一種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋的制作方法
【專利摘要】本發明公開了一種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構，由剪式單元圈與屋面板構成；剪式單元圈為兩圈，每圈剪式單元圈由一圈剪式單元構成，剪式單元由兩塊條形板在條形板中部的中部銷接節點銷接而成，相鄰兩剪式單元之間在條形板端部通過銷釘銷接在一起；屋面板由同樣大小的扇形板構成，相鄰兩塊扇形板在銷接形成一個折疊單元；相鄰兩塊扇形板在空間里屋蓋的交界線分別形成峰線和谷線；一圈剪式單元圈布置于峰線上，另一圈剪式單元圈布置于谷線上，且兩圈剪式單元圈位于距屋面板圓心不同半徑的位置。本發明提供的屋蓋結構，通過剪式單元圈的展開與閉合，實現了屋蓋體系的環向開啟和閉合；而且其構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的建筑。
【專利說明】—種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種開合屋蓋結構，特別是一種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構。【背景技術】
[0002]可展結構是近半個多世紀來發展起來的一種新型結構，在宇航、建筑結構和軍事工程等領域起著重要作用。可展結構的主要特征是具有兩種穩定的構型:完全折疊狀態和完全展開工作狀態。在折疊狀態時，結構收攏在某一特定形狀，在外界驅動力的作用下，結構逐步展開，達到完全展開的工作狀態，然后鎖定為穩定狀態。
[0003]可展剪式鉸結構是一種基于剪式鉸單元的空間結構，能夠設計出豐富多彩的幾何外形。這種結構完全折疊后成為緊密的捆狀，充分展開固定后達到初始工作狀態，能夠覆蓋較大的空間。同時整個結構可以在工廠成批生產，制作完成后折疊成捆狀運輸到工地展開使用；此外，這類結構極其便于拆遷。利用此特點，這結構可以廣泛的應用于軍事建筑，短期性建筑，以及體育場大劇院等大跨度空間結構中。
[0004]在已有的結構中，剪式鉸結構多是作為豎向提升裝置而存在的，利用剪式鉸結構打開前和打開后在形狀和高度上的巨大區別，其會有很好的提升效果。
[0005]開合屋蓋是在建筑理念中引入可展結構思想的結果，是現代體育建筑的一個主要發展趨勢，它越來越受到人們的青睞。我國在最近十幾年興起了建造開合結構的熱潮，小規模的開合式屋頂建筑已經有數十座，目前運行狀況良好，大型開合結構的建造也有了一定的成就。但國內外現已建成的數百座開合屋蓋建筑結構形式和開合機理較為簡單，而且開合屋蓋的研究滯后于工程實踐狀態。如何將可展剪式鉸結構和開合屋蓋結合起來更是急需解決的問題。
【發明內容】
[0006]發明目的:為了制造出便于開合的環形屋蓋，并要求該開合屋蓋不僅能滿足建筑對屋蓋開合的各項功能要求，還具有設計和施工方便等優點，能較好地滿足中小跨度建筑對屋蓋開合功能的要求，同時還可以給下部場地提供更大的空間。
[0007]技術方案:為實現上述目的，本發明采用的技術方案為:
一種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構，由剪式單元圈與屋面板構成；
所述剪式單元圈為兩圈，每圈剪式單元圈由一圈剪式單元構成，剪式單元由兩塊條形板在條形板中部的中部銷接節點銷接而成，相鄰兩剪式單元之間在條形板端部通過銷釘銷接在一起；
所述屋面板由在同一空間相互銷接、同樣大小的扇形板構成，其中:相鄰兩塊扇形板在側面銷接形成一個折疊單元；相鄰兩塊扇形板在空間里屋蓋的交界線分別形成峰線和谷線.所述的一圈剪式單元圈布置于峰線上，另一圈剪式單元圈布置于谷線上，且兩圈剪式單元圈位于距屋面板圓心不同半徑的位置；所述的剪式單元圈位于所述的屋面的平面內。[0008]所述折疊單元的兩個扇形板在側面通過銷軸連接，所述剪式單元的兩塊條形板設置在所述的銷軸上，在銷軸上對應銷釘的位置處設置銷接孔，并形成所述的中部銷接節點。
[0009]在所述扇形板的一側設置有第一銷軸孔，在扇形板的另一側設置有第二銷軸孔，所述第一銷軸孔和第二銷軸孔位于扇形板側面長度方向的不同位置，所述銷軸穿過一個扇形板的第一銷軸孔和另一扇形板的第二銷軸孔形成一個折疊單元。
[0010]在扇形板的第一銷軸孔和第二銷軸孔對應于剪式單元中部銷接節點的銷釘處設有不阻礙銷釘運動的預留孔。
[0011]本發明一種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構，每塊扇形板都是同樣尺寸的，鉸接之后連起來同樣形成一個空間環，并且都指向同一個圓心。
[0012]有益效果:本發明提供的屋蓋結構，通過剪式單元圈的展開與閉合，實現了屋蓋體系的環向開啟和閉合；由于共存在兩圈剪式單元，因此在屋蓋中心不需要用柱子來支撐，為屋蓋下面的場地節省了空間；剪式單元圈位于面內的好處是節省空間，使得結構更加簡潔明了。在屋蓋開合過程中，由于剪式單元體系的存在，可以避免運動過程中相鄰構件的碰撞，可以得到較大的開合屋蓋的收縮率；另外，由于本發明的構件數遠少于一般的折疊網格結構，因此給人們一種簡潔明快的效果，克服了網格結構感官上桿件繁多凌亂的缺點；而且其構造合理、設計和施工簡單，特別適合中小跨度的建筑。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1為本發明的結構示意圖；
圖2為本發明結構的半折疊狀態示意圖；
圖3為扇形板的不意圖；
圖4為折疊單元與剪式單元的裝配示意圖；
圖5為圖4的裝配后的不意圖。
[0014]其中:1、扇形板，2、剪式單元，3、銷釘，4、銷軸，5、第一銷軸孔，6、第二銷軸孔，7、銷接孔。
【具體實施方式】
[0015]下面結合附圖對本發明作更進一步的說明。
[0016]如圖1所示為基于本發明思想的一種橫向雙環空間剪式單元可開啟屋蓋的結構示意圖，包括剪式單元圈、屋面板等。剪式單元圈與屋面板通過銷釘銷接而成。
[0017]其中，剪式單元圈一共兩圈，剪式單元2由兩塊條形板通過銷軸3銷接而成，在中部形成中部銷接節點，在剪式單元2之間分別在端部通過銷釘3銷接在一起，展開以后形成一個環形的剪式單元圈。
[0018]屋面板由均布在同一空間上的一圈折疊單元構成，折疊單元之間也通過銷接的方式連接，首尾的兩個折疊單元之間在展開或折疊時候打開，參見圖2。每一個折疊單元由兩塊扇形板I相互銷接而成，相鄰兩塊扇形板I在空間里屋蓋的交界線分別形成峰線和谷線；兩圈剪式單元圈一圈布置在峰線上，另一圈布置在谷線上；折疊單元與剪式單元2之間在單個剪式單元的中部銷接節點處通過不同的銷軸4形成銷接節點。
[0019]每塊扇形板I都是同樣尺寸的，銷接之后連起來同樣形成一個環，并且都指向同一個圓心。
[0020]所有剪式單元2與剪式單元2之間，扇形板I與扇形板I之間，剪式單元2與扇形板I之間的連接均為銷接，方便開啟與閉合。
[0021]實施程序:首先利用計算機擬定屋面板展開后的位置，之后在指定位置布置剪式單元，將各個剪式單元連接起來，便形成了環形展開屋蓋。
[0022]應當指出:對于本【技術領域】的普通技術人員來說，在不脫離本發明原理的前提下，還可以做出若干改進和潤飾，例如體系中每個剪式單元可以改進為若干剪式單元的組合；這些改進和潤飾也應視為本發明的保護范圍。
【權利要求】
1.一種空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構，其特征在于:由剪式單元圈與屋面板構成； 所述剪式單元圈為兩圈，每圈剪式單元圈由一圈剪式單元(2)構成，剪式單元(2)由兩塊條形板在條形板中部的中部銷接節點銷接而成，相鄰兩剪式單元(2)之間在條形板端部通過銷釘(3)銷接在一起； 所述屋面板由在同一空間相互銷接、同樣大小的扇形板(I)構成，其中:相鄰兩塊扇形板(I)在側面銷接形成一個折疊單元；相鄰兩塊扇形板(I)在空間里屋蓋的交界線分別形成峰線和谷線； 所述的一圈剪式單元圈布置于線峰上，另一圈剪式單元圈布置于谷線上，且兩圈剪式單元圈位于距屋面板圓心不同半徑的位置；所述的剪式單元圈位于所述的屋面板面內。
2.根據權利要求1所述的空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構，其特征在于:所述折疊單元的兩個扇形板(I)在側面通過銷軸(4)連接；所述剪式單元(2)的兩塊條形板設置在銷釘(3)上，在銷軸(4)上對應銷釘(3)的位置處設置銷接孔(7)，并形成所述的中部銷接節點。
3.根據權利要求2所述的空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構，其特征在于:在所述扇形板(I)的一側設置有第一銷軸孔(5)，在扇形板(I)的另一側設置有第二銷軸孔(6)，所述第一銷軸孔(5)和第二銷軸孔(6)位于扇形板(I)側面長度方向的不同位置，所述銷軸(4)穿過一個扇形板(I)的第一銷軸孔(5)和另一扇形板(I)的第二銷軸孔(6)形成一個折疊單元。
4.根據權利要求2或3所述的空間雙環剪式單元可開啟屋蓋結構:在扇形板(I)的第一銷軸孔(5)和第二銷軸孔(6)對應于剪式單元(2)中部銷接節點的銷釘(3)處設有不阻礙銷釘(3)運動的預留孔。
【文檔編號】E04B7/16GK103883056SQ201410139046
【公開日】2014年6月25日 申請日期:2014年4月9日 優先權日:2014年4月9日
【發明者】蔡建國, 丁一凡, 馮健 申請人:東南大學