专利名称：折叠开合屋盖的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种屋盖，尤其是一种开合屋盖。
技术背景屋盖的可开合是近些年来人们对建筑功能的一种新的要求。目前，在己建 成的开合屋盖中，以空间刚性网格屋盖单元的滑动开合形式为主；此外，折叠 开合的概念在开合结构中也有所应用，以柔性的索膜屋盖结构的折叠开合及折 叠网架和折叠网壳为主。以上这些开合结构形式在《开合屋盖结构研究》(作 者张风文，天津大学博士学位论文，2001)和《现代空间结构》(作者刘锡良，天津天津大学出版社，2003.)中有比较详细的介绍，它们的设计和施工都非常复杂，造价极高， 一般只用于意义重大的体育场馆中，无法满足一些小 的体育场馆和其它一些中小型建筑对这种开合功能的要求。发明内容为了克服现有开合屋盖结构技术的复杂性和高成本性的缺陷，本发明提供 了一种型钢梁式折叠开合屋盖，该折叠开合屋盖不仅能满足建筑对屋盖开合的 各项功能要求，还具有构造合理、设计和施工简单以及成本较低等特点，能很 好地满足一些小的体育场馆和其它一些中小型建筑对屋盖开合功能的要求。本发明的技术方案如下折叠开合钢屋盖结构，包括H型钢梁、梁间水平交叉支撑、驱动轮、驱动装置、可伸缩止动钢板、连杆、H型钢梁端部滑动轨道、H型钢梁中部滑动轨道、 转杆、钢球、屋面支撑构件、导轨及轨道；所述的H型钢梁有多榀，位于屋盖固定端的一榀两端分别与焊接于轨道上 的钢板焊接连接，其余各榀H型钢梁的端部与一厚钢板焊接连接，将厚钢板的 两端分别与滚动轮的滚轴焊接连接，滚动轮连接于滚轴的两端，滚动轮可绕滚 轴转动；所述的可伸縮止动钢板有四组，其中两组对称地布置在折叠开合钢屋盖结 构闭合时可动端梁的轨道处，另外两组对称地布置在折叠开合钢屋盖结构完全 打开时可动端梁的轨道处，每组均有两块相邻的钢板组成，每块钢板下端均与 千斤顶连接，千斤顶的下端与梁运行的轨道的下翼缘螺栓连接，梁运行的轨道 的上翼缘开有与钢板的厚度和长度相当的方孔，通过千斤顶的伸縮带动钢板在 此方孔中上下伸縮；所述的驱动装置通过驱动轮与轨道相连，驱动装置通过连杆和可动端的H 型钢梁焊接连接；所述的驱动装置为电机，电机带动驱动轮运行，采用完全相同的两组驱动 装置，分别对称地安装在梁运行的两侧的轨道上，且由同一个开关控制，同时 启动，同时关闭；所述的H型钢梁端部滑动轨道与H型钢梁中部滑动轨道均与H型钢梁的上 翼缘和腹板焊接连接；所述的梁间水平交叉支撑的两端分别与转杆焊接连接， 转杆与钢球采用嵌入式毂节点的形式相连，转杆可以在钢球内的嵌入槽内自由 转动，钢球内置于H型钢梁端部滑动轨道和H型钢梁中部滑动轨道中，可在轨 道中自由滚动；所述的梁间水平交叉支撑在交叉点处通过焊接H型钢板构件和销轴连接， 所述的屋面支撑构件与焊接H型钢板构件的上翼缘焊接连接；所述的焊接H型钢板构件是由上钢板、下钢板为翼缘，两端钢板为部分腹 板的四块钢板焊接而成的中部露空的焊接钢构件；销轴位于焊接H型钢板的中 心，两端分别与其上下翼缘连接，梁间水平交叉支撑中的一根支撑在交叉点处 断开为两部分，其端部分别与焊接H型钢板的腹板焊接连接，梁间水平交叉支 撑中的另一根支撑直接从焊接H型钢板中部的露空部分穿过，其贯通时又被销 轴贯穿，形成可绕销轴转动的交叉节点；所述梁运行的导轨与梁运行的轨道焊接连接；所述的屋面支撑构件为液压机；所述的H型钢梁可以为普通焊接H型钢、热轧H型钢或高频焊接H型钢。 所述的H型钢梁可以采用方钢管或箱型截面形式的钢梁；所述的梁间水平交叉支撑、连杆以及转杆均采用圆钢管； 所述的梁运行的轨道为箱型截面钢梁；所述的H型钢梁端部滑动轨道为C型截面，且端部有钢板封口； H型钢梁中 部滑动轨道也为C型截面，且端部和中间均有钢板封口；所述的梁运行的导轨由外卡轨和内卡轨组成，内轮的卡轨为内卡轨，由两 段纵向贯通轨道的矩形钢条组成；外轮的卡轨为外卡轨，内侧同样为纵向贯通 轨道的矩形钢条，外侧则为不对称槽形钢。本发明折叠开合屋盖的运行机理靠近梁端固定节点的两组可伸縮止动钢 板縮进轨道，使驱动装置运行，驱动装置通过连杆带动与其相连的梁运行，梁 间水平交叉支撑开始在其轨道中滑动并带动其余梁运行，关闭的屋盖逐渐打开， 当驱动装置运行到指定位置后使其停止运行，并使远离梁端固定节点的两组可伸缩止动钢板从轨道中弹出，将整个屋盖体系锁死，屋盖将处于完全打开状态。 远离梁端固定节点的两组可伸缩止动钢板缩进轨道，使驱动装置反向运行，梁 间水平交叉支撑开始在其轨道中反向滑动并带动其余梁反向运行，打开的屋盖 逐渐关闭，当驱动装置运行到指定位置后使其停止运行，并使靠近梁端固定节 点的两组可伸缩止动钢板从轨道中弹出，将整个屋盖体系锁死，屋盖将处于完 全闭合状态。本发明的有益效果是，构造合理、传力机制明确、设计和施工简单以及成 本较低。特别适合于中小型建筑。
图l为本发明的基本构造图(隐去了梁的导轨)； 图2为结构闭合平面3为结构闭合透视图； 图4为结构打开平面图； 图5为结构打开透视图； 图6为梁的导轨的透视7为梁间水平交叉支撑在H型钢梁上的滑动轨道透视图；图8为梁间水平交叉支撑与其轨道连接处的放大透视图；图9为梁间水平交叉支撑与其轨道的连接节点剖面图；图10为梁间水平交叉支撑在交叉处的转动节点及屋面支撑平面图；图11为梁间水平交叉支撑在交叉处的转动节点及屋面支撑透视图；图12为屋面支撑构件的伸縮过程图；图13为可伸缩止动钢板工作原理示意图；图中l.H型钢梁，2.梁间水平交叉支撑，3.梁端固定节点，4.驱动轮，5. 梁端滚动节点，6.驱动装置，7.可伸縮止动钢板，8.连杆，9.H型钢梁端部的滑 动轨道，10.H型钢梁中部的滑动轨道，ll.外卡轨，12.内卡轨，13.转杆，14. 钢球，15.焊接H型钢板构件，16.销轴，17.屋面支撑构件，18.油管，19.千斤 顶，20.梁运行的轨道。
具体实施方式
如图l所示，折叠开合屋盖包括H型钢梁l、梁间水平交叉支撑2、梁端固 定节点3、驱动轮4、梁端滚动节点5、驱动装置6、可伸缩止动钢板7、连杆8、 H型钢梁端部滑动轨道9、 H型钢梁中部滑动轨道10、转杆13与钢球14、焊接 H型钢板构件15、销轴16、屋面支撑构件17、梁运行的导轨及梁运行的轨道20; 所述的H型钢梁1可以为普通焊接H型钢、热轧H型钢或高频焊接H型钢中的 任一种，还可以采用方钢管或箱型截面的形式；所述的梁间水平交叉支撑2、连 杆8以及转杆,13均采用圆钢管；屋盖的最外端一榀H型钢梁的两端分别与焊接 于轨道上的钢板焊接连接，构成所述的梁端固定节点3，其它榀H型钢梁的两端 与滚动轮连接，此滚动轮为常规滚动轮，即滚轮连接于滚轴的两端，滚轮绕滚 轴转动，将厚钢板的两端分别与此种滚动轮的滚轴焊接连接，H型钢梁的端部再 与此厚钢板焊接连接，即构成所述的梁端滚动节点5，可在轨道上滑行；驱动装 置6和与其直接相邻的H型钢梁1通过连杆8焊接连接，驱动装置6为常规驱 动设备，主要由电机组成，电机带动驱动轮4运行，从而带动整个屋盖运行， 采用完全相同的两组驱动装置6，分别对称地安装在梁运行的两侧的轨道上，同 时开动或关闭，使两侧的运动尽可能一致；在图1和5中，所述的可伸縮止动钢板7有四组，其中两组对称地布置在两侧轨道的端部附近，靠近梁端固定节 点3，另外两组对称地布置在两侧轨道的另一端部附近，远离梁端固定节点3， 每组均有两块相邻的钢板组成，每块钢板下端均与千斤顶19连接，梁运行的轨道20采用箱型截面钢梁，其上翼缘开有与钢板的厚度和长度相当的方孔，其下 翼缘与千斤顶的下端螺栓连接，通过千斤顶19的伸縮带动钢板在此方孔中上下 伸縮，如图13所示；在图6中，所述的梁运行的导轨由外卡轨11和内卡轨12 组成，内轮的卡轨为内卡轨12，由两段纵向贯通梁运行的轨道20的矩形钢条组 成，外轮的卡轨为外卡轨11，内侧同样为纵向贯通梁运行的轨道20的矩形钢条， 外侧则为不对称槽形钢，这样既能防止屋盖在运行时出轨又能抵抗屋盖的上浮， 梁运行的导轨与梁运动的轨道20焊接连接；所述的H型钢梁端部滑动轨道9为 C型截面，且端部有钢板封口； H型钢梁中部滑动轨道10也为C型截面，且端 部和中间均有钢板封口，此轨道均与H型钢梁1的上翼缘和腹板焊接连接，如 图7所示；梁间水平交叉支撑2的两端分别与转杆13焊接连接，转杆13与钢 球14相连，其连接方式可采用类似于嵌入式毂节点的形式，转杆13可以在钢 球14内的嵌入槽内自由转动，钢球14内置于H型钢梁端部滑动轨道9和H型 钢梁中部滑动轨道10中，可在轨道中自由滚动，如图8和9;所述的焊接H型 钢板构件15是由上下钢板为翼缘，两端钢板为部分腹板的四块钢板焊接而成的 中部露空的焊接钢构件，所述的梁间水平交叉支撑2在交叉点处通过焊接H型 钢板构件15和销轴16连接，销轴16位于焊接H型钢板构件15的中心，两端 分别与其上下翼缘连接，此交叉支撑中的一根支撑在交叉点处断开，其端部分 别与焊接H型钢构件15的腹板焊接连接，另一根支撑直接从焊接H型钢构件15 中部的露空部分穿过，其贯通时又被销轴16贯穿，形成可绕销轴16转动的交 叉节点，如图10和11所示；所述的屋面支撑构件17为可伸縮液压机，屋面采用膜材，可以是乙烯一四氟乙烯共聚物(ETFE)、外涂聚四氟乙烯的玻璃纤维膜 (PTFE)或外涂聚氯乙烯的聚酯纤维膜(PVC)中的任一种，其可分别固定在H 型钢梁l的上翼缘和屋面支撑构件17上，当屋盖处于完全打开状态时，屋面支 撑构件17縮到最短，当屋盖处于完全闭合状态时，可将其伸长，如图12所示， 这样可以将由于闭合而过多地堆集在梁间的处于松弛状态的膜材挑起，防止大 量松弛的膜材下垂影响内部使用空间。
权利要求
1、一种折叠开合钢屋盖结构，包括H型钢梁、梁间水平交叉支撑、驱动轮、驱动装置、可伸缩止动钢板、连杆、H型钢梁端部滑动轨道、H型钢梁中部滑动轨道、转杆、钢球、屋面支撑构件、导轨及轨道；其特征在于所述的H型钢梁有多榀，位于屋盖固定端的一榀两端分别与焊接于轨道上的钢板焊接连接，其余各榀H型钢梁的端部与一厚钢板焊接连接，将厚钢板的两端分别与滚动轮的滚轴焊接连接，滚动轮连接于滚轴的两端，滚动轮可绕滚轴转动；所述的可伸缩止动钢板有四组，其中两组对称地布置在折叠开合钢屋盖结构闭合时可动端梁的轨道处，另外两组对称地布置在折叠开合钢屋盖结构完全打开时可动端梁的轨道处，每组均有两块相邻的钢板组成，每块钢板下端均与千斤顶连接，千斤顶的下端与梁运行的轨道的下翼缘螺栓连接，梁运行的轨道的上翼缘开有与钢板的厚度和长度相当的方孔，通过千斤顶的伸缩带动钢板在此方孔中上下伸缩；所述的驱动装置通过驱动轮与轨道相连，驱动装置通过连杆和可动端的H型钢梁焊接连接；所述的驱动装置为电机，电机带动驱动轮运行，采用完全相同的两组驱动装置，分别对称地安装在梁运行的两侧的轨道上，且由同一个开关控制，同时启动，同时关闭；所述的H型钢梁端部滑动轨道与H型钢梁中部滑动轨道均与H型钢梁的上翼缘和腹板焊接连接；所述的梁间水平交叉支撑的两端分别与转杆焊接连接，转杆与钢球采用嵌入式毂节点的形式相连，转杆可以在钢球内的嵌入槽内自由转动，钢球内置于H型钢梁端部滑动轨道和H型钢梁中部滑动轨道中，可在轨道中自由滚动；所述的梁间水平交叉支撑在交叉点处通过焊接H型钢板构件和销轴连接，所述的屋面支撑构件与焊接H型钢板构件的上翼缘焊接连接；所述的焊接H型钢板构件是由上钢板、下钢板为翼缘，两端钢板为部分腹板的四块钢板焊接而成的中部露空的焊接钢构件；销轴位于焊接H型钢板的中心，两端分别与其上下翼缘连接，梁间水平交叉支撑中的一根支撑在交叉点处断开为两部分，其端部分别与焊接H型钢板的腹板焊接连接，梁间水平交叉支撑中的另一根支撑直接从焊接H型钢板中部的露空部分穿过，其贯通时又被销轴贯穿，形成可绕销轴转动的交叉节点；所述梁运行的导轨与梁运行的轨道焊接连接；所述的屋面支撑构件为液压机。
2、 根据权利要求l所述的折叠开合钢屋盖结构，其特征在于，所述的H型 钢梁可以为普通焊接H型钢、热轧H型钢或高频焊接H型钢。
3、 根据权利要求l所述的折叠开合钢屋盖结构，其特征在于，所述的H型 钢梁可以采用方钢管或箱型截面形式的钢梁。
4、 根据权利要求l所述的折叠开合钢屋盖结构，其特征在于，所述的梁间 水平交叉支撑、连杆以及转杆均釆用圆钢管。
5、 根据权利要求l所述的折叠开合钢屋盖结构，其特征在于，所述的梁运 行的轨道为箱型截面钢梁。
6、 根据权利要求l所述的折叠开合钢屋盖结构，其特征在于，所述的H型 钢梁端部滑动轨道为C型截面，且端部有钢板封口； H型钢梁中部滑动轨道也为 C型截面，且端部和中间均有钢板封口。
7、 根据权利要求l所述的折叠开合钢屋盖结构，其特征在于，所述的梁运 行的导轨由外卡轨和内卡轨组成，内轮的卡轨为内卡轨，由两段纵向贯通轨道的矩形钢条组成；外轮的卡轨为外卡轨，内侧同样为纵向贯通轨道的矩形钢条, 外侧则为不对称槽形钢。
全文摘要
本发明公开了一种折叠开合钢屋盖结构，包括H型钢梁、梁间水平交叉支撑、梁端固定节点、驱动轮、梁端滚动节点、驱动装置、可伸缩止动钢板、连杆、H型钢梁端部滑动轨道、H型钢梁中部滑动轨道、转杆、钢球、焊接H型钢板构件、销轴、屋面支撑构件、梁运行的导轨及梁运行的轨道。其特征是，轨道上的可伸缩止动钢板锁死或放行屋盖，驱动装置通过连杆带动与其相连的梁运行，促使梁间水平交叉支撑在其轨道中滑动，从而带动其它梁沿两侧的轨道运行，这些梁间水平交叉支撑的折叠开合实现了整个屋盖的折叠开合。本发明的有益效果是，构造合理、传力机制明确、设计和施工简单以及成本较低。特别适合于中小型建筑。
文档编号E04B7/16GK101250917SQ20081005256
公开日2008年8月27日 申请日期2008年3月31日 优先权日2008年3月31日
发明者乔文涛, 王小盾, 陈志华 申请人:天津大学