[发明专利]一种具有刚性撑杆的可折叠柱面膜结构

说明书

技术领域

本发明涉及一种可折叠柱面膜结构，特别是一种具有刚性撑杆的可折叠柱面膜结构。

背景技术

折叠结构顶符合当代建筑理念，是大跨空间结构的一个主要发展趋势，它越来越受到人们的青睐。折叠结构因其具有工期短、易搬迁和可重复利用等优点，已引起了现代建筑师的极大兴趣。但其在大跨结构中使用较少，主要原因有：（1）折叠网格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）折叠网格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）折叠网格结构的刚度很差，位移较难满足使用要求。

只有可折叠柱面网壳而则会结构刚度不足，若采用平面膜，则无法提供来自几何形状的刚度，而且平面膜还容易发生褶皱和撕裂，既影响美观又影响使用，空间膜有效地避免了平面膜的这些缺点。

发明内容

本发明所要解决得技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种结构简单、施工方便、成本低且受力性好的可折叠柱面膜结构，能较好地满足临时性建筑方便搭建和移动及大跨度建筑对折叠功能的要求，更加可以满足膜结构的刚度需求。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：

一种具有刚性撑杆的可折叠柱面膜结构，包括网壳结构以及设置在所述网壳结构上的膜结构，所述网壳结构由多榀折叠拱单元连接构成，其特征在于：所述每榀折叠拱单元由n个四棱锥基本单元沿着结构跨度方向相连组成，n为≥2的自然数，所述四棱锥基本单元由四个正向折杆剪式单元组成，所述正向折杆剪式单元由两根折杆组成，所述正向折杆剪式单元的两根折杆之间上端的夹角大于下端的夹角，四个正向折杆剪式单元依次首尾通过端部节点连接成环状，四个折杆剪式单元的中间节点位于同一平面内，相邻两榀折叠拱单元之间采用反向折叠剪式单元连接，所述反向折杆剪式单元也由两根折杆组成，所述反向折杆剪式单元的两根折杆之间上端的夹角小于下端的夹角，反向折叠剪式单元的端部节点连接在所述每榀折叠拱单元沿结构长度方向上的正向折叠剪式单元的端部节点上；所述膜结构由位于每个四棱锥单元上的一个开合膜单元组成，所述开合膜单元包括四根支撑杆以及附着在所述支撑杆上的膜材，所述四根支撑杆上端铰接，每根支撑杆的下端铰接在四棱锥单元的四个环向连接节点上，所述膜材上部固定在四支撑杆的交点处，所述膜材下部分别固定在四棱锥单元的四个环向连接节点上。

所述折杆在中间节点两侧的长度相等。

所述折杆为平面杆或空间结构的杆件。

所述的撑杆均为直杆且长度均相同。

所述的撑杆长度应大于折杆中间节点一侧的长度。

本发明的机构为单自由度体系，减小了驱动装置的数量；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；并通过其上具有环向支撑杆的开合膜结构使得结构自重较轻，开合灵活，增加了结构的刚度，结构构造简单，设计和施工方便，特别适合中小跨度的建筑。

附图说明

图1为折杆剪式单示意图；

图2为基本四棱锥单元上设置单个膜在展开时侧视图；

图3为基本四棱锥单元上设置单个膜在展开时俯视图；

图4为基本四棱锥单元上设置单个膜在收缩时侧视图；

图5为基本四棱锥单元上设置单个膜在收缩时俯视图；

图6为基本折叠拱单元上设置膜示意图；

图7为折杆剪式单元正反相连示意图；

图8整体结构示意图；

图9为四棱锥单元的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作更进一步的说明。

如图1所示，本发明的基本单元是折杆剪式单元1。每个折杆剪式单元1由两根折杆2组成，弯折处在折杆2中点，折杆剪式单元1的两根折杆2在弯折处销接连接，虚线是折叠展开过程中折杆剪式单元的运动轨迹。