專利名稱：一種傘狀可伸縮開合的聯動性建筑結構的制作方法
技術領域：
本發明屬于土木建筑結構技術領域，具體涉及一種適用于大跨度室外臨時建筑的 傘狀可伸縮開合的聯動性建筑結構。
背景技術：
平時用于室外遮陽的遮陽傘和雨棚遮蔽空間比較小，不能為大型活動提供場所； 下雨時雨水順傘面流下，屬于無組織排水，不僅造成使用不便，而且影響市容。劉進科等人 在2003年申請的一種傘狀建筑結構的發明專利，專利號為CN02151558. 1，該發明的技術方 案包含地基、基礎、結構主體內被支撐的樓板，結構主體還包含固定于基礎上的立柱，在立 柱上固定有懸臂的、以立柱為中心呈放射均勻布置的樓板斜支桿，立柱、斜支桿采用鋼管混 凝土結構。但是這種建筑結構靈活性較差，只是體現出傘狀結構的形態特征和受力特點，并 不能實現“傘”自由伸縮開合的特點，不適用于傳統室外大空間建筑屋頂結構。
發明內容
本發明的目的就是為了克服上述現有技術的不足，解決傳統室外大空間傘形建筑 屋頂結構不能自由開合，而遮陽傘和雨棚又不能形成大空間、實現有組織排水的問題，提供 一種適用于大跨度室外臨時建筑的傘狀可伸縮開合的聯動性建筑結構。本發明所涉及的傘狀可伸縮開合的聯動性建筑結構，包括一個立柱、四個斜撐結 構、柔性材料屋面，其特征是立柱為四方形中空鋼結構，中間設置落水管解決屋面排水問 題，立柱四面設有凹槽，每個斜撐結構都由六個鋼構桿件組成，這些鋼構桿件又由六個具有 特殊的設計節點連接起來形成一個整體，斜撐結構底部與立柱的凹槽相連接是底端可滑動 支點2-1，立柱頂端與斜撐結構相連接的是另一個轉動支點2-5，通過控制每個節點的轉動 方向及轉動角度來達到結構的穩定性和聯動性。底端可滑動支點2-1轉動角度控制在0-60度之間，主桿件中部三連接轉動節點 2-2轉動角度控制在0-120度之間，次桿件中部三連接轉動節點2-3轉動角度控制在0-170 度之間，主桿件頂部三連接轉動節點2-4轉動角度控制在0-150度之間，轉動節點2-5轉動 角度控制在0-100度之間，次桿件中部雙連接轉動節點2-6轉動角度控制在0-170度之間。 當斜撐結構底部的可滑動支點順著凹槽由下向上做垂直滑動的時候，原來呈收縮狀態的斜 撐結構將自動展開，直到底部的可滑動支點滑動到與立柱呈60度角度位置固定以后，每個 桿件和節點，由于受到節點轉動角度的限制無法繼續運動，此時整個結構受力達到均衡，四 個斜撐結構將全部舒展固定開來，從而最終達到穩定狀態。結構完全展開后，柔性材料屋面 呈現中心低、四邊微高的漏斗狀，雨水將流向中心立柱，由中間的落水管流向地下，就此解 決屋面的排水問題。屋面荷載將通過四個斜撐傳遞到立柱上，再由立柱傳遞到地面。比較傳統的建筑 結構不僅省去了主次梁，而且每一個斜桿上的六個構件都互相構成了穩定的三角結構，增 加了斜支桿的支撐強度。
本發明的目的不僅在于提供具有傘狀結構的優美外觀，獲得更大柱網的空間結 構，而且要使建筑結構真正實現了像“傘” 一樣可以自由張合，形成有組織排水。可大量應 用于大型的室外展覽型建筑，以達到晴天時收折起，雨天及時撐開遮雨，達到重復利用的效 果。并且可以進行大批量的裝配式生產，隨時隨地進行組合安裝。
圖1為本發明結構展開狀態2為本發明結構收折狀態3為斜撐結構實施例示意4為本發明結構由收折到展開過程中各個節點的運動軌跡圖其中，圖1至圖3中1為立柱、1-1為立柱凹槽、1-2為落水管、2為斜撐結構、2_1 為底端可滑動支點、2-2為主桿件中部三連接轉動節點、2-3為次桿件中部三連接轉動節 點、2-4主桿件頂部三連接轉動節點、2-5為轉動支點、2-6次桿件中部雙連接轉動節點、3為 柔性材料屋面。圖 4 中2-1-1、2-1-2、2-1-3、2-2-1、2-2-2、2-2-3、2-3-1、2-3-2、2-3-3、2-4-1、 2-4-2、2-4-3、2-6-1、2-6-2、2-6-3均表示各節點運動軌跡位置。
具體實施例方式下面結合附圖和實施例對本發明的技術方案進一步說明如下實施例本實施例為重慶大學校慶活動的一個室外臨時展場，如圖1所示，該傘狀可伸縮 開合的聯動性建筑結構包括立柱1、四個斜撐結構2、柔性材料屋面3。立柱1及斜撐結構2 都做成裝配式的鋼結構，立柱為940毫米寬的正方體，底部為邊長1米的箱型立方體基礎， 按現有公知技術進行地基、基礎處理，深埋固定后，即可進行下一步的裝配。斜撐結構2如 圖3所示由六個長度分別為8410毫米，5510毫米，3550毫米，4350毫米，4000毫米、2260毫 米的鋼構斜桿組成。圖4為本發明結構由收折到展開過程中各個節點的運動軌跡圖，如圖4 所示，當底端可滑動支點2-1順著立柱凹槽1-1垂直向上沿著2-1-1、2-1-2的軌跡滑動到 2-1-3的位置時，主桿件中部三連接轉動節點2-2沿著2-2-1、2-2-2的軌跡運動到2_2_3的 位置，節點2-3沿著2-3-1、2-3-2的軌跡做圓周運動到2_3_3的位置，主桿件頂部三連接轉 動節點2-4沿著2-4-1、2-4-2的軌跡做不規則運動到2_4_3的位置，次桿件中部雙連接轉 動節點2-6沿著2-6-1、2-6-2的軌跡做不規則運動到2_6_3的位置，此時每個節點同時達 到轉動角度限制最大處而無法繼續轉動，整個結構受力達到均衡，這時斜撐結構2完全展 開。圖1為本發明結構展開狀態圖，如圖1所示，屋面呈現中心低、四邊微高的漏斗狀，雨水 將流向中心立柱1，由中間的落水管1-2流向地下，很好的實現了有組織排水。試驗證明，本發明的聯動性建筑結構由收折至完全展開所需時間為1分33秒。一 個傘狀結構完全撐開后會形成觀米乘以觀米的屋頂空間，屋頂面積達784平方米，可以 根據展場面積需要增加或減少傘狀聯動結構的數量。屋面鋪有柔性材料ETFE，中文名為乙 烯-四氟乙烯共聚物，不僅減少了屋面荷載，而且延展性很好。展開固定后，即可為成為室 外建筑的遮蔽結構。并且安裝方便、拆卸簡單，可以在多地方重復使用。
權利要求
1. 一種傘狀可伸縮開合的聯動性建筑結構，包括一個立柱(1)、四個斜撐結構(2)、柔 性材料屋面(3)，其特征是立柱(1)為四方形中空鋼結構，中間設置落水管(1-2)解決屋 面排水問題，立柱四面設有凹槽(1-1)，每個斜撐結構2)都由六個鋼構桿件組成，這些鋼構 桿件又由五個具有特殊的設計節點(2-1、2-1、2-3、2-4、2-5、2-6)連接起來形成一個整體， 斜撐結構底部與立柱的凹槽(1-1)相連接是可滑動支點(2-1)，立柱頂端與斜撐結構(2)相 連接的是另一個可轉動的支點(2-5)，通過控制每個節點(2-1、2-1、2-3、2-4、2-5、2-6)的 轉動方向及轉動角度來達到結構的穩定性和聯動性，底端可滑動支點(2-1)轉動角度控制 在0-60度之間，主桿件中部三連接轉動節點(2-2)轉動角度控制在0-120度之間，次桿件 中部三連接轉動節點(2-3)轉動角度控制在0 170度之間，主桿件頂部三連接轉動節點 (2-4)轉動角度控制在0-150度之間，轉動支點(2-5)轉動角度控制在0-100度之間，次桿 件中部雙連接轉動節點(2-6)轉動角度控制在0-170度之間，當斜撐結構(2)底部的可滑 動支點(2-1))順著凹槽(1-1)由下向上做垂直滑動的時候，原來呈收縮狀態的斜撐(2)將 自動展開，直到底部可滑動支點(2-1)滑動到主桿件與立柱呈60度角度位置固定以后，每 個桿件和節點，由于受到節點轉動角度的限制無法繼續運動，此時整個結構受力達到均衡， 四個斜撐結構(2)將全部舒展固定開來，從而最終達到穩定狀態，柔性材料屋面(3)呈現中 心低、四邊微高的漏斗狀，雨水將流向中心立柱(1)，由中心立柱中間的落水管(1-2)流向 地下。
全文摘要
一種傘狀可伸縮開合的聯動性建筑結構，包括一個立柱(1)、四個斜撐結構(2)、柔性材料屋面(3)，立柱(1)為四方形中空鋼結構，中間設置落水管(1-2)解決屋面排水問題，立柱四面設有凹槽(1-1)，每個斜撐結構(2)都由六個鋼構桿件組成，通過控制連接鋼構桿件的每個節點的轉動方向及角度來達到結構的穩定性和聯動性，該建筑結構展開后，柔性材料屋面(3)呈現中心低、四邊微高的漏斗狀，雨水將流向中心立柱(1)，由中心立柱中間的落水管(1-2)流向地下。本發明不僅具有傘狀結構的優美外觀，獲得更大柱網的空間結構，而且可以自由張合，形成有組織排水。可以大量應用于大型的室外展覽型建筑。
文檔編號E04B1/342GK102108735SQ20101061590
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月31日 優先權日2010年12月31日
發明者盧峰, 屈天鳴, 常青 申請人:重慶大學