本實(shí)用新型專利技術(shù)公開了一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，包括連桿機(jī)構(gòu)和拉索，連桿機(jī)構(gòu)由n個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)通過n-1節(jié)點(diǎn)相互連接而成，四連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿及第四連桿相互轉(zhuǎn)動連接組成，n-1個(gè)節(jié)點(diǎn)包括第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)以及n-3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)，連桿機(jī)構(gòu)被第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)、第一支座鉸接點(diǎn)以及第二支座鉸接點(diǎn)分為三個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)，在每個(gè)子連桿結(jié)構(gòu)上設(shè)置第一拉索和第二拉索，在第一鉸接節(jié)點(diǎn)連接的相鄰兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置一根伸縮桿。本實(shí)用新型專利技術(shù)采用連桿機(jī)構(gòu)，并利用六根拉索和一根伸縮桿驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)，形成具有多個(gè)穩(wěn)定幾何構(gòu)形的桁架結(jié)構(gòu)；其構(gòu)造合理、設(shè)計(jì)和施工簡單，適合各種跨度的建筑。（*該技術(shù)在2022年保護(hù)過期，可自由使用*）
【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本技術(shù)涉及一種桁架結(jié)構(gòu)，尤其是一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)。
技術(shù)介紹
現(xiàn)有的可開啟式屋蓋結(jié)構(gòu)，其幾何形狀大多只考慮“開始”和“結(jié)束”兩個(gè)狀態(tài)，也即折疊狀態(tài)和展開狀態(tài)。這兩個(gè)狀態(tài)之間的轉(zhuǎn)換方式大致為水平移動式、水平旋轉(zhuǎn)移動式、空間移動式、中樞軸轉(zhuǎn)動式、折疊移動式和組合移動式等。但是這些可開啟式屋蓋結(jié)構(gòu)只有平動或者轉(zhuǎn)動的能力，事實(shí)上整個(gè)屋蓋結(jié)構(gòu)的外形并沒有改變。所以這些可開啟式結(jié)構(gòu)并不是真正意義上的幾何可變結(jié)構(gòu)。在全球范圍內(nèi)利用太陽能、風(fēng)能等新能源的很多大型項(xiàng)目，通常都是與建筑分離 的獨(dú)立接受太陽輻射的發(fā)電系統(tǒng)。太陽能屋頂與建筑結(jié)合是太陽能應(yīng)用領(lǐng)域的新趨勢。新型太陽能屋頂將是建筑一體化太陽能發(fā)電系統(tǒng)。設(shè)計(jì)人員可以精準(zhǔn)地計(jì)算出每塊網(wǎng)格接受太陽輻射的效率，根據(jù)太陽的方位不斷調(diào)整結(jié)構(gòu)的幾何外形，在考慮到整體建筑美觀性的同時(shí)，盡最大可能接受太陽輻射，使整套系統(tǒng)的發(fā)電功效實(shí)現(xiàn)最大化。另外，現(xiàn)在體育館內(nèi)舉辦各種文藝演出活動越來越頻繁，有時(shí)甚至超過了體育比賽頻次，因此在設(shè)計(jì)體育館時(shí)必須考慮兩種功能的協(xié)調(diào)。而舉辦不同文藝演出時(shí)所需的空間、燈光等設(shè)施也是不同的，屋蓋結(jié)構(gòu)需要通過調(diào)整幾何外形改變屋蓋所覆蓋的空間。為了滿足太陽能屋頂盡最大可能接受太陽輻射以及多功能體育場館舉辦不同活動時(shí)的燈光、空間、節(jié)能等的要求，十分有必要提出可以在多個(gè)幾何狀態(tài)之間變化的屋蓋體系，并且這些幾何狀態(tài)是穩(wěn)定的。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
為了滿足太陽能屋頂盡最大可能接受太陽輻射以及多功能體育場館舉辦不同活動時(shí)的燈光、空間、節(jié)能等的要求，十分有必要提出可以在多個(gè)幾何狀態(tài)之間變化的屋蓋支撐結(jié)構(gòu)，并且這些幾何狀態(tài)是穩(wěn)定的。本技術(shù)提供了一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，該桁架可以用作需要多個(gè)穩(wěn)定幾何構(gòu)形屋蓋體系的支撐結(jié)構(gòu)，其不僅能滿足建筑對屋蓋形狀變化的各項(xiàng)功能要求，還具有設(shè)計(jì)和施工方便等優(yōu)點(diǎn)，能較好地滿足各種跨度建筑對屋蓋開合功能的要求。為了達(dá)到上述目的，本技術(shù)采用了如下技術(shù)方案一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，包括連桿機(jī)構(gòu)和拉索，所述的連桿機(jī)構(gòu)由η個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)通過η-i節(jié)點(diǎn)相互連接而成，η不小于3且不大于720，所述的四連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿及第四連桿相互轉(zhuǎn)動連接組成，所述的四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿及第四連桿和相鄰四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第二連桿共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)，η個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)中第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第二連桿的節(jié)點(diǎn)與第一支座鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動連接，最后一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿和第四連桿的節(jié)點(diǎn)也與第二支座鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動連接，其特征在于所述的η-1個(gè)節(jié)點(diǎn)包括第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)以及η-3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn),第一鉸接點(diǎn)和第二鉸接點(diǎn)間隔的布置在η-3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)之間，與每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)連接的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿和另一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿形成一根桿件，與每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)連接的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一四連桿機(jī)構(gòu)的第四連桿和另一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿形成一根桿件；所述的連桿機(jī)構(gòu)被第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)、第一支座鉸接點(diǎn)以及第二支座鉸接點(diǎn)分為三個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)，在每個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)中首尾均為鉸接節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)子連桿結(jié)構(gòu)上設(shè)置第一拉索和第二拉索，所述第一拉索從該子連接結(jié)構(gòu)首個(gè)節(jié)點(diǎn)開始，穿過第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第四連桿的連接節(jié)點(diǎn)，然后穿過第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)，再穿過第二個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第四連桿的連接節(jié)點(diǎn)，隨后再穿過第二個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)，如此反復(fù)，直至連接到尾部的節(jié)點(diǎn)，所述的第二拉索連接子連桿機(jī)構(gòu)首尾的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)；在第一鉸接節(jié)點(diǎn)或第二鉸接點(diǎn)連接的相鄰兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置一根伸縮桿。從而通過六根拉索和一根伸縮桿長度的變化來改變桁·架結(jié)構(gòu)的幾何外形。本技術(shù)的有益效果是，本技術(shù)由壓桿組成具有四個(gè)自由度的連桿機(jī)構(gòu)，并利用三根第一拉索、三根第二拉索和一根伸縮桿驅(qū)動連桿機(jī)構(gòu)，形成具有多個(gè)穩(wěn)定幾何構(gòu)形的桁架結(jié)構(gòu)；該專利技術(shù)可以從一個(gè)幾何構(gòu)形任意變化到另外多個(gè)幾何構(gòu)形，并且在這些幾何構(gòu)形處可以承受外荷載；另外，由于本技術(shù)由高強(qiáng)度索和壓桿組成，其質(zhì)量較小，結(jié)構(gòu)的部分剛度由預(yù)應(yīng)力提供，所以可以節(jié)省大量的材料，減少自重；而且其構(gòu)造合理、設(shè)計(jì)和施工簡單，適合于各種跨度的建筑。以下結(jié)合附圖及實(shí)施例對本技術(shù)進(jìn)一步詳細(xì)說明圖I是本技術(shù)結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是桁架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定構(gòu)形一(拉索和伸縮桿沒有顯示)。圖3是桁架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定構(gòu)形二 (拉索和伸縮桿沒有顯示)。圖4是桁架結(jié)構(gòu)穩(wěn)定構(gòu)形三(拉索和伸縮桿沒有顯示)。具體實(shí)施方式一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，包括由連桿機(jī)構(gòu)和拉索構(gòu)成，所述的連桿機(jī)構(gòu)有多個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)5組成，所述的四連桿機(jī)構(gòu)5由第一連桿I、第二連桿2、第三連桿3及第四連桿4組成，且第一連桿I的一端與第二連桿2的一端轉(zhuǎn)動連接，第二連桿2的另一端與第三連桿3的一端轉(zhuǎn)動連接，第三連桿3的另一端與第四連桿4的一端轉(zhuǎn)動連接，第四連桿4的一端與第一連桿I的另一端轉(zhuǎn)動連接。所述的四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿I、第二連桿2、第三連桿3及第四連桿4的長度均相等。所述的連桿機(jī)構(gòu)由η個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)5通過η-i節(jié)點(diǎn)相互連接而成，η不小于3且不大于720，且四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿3及第四連桿4和相鄰四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿I和第二連桿2共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)，η個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)中第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿I和第二連桿2的節(jié)點(diǎn)與支座轉(zhuǎn)動連接，最后一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿3和第四連桿4的節(jié)點(diǎn)也與支座轉(zhuǎn)動連接。且在這η-i個(gè)節(jié)點(diǎn)中，有η-3個(gè)節(jié)點(diǎn)連接的四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿3和相鄰四連桿機(jī)構(gòu)5的第一連桿形成一根桿件，且四連桿機(jī)構(gòu)的第四連桿4與相鄰四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿2形成一根桿件，從而使這η-3個(gè)節(jié)點(diǎn)變?yōu)閮蓷U桿件的銷接節(jié)點(diǎn)，而另外兩個(gè)節(jié)點(diǎn)仍然為四根桿件相互鉸接節(jié)點(diǎn)，分別稱之為第一鉸接點(diǎn)6和第二鉸接點(diǎn)7。所述的連桿機(jī)構(gòu)被第一鉸接點(diǎn)6、第二鉸接點(diǎn)7及兩個(gè)支座鉸接點(diǎn)分為三個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)，在每個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)中首尾均為鉸接節(jié)點(diǎn)，且用一根拉索8將首尾鉸接點(diǎn)相鄰，所述的拉索，從首部鉸接節(jié)點(diǎn)開始，穿過第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿I和第四連桿4的連接節(jié)點(diǎn)，然后穿過第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿2和第三連桿3的連接節(jié)點(diǎn)，再穿過第二個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿I和第四連桿4的連接節(jié)點(diǎn)，隨后再穿過第二個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿2和第三連桿3的連接節(jié)點(diǎn)，如此反復(fù)，直至連接到尾部的鉸接節(jié)點(diǎn)，另一根拉索9連接子連 桿機(jī)構(gòu)首尾的兩個(gè)鉸節(jié)點(diǎn)。在第一鉸接節(jié)點(diǎn)6連接的相鄰兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿2和第三連桿3的連接節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置一根伸縮桿10，從而通過六根拉索和一根伸縮桿長度的變化來改變桁架結(jié)構(gòu)的幾何外形。下面參照說明書附圖，對本技術(shù)的具體實(shí)施方式作出更為詳細(xì)的說明如圖I所示，一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，包括由連桿機(jī)構(gòu)和拉索構(gòu)成，所述的連桿機(jī)構(gòu)有多個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)5組成，所述的四連桿機(jī)構(gòu)5由第一連桿I、第二連桿2、第三連桿3及第四連桿4組成，且第一連桿I的一端與第二連桿2的一端轉(zhuǎn)動連接，第二連桿2的另一端與第三連桿3的一端轉(zhuǎn)動連接，第三連桿3的另一端與第四連桿4的一端轉(zhuǎn)動連接，第四連桿4的一端與第一連桿I的另一端轉(zhuǎn)動連接，所述的連桿機(jī)構(gòu)由12個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)5通過11節(jié)點(diǎn)相互連接而成，且四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿3及第四連桿4和相鄰四本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，包括連桿機(jī)構(gòu)和拉索，所述的連桿機(jī)構(gòu)由n個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)通過n？1節(jié)點(diǎn)相互連接而成，n不小于3且不大于720，所述的四連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿及第四連桿相互轉(zhuǎn)動連接組成，所述的四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿及第四連桿和相鄰四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第二連桿共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)，n個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)中第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第二連桿的節(jié)點(diǎn)與第一支座鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動連接，最后一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿和第四連桿的節(jié)點(diǎn)也與第二支座鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動連接，其特征在于：所述的n？1個(gè)節(jié)點(diǎn)包括第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)以及n？3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)，第一鉸接點(diǎn)和第二鉸接點(diǎn)間隔的布置在n？3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)之間，與每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)連接的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿和另一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿形成一根桿件，與每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)連接的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一四連桿機(jī)構(gòu)的第四連桿和另一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿形成一根桿件；所述的連桿機(jī)構(gòu)被第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)、第一支座鉸接點(diǎn)以及第二支座鉸接點(diǎn)分為三個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)，在每個(gè)子連桿機(jī)構(gòu)中首尾均為鉸接節(jié)點(diǎn)，在每個(gè)子連桿結(jié)構(gòu)上設(shè)置第一拉索和第二拉索，所述第一拉索從該子連接結(jié)構(gòu)首個(gè)節(jié)點(diǎn)開始，穿過第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第四連桿的連接節(jié)點(diǎn)，然后穿過第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)，再穿過第二個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第四連桿的連接節(jié)點(diǎn)，隨后再穿過第二個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)，如此反復(fù)，直至連接到尾部的節(jié)點(diǎn)，所述的第二拉索連接子連桿機(jī)構(gòu)首尾的兩個(gè)節(jié)點(diǎn)；在第一鉸接節(jié)點(diǎn)或第二鉸接點(diǎn)連接的相鄰兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第二連桿和第三連桿的連接節(jié)點(diǎn)之間設(shè)置一根伸縮桿。...
【技術(shù)特征摘要】
1.一種具有四個(gè)自由度的桁架結(jié)構(gòu)，包括連桿機(jī)構(gòu)和拉索，所述的連桿機(jī)構(gòu)由η個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)通過η-i節(jié)點(diǎn)相互連接而成，η不小于3且不大于720，所述的四連桿機(jī)構(gòu)由第一連桿、第二連桿、第三連桿及第四連桿相互轉(zhuǎn)動連接組成，所述的四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿及第四連桿和相鄰四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第二連桿共用一個(gè)節(jié)點(diǎn)，η個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)中第一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿和第二連桿的節(jié)點(diǎn)與第一支座鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動連接，最后一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿和第四連桿的節(jié)點(diǎn)也與第二支座鉸接點(diǎn)轉(zhuǎn)動連接，其特征在于 所述的η-i個(gè)節(jié)點(diǎn)包括第一鉸接點(diǎn)、第二鉸接點(diǎn)以及η-3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)，第一鉸接點(diǎn)和第二鉸接點(diǎn)間隔的布置在η-3個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)之間，與每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)連接的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一四連桿機(jī)構(gòu)的第三連桿和另一個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一連桿形成一根桿件，與每個(gè)銷接節(jié)點(diǎn)連接的兩個(gè)四連桿機(jī)構(gòu)的第一四連桿機(jī)構(gòu)的第四連桿和另一個(gè)四連桿...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：蔡建國，馮健，
申請(專利權(quán))人：東南大學(xué)，
類型：實(shí)用新型
國別省市：
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