合于具有大跨度要求的折叠穹顶结构。

附图说明

图1是本发明折叠穹顶结构结构示意图；

图2是环形连杆机构运动过程示意图。

图中：1，中心竖向压杆；2，脊索；3，环索；4，撑杆；5，径向索；6，环形连杆机构；7，压杆；8，节点件。

具体实施方式

一种折叠索杆穹顶结构，如图1所示，包括：内部索杆体系以及环形连杆机构6，

所述的环形连杆机构6是由n个压杆7通过n个节点件8首尾相连组成的正n边形连杆机构，压杆7和节点件8通过转动铰相连，其从折叠状态至完全展开状态如图2所示，n不小于4且不大于720。

所述的内部索杆体系，由中心竖向压杆1、脊索2、环索3、撑杆4、径向索5组成，中心竖向压杆1的上端与n条脊索2的一端相连，脊索2的另一端与环形连杆机构6中的节点件8铰接，脊索2是向下弧形辐射状，由多段拉索相连构成，撑杆4的上端与脊索2的转折点铰接，撑杆4的下端与径向索5的一端和环索3铰接，最外圈径向索与环形连杆机构6的节点件8铰接，环索3沿环向闭合布置。

所述的中心竖向压杆1标高最高，撑杆4顶部标高环向相同，径向由内向外递减，所述的脊索2、环索3、径向索为预应力拉索，所述的中心竖向压杆1和撑杆4可以是金属杆棒或者金属管，所述的环形连杆机构6的压杆7为金属管。

折叠索杆穹顶结构折叠机理为：由环形连杆机构6的折叠，带动铰接于节点件8上的脊索2和径向索5节点的向内径向运动，使内部索杆体系的预应力移除，也即内部索杆结构转变为机构，随着环形连杆机构6的不断折叠，内部索杆体系不断向内运动，从而完成整个结构的折叠。