索桿式折疊網格結構制造技術

本實用新型專利技術公開了一種索桿式折疊網格結構，由四棱錐基本單元在水平面行和列兩個方向相互連接構成，四棱錐基本單元由底面四邊形、四條棱邊、頂點、四根斜向壓桿以及一中央壓桿組成，底面四邊形由四根拉索構成，四條棱邊為斜索，四棱錐基本單元的上表面通過底面四邊形的公共邊相連接，四棱錐基本單元的頂點通過下弦索相連，每一行或者每一列的所有四棱錐基本單元中，在同一個平面上的斜索連接為一根主動索。索桿式折疊網格結構不需要通過減少構件的數量就可以使體系成為機構；而同樣也不需要增加構件就能使體系變為結構。利用拉索驅動折疊網格結構的開合，可以減小驅動的數量，所以索桿式折疊網格結構可以運用于大尺寸可展空間結構。（*該技術在2022年保護過期，可自由使用*）

【技術實現步驟摘要】

本技術涉及一種由壓桿和拉索組合而成的網格結構，并通過主動索和被動索的設置來實現網格結構的折疊和展開。
技術介紹
在過去的幾十年中，各國學者們提出了多種可折疊的網格結構，并將之應用于工程實踐。這些折疊網格大多基于剪式較單元，但其在大跨結構中使用較少，主要原因有(I)折疊網格結構的節點設計一般比較復雜，目前尚缺乏構造簡單且實用、造價低廉的適合工程應用的節點設計；(2)折疊網格結構的構件除受軸力外，還受一定彎矩，受力性能不佳， 造價較高；(3)折疊網格結構的剛度很差，位移較難滿足使用要求。為此，提出新型折疊網格結構形式，使之能夠應用于大跨度開啟屋蓋等體系顯得十分必要。索桿張力結構的剛度由預應力提供，所以可以節省大量的材料；另外由于其應力態恒定，也是一種結構效率很高的體系。而且由于索桿張力結構是由高強度索和壓桿組成，其質量較小。如果用作折疊結構，其收縮率較大，而且其索桿接觸的節點很簡單，所以折疊索桿張力結構可以運用于大尺寸可展空間結構。
技術實現思路
為了克服現有折疊網格結構技術的缺陷，本技術提供了一種索桿式折疊網格結構，該折疊網格結構不僅能滿足建筑對結構折疊展開的各項功能要求，還具有設計和施工方便等優點，能較好地滿足大跨度可展空間結構的要求。為了達到上述目的，本技術采用了如下技術方案一種索桿式折疊網格結構，其特征在于由四棱錐基本單元在水平面行和列兩個方向相互連接構成，所述的四棱錐基本單元由底面四邊形、四條棱邊、頂點、四根斜向壓桿以及一中央壓桿組成，所述的底面四邊形由四根拉索構成，所述的四條棱邊為斜索，所述的四根斜向壓桿的一端分別連接在底面四邊形的四個角上，所述的中央壓桿的一端則連接在頂點上，中央壓桿的另一端與所述的四根斜向壓桿的另一端鉸接在一起，鉸接點位于四棱錐內，四棱錐基本單元的上表面通過底面四邊形的公共邊相連接，四棱錐基本單元的頂點通過下弦索相連，所述的每一行或者每一列的所有四棱錐基本單元中，在同一個平面上的斜索連接為一根主動索。所述的四棱錐底面四邊形為矩形或者正方形。所述的四根斜向壓桿的長度相等，并且在交點處四根壓桿相互鉸接。當四棱錐基本單元中四條棱邊上拉索的拉索長度伸長時，基本單元的自應力消失，形成機構。而當四條棱邊上拉索的拉索長度縮短時，則基本單元的自應力可以剛化機構，形成可以承受荷載的結構。將四棱錐基本單元拼裝成的折疊網格結構中每一行或者每一列的所有基本單元的,在同一個平面上的四棱錐基本單元中棱邊上拉索連接為一根主動索,通過放松主動索，可以將網格結構折疊；拉緊主動索可以將網格結構展開。本技術的有益效果是，本技術由高強度索和壓桿組成，其質量較小。由于拉索的單向受力特性，結構的收縮率較大，且拉索和壓桿接觸的節點簡單。另外，由于折疊網格結構的剛度由預應力提供，所以可以節省大量的材料，減少自重；且由于其應力態恒定，是一種結構效率很高的體系。索桿式折疊網格結構不需要通過減少構件的數量就可以使體系成為機構；而同樣也不需要增加構件就能使體系變為結構。利用拉索驅動折疊網格結構的開合，可以減小驅動的數量，所以索桿式折疊網格結構可以運用于大尺寸可展空間結構。以下結合附圖及實施例對本技術進一步詳細說明圖I是折疊網格結構示意圖。 圖2是四棱維基本單兀不意圖。圖3是四棱錐基本單元折疊過程示意圖。圖4是折疊網殼結構示意圖。其中1、頂點，2、下拉索，3、底面四邊形，4、上弦索，5、斜索，6、斜向壓桿，7、中央壓桿,8、主動索。具體實施方式下面參照說明書附圖，對本技術的具體實施方式作出更為詳細的說明一種索桿式折疊網格結構，包括由拉索和壓桿組成的四棱錐基本單元在水平面兩個方向相互連接構成。如圖I所示，折疊網格結構在水平兩個方向都由6個四棱錐單元連接而成；四棱錐基本單元的上表面通過公共邊相連接，折疊網格結構的下表面由四棱錐基本單元的頂點I通過下弦索2相連，所述的四棱錐基本單元的外形為一四棱錐，如圖2所示，該四棱錐底面四邊形3的每一條邊都被設計為只能承受拉力的拉索，在折疊網格結構中為上弦索4，四棱錐的四條棱邊為斜索5，從底面四邊形3的四個頂點向四棱錐內部連出四根斜向壓桿6，四根斜向壓桿的交點與四棱錐頂點I通過中央壓桿7相連。圖2所示四棱錐底面四邊形3為正方形。四根斜向壓桿6的長度相等，并且在交點處四根壓桿相互鉸接。當四棱錐基本單元中四條棱邊上拉索的拉索長度伸長時，基本單元的自應力消失，形成機構。而當四條棱邊上拉索的拉索長度縮短時，則基本單元的自應力可以剛化機構，形成可以承受荷載的結構。將四棱錐基本單元拼裝成的折疊網格結構中每一行或者每一列的所有基本單元的，在同一個平面上的四棱錐基本單元中斜索5連接為一根主動索，通過放松主動索，可以將網格結構折疊；拉緊主動索可以將網格結構展開。圖3所示為一個四棱錐基本單元的折疊過程。圖中虛線所示的為主動索8，該基本單元一共擁有兩根主動索，在基本單元折疊過程中，主動索不斷向基本單元內部滑移，露在基本單元外部主動索的長度越來越短。當下弦索2的長度和四棱錐底面相應方向的邊長相等時，形成的網格結構即為折疊網架結構；當在一個方向上，下弦索2的長度小于四 棱錐底面相應方向的邊長時，而另一個方向上，下弦索2的長度和四棱錐底面相應方向的邊長相等，形成的網格結構即為折疊網殼結構,如圖4所示。本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種索桿式折疊網格結構，其特征在于：由四棱錐基本單元在水平面行和列兩個方向相互連接構成，所述的四棱錐基本單元由底面四邊形(3)、四條棱邊、頂點(1)、四根斜向壓桿(6)以及一中央壓桿(7)組成，所述的底面四邊形(3)由四根拉索構成，所述的四條棱邊為斜索(5)，所述的四根斜向壓桿(6)的一端分別連接在底面四邊形(3)的四個角上，所述的中央壓桿(7)的一端則連接在頂點(1)上，中央壓桿(7)的另一端與所述的四根斜向壓桿(6)的另一端鉸接在一起，鉸接點位于四棱錐內，四棱錐基本單元的上表面通過底面四邊形(3)的公共邊相連接，四棱錐基本單元的頂點(1)通過下弦索(2)相連，所述的每一行或者每一列的所有四棱錐基本單元中，在同一個平面上的斜索(5)連接為一根主動索(8)。

【技術特征摘要】
1.一種索桿式折疊網格結構，其特征在于由四棱錐基本單元在水平面行和列兩個方向相互連接構成，所述的四棱錐基本單元由底面四邊形(3)、四條棱邊、頂點(I)、四根斜向壓桿出)以及一中央壓桿(7)組成，所述的底面四邊形(3)由四根拉索構成，所述的四條棱邊為斜索(5)，所述的四根斜向壓桿￠)的一端分別連接在底面四邊形(3)的四個角上，所述的中央壓桿(7)的一端則連接在頂點(I)上，中央壓桿(7)的另一端與所述的四根斜向壓桿￠)的另一端鉸接在一起，鉸接點位于四棱錐內，四棱錐基本單元的上...

【專利技術屬性】
技術研發人員：蔡建國，馮健，
申請(專利權)人：東南大學，
類型：實用新型
國別省市：