可调式双曲面空间网架单元及网架结构

本发明涉及结构工程的，具体涉及可调式双曲面空间网架单元及网架结构。

背景技术：

1、近年来，空间网架结构因其受力合理、轻质省材、施工周期短等优点已广泛应用于会展中心、体育场、飞机场等大跨民用标志性建筑。但传统空间网架结构形式较为单一，无法实现异形结构的要求；同时对于大空间结构的变形也难以实现协调变化和多样性结构发展。

技术实现思路

1、本发明针对背景技术所提及的问题，提出了可调式双曲面空间网架单元及网架结构，不但能满足大跨屋盖结构的力学性能要求，而且可实现造型独特的异形结构和大跨空间结构的变形协调问题，同时推动我国空间网架结构的发展。

2、为实现上述技术目的，本发明采取的技术方案为：

3、可调式双曲面空间网架单元，由两个结构相同的分岔式钢接杆、一个弹簧变形协调构件和调节管组成，分岔式钢接杆包括杆主体，杆主体内端设置有一个协调构件连接端口和至少一个调节管连接端口，调节管的数量与调节管连接端口的数量相同，弹簧变形协调构件为弹性件，弹簧变形协调构件的两端分别固定在两个分岔式钢接杆的协调构件连接端口上，调节管连接端口上设置有螺齿，调节管管内腔设置有与螺齿配合的螺纹，调节管两端分别被两个分岔式钢接杆的调节管连接端口插入，当调节管旋动时，能将两个分岔式钢接杆相互拉进或推远。

4、为优化上述技术方案，采取的具体措施还包括：

5、上述的一个分岔式钢接杆具有两个调节管连接端口，相应的，调节管的数量为两个，协调构件连接端口位于两个调节管连接端口之间。

6、上述的弹簧变形协调构件包括弹簧连杆和弹簧，弹簧连杆固定连接在弹簧两端，弹簧连杆通过焊接的方式与协调构件连接端口固定连接。

7、可调式双曲面空间网架结构，包括多个上述的可调式双曲面空间网架单元和多个组装连杆，每四个可调式双曲面空间网架单元以杆主体外端首尾相接的方式组成一正方形结构，这正方形结构的四角均各自与一个组装连杆的一端固定连接，共计四个组装连杆，这四个组装连杆的另一端相互固定，构成连杆端点，由此四个可调式双曲面空间网架单元和四个组装连杆共同组成了一个单元组，若干个单元组组成一个所有可调式双曲面空间网架单元均在同一平面的网架结构，且相邻单元组以一个可调式双曲面空间网架单元作为共同边，组装连杆均位于网架结构下侧，网架结构的可调式双曲面空间网架单元构成上弦面，相邻两个单元组的连杆端点之间通过一个可调式双曲面空间网架单元固定连接，连杆端点之间的可调式双曲面空间网架单元构成下弦面，上弦面和下弦面平行，通过差异化调节上弦面和下弦面上的可调式双曲面空间网架单元的调节管，使上弦面和下弦面上的可调式双曲面空间网架单元长度发生差异，进而使上弦面或下弦面产生左右方向或前后方向的弯曲，进而使上弦面、下弦面以及二者之间的组装连杆共同组成了双曲面空间网架。

8、上述的双曲面空间网架上的下弦面可调式双曲面空间网架单元长度短于上弦面可调式双曲面空间网架单元长度，使得下弦面为平面，上弦面为曲面。

9、上述的可调式双曲面空间网架单元和组装连杆均为钢材料制作。

10、上述的组装连杆为空心杆。

11、上述的一个单元组中的四个组装连杆的另一端通过焊接相互固定，构成连杆端点。

12、本发明相比传统屋盖结构具有以下优势：

13、1、本发明可以实现装配式建造。结构设计完成后，可以在工厂提前预制各单元体和单元组，在施工现场进行快速的施工安装，简化施工工艺流程，提高施工效率，减少施工工期，实现建筑快速施工需求。

14、2、本发明可以实现异形空间网架结构的协调问题。本专利实现异形空间网架结构的变形过渡，达到施工误差、结构误差和变形协调的统一。

15、3、本发明结构形式多样。本专利可以通过调节单元组的数量和构件变形来改变整体屋盖的结构形式，例如：拱形屋盖结构、双曲面屋盖结构、马鞍式曲面结构等，打破传统空间网架结构形式，促进结构形式创新，推动我国空间网架结构的发展。

16、4、本发明可持续发展性高。相较于传统空间网架结构，本发明可以通过调整上下弦杆的位置，改变网架结构的形式，实现不同建筑结构的屋盖形式要求，对施工现场的环境破坏小，绿色环保，可持续发展性高。

技术特征：

1.可调式双曲面空间网架单元，其特征是：由两个结构相同的分岔式钢接杆(1)、一个弹簧变形协调构件(2)和调节管(3)组成，所述的分岔式钢接杆(1)包括杆主体(11)，所述的杆主体(11)内端设置有一个协调构件连接端口(12)和至少一个调节管连接端口(13)，所述的调节管(3)的数量与调节管连接端口(13)的数量相同，所述的弹簧变形协调构件(2)为弹性件，弹簧变形协调构件(2)的两端分别固定在两个分岔式钢接杆(1)的协调构件连接端口(12)上，所述的调节管连接端口(13)上设置有螺齿，所述的调节管(3)管内腔设置有与螺齿配合的螺纹，所述的调节管(3)两端分别被两个分岔式钢接杆(1)的调节管连接端口(13)插入，当调节管(3)旋动时，能将两个分岔式钢接杆(1)相互拉进或推远。

2.根据权利要求1所述的可调式双曲面空间网架单元，其特征是：一个分岔式钢接杆(1)具有两个调节管连接端口(13)，相应的，调节管(3)的数量为两个，协调构件连接端口(12)位于两个调节管连接端口(13)之间。

3.根据权利要求1所述的可调式双曲面空间网架单元，其特征是：所述的弹簧变形协调构件(2)包括弹簧连杆(21)和弹簧(22)，所述的弹簧连杆(21)固定连接在弹簧(22)两端，所述的弹簧连杆(21)通过焊接的方式与协调构件连接端口(12)固定连接。

4.可调式双曲面空间网架结构，其特征是：包括多个如权利要求1所述的可调式双曲面空间网架单元和多个组装连杆(4)，每四个可调式双曲面空间网架单元以杆主体(11)外端首尾相接的方式组成一正方形结构，这正方形结构的四角均各自与一个组装连杆(4)的一端固定连接，共计四个组装连杆(4)，这四个组装连杆(4)的另一端相互固定，构成连杆端点(41)，由此四个可调式双曲面空间网架单元和四个组装连杆(4)共同组成了一个单元组，若干个单元组组成一个所有可调式双曲面空间网架单元均在同一平面的网架结构，且相邻单元组以一个可调式双曲面空间网架单元作为共同边，组装连杆(4)均位于网架结构下侧，网架结构的可调式双曲面空间网架单元构成上弦面，相邻两个单元组的连杆端点(41)之间通过一个可调式双曲面空间网架单元固定连接，连杆端点(41)之间的可调式双曲面空间网架单元构成下弦面，所述的上弦面和下弦面平行，通过差异化调节上弦面和下弦面上的可调式双曲面空间网架单元的调节管(3)，使上弦面和下弦面上的可调式双曲面空间网架单元长度发生差异，进而使上弦面或下弦面产生左右方向或前后方向的弯曲，进而使上弦面、下弦面以及二者之间的组装连杆(4)共同组成了双曲面空间网架。

5.根据权利要求4所述的可调式双曲面空间网架结构，其特征是：双曲面空间网架上的下弦面可调式双曲面空间网架单元长度短于上弦面可调式双曲面空间网架单元长度，使得下弦面为平面，上弦面为曲面。

6.根据权利要求4所述的可调式双曲面空间网架结构，其特征是：所述的可调式双曲面空间网架单元和组装连杆(4)均为钢材料制作。

7.根据权利要求4所述的可调式双曲面空间网架结构，其特征是：所述的组装连杆(4)为空心杆。

8.根据权利要求4所述的可调式双曲面空间网架结构，其特征是：一个单元组中的四个组装连杆(4)的另一端通过焊接相互固定，构成连杆端点(41)。

技术总结
本发明提供了可调式双曲面空间网架单元及网架结构，网架单元由两个结构相同的分岔式钢接杆、一个弹簧变形协调构件和调节管组成，分岔式钢接杆包括杆主体，杆主体内端设置有一个协调构件连接端口和至少一个调节管连接端口，调节管的数量与调节管连接端口的数量相同，弹簧变形协调构件为弹性件，弹簧变形协调构件的两端分别固定在两个分岔式钢接杆的协调构件连接端口上，调节管连接端口上设置有螺齿，调节管管内腔设置有与螺齿配合的螺纹。网架结构形式多样。本发明专利可以通过调节单元组的数量和构件变形来改变整体屋盖的结构形式，打破传统空间网架结构形式，促进结构形式创新，推动我国空间网架结构的发展。

技术研发人员：贾慧娟,陈曦,施浩迪,余长青,於振亚,石子滢
受保护的技术使用者：金陵科技学院
技术研发日：
技术公布日：2024/1/15