一种可折叠展开的充气索膜结构的制作方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种由充气膜、拉索、索套组成的索膜结构，适用于一般永久性、临时性民用建筑及构筑物。
【背景技术】
[0002]近年来，工程师都在追求结构的轻型化，轻型结构也是可持续建筑结构发展中的重要环节。其中充气索膜结构是最新发展起来的一种轻型结构形式，它的主要材料是性能优良且重量轻的膜材，通过向膜材内充气达到由空气压力支撑膜面的效果，并可利用柔性钢索和刚性支撑结构将膜面绷紧，从而形成具有一定刚度、覆盖较大跨度的空间结构体系。
[0003]充气索膜结构既具有可展结构移动性强、便于运输储存等优点，也具有膜结构轻型化、造型美观等特点。作为一种前景广阔的可折叠展开结构，它充分体现了建筑艺术与科学技术的完美结合，是用于临时性或者应急性建筑的最佳选择之一，也是绿色可持续建筑的最佳选择之一。
[0004]充气膜结构相对来说承载能力低，抗弯刚度很小，在轴向压力作用下，容易起皱或者整体屈曲。因此，需要为充气膜结构提供较大的内压，来获得一定的抗压和抗弯刚度。较大的内压作用下，充气膜内也将产生较大的拉应力，这对膜材的强度要求很高。在继承了充气膜结构优点的基础上，为弥补单一的充气膜结构力学性能的不足，本发明为充气膜结构加入柔性钢索与索套，从而提高结构的稳定性和承载能力。
【发明内容】
[0005]发明目的:为了制造出便于折叠展开轻型结构，该结构不仅能满足建筑使用的各项功能要求，还具有设计和施工方便等优点，在继承充气膜结构优点的基础上，使其拥有更好的稳定性及承载力，是临时性或紧急性结构的优选结构形式，也是可持续建筑结构发展的重要环节。
[0006]技术方案:为实现上述目的，本发明采用的技术方案为:一种可折叠展开的充气索膜结构，其特征在于:由充气膜、拉索和索套三部分组成，所述的索套包括两个端部套环和间隔的设置在两个端部套环之间的至少一个中间套环，所述的端部套环和所述的中间套环分别与所述的充气膜内表面固定连接，在所述的中间套环沿圆周方向上均匀的设置有耳片，所述拉索的两端通过带调节器的索锚具固定在所述的两个端部套环中，拉索的中部穿过所述中间套环的耳片，在所述的拉索上通过锚具施加使所述充气膜张开后作用在所述两个端部套环上的预应力。
[0007]所述的端部套环和中间套环均由四个1/4圆环形连杆组成，这四个圆环形连杆通过销轴连接组成一个四连杆机构，各连杆均可绕销轴转动。
[0008]在所述的每个圆环形连杆均设置有一个耳片，两端部套环上的耳片方向均平行于充气膜表面，中间套环上的耳片方向均垂直于充气膜表面，在所述的每个中间套环的耳片上贯穿一根所述的拉索，所述的索锚具一端与所述端部套环上的耳片连接，在索锚具的另一端连接所述的拉索。
[0009]所述的充气膜是由两种类型的曲面膜构成的，其中，中间部分为圆柱形膜片，两端由半球冠形膜片封口，连接成为一个整体；圆柱形膜片和球冠形膜片之间用热融合、缝合或机械连接，所述曲面膜的材料是由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。
[0010]所述的索套与充气膜之间以熔融、粘接或缝合方式连接。
[0011]本发明一种可折叠展开的充气索膜结构，由充气膜、拉索、索套三部分组成，拉索贯穿于索套，索套连接于充气膜，三者协同工作，共同组成了一种可折叠展开的充气索膜结构。索套是充气膜与拉索的连接件，与膜面之间以熔融状态或粘接方式或缝合方式连接，拉索穿过索套的耳片，索套对拉索起到了良好的固定作用，使其和充气膜形成良好的连接，二者协同工作，从而更好的传递法向力。拉索布置在充气膜中间部分圆柱形膜片的外表面，贯穿于索套，通过锚具连接在充气膜结构两端的套环中，考虑到拉索自身具有抗扭刚度，施加预应力过程中不能发生扭转，此处采用带调节器的索锚具，先对钢索和带调节器的锚具进行压套制作，后将其锁头连接于端部套环的耳片上，充气前再采用专用扳手调节钢索锚具上的调节器对拉索缓慢而均匀地施加一定大小的初始预应力，以增大结构整体刚度。拉索是由金属材料、非金属材料、或者金属材料与非金属材料的复合材料制成的单股的或者多股的条状结构。
[0012]有益效果:本发明沿充气膜跨度方向设置的索套，由四个1/4圆环形连杆通过销轴连接形成，可折叠回收，又能提供驱动，满足充气索膜结构完全折叠展开状态的要求。索套与充气膜有良好的连接，因此其可有效约束充气膜变形，充当其加劲肋，提高其局部稳定性。与此同时其连杆上耳片可固定拉索防止拉索滑动，从而使拉索与充气膜形成良好的连接，提高结构的刚度、整体稳定性及承载力。
【附图说明】
[0013]图1为本发明的结构示意图；
图2为中间索套的示意图；
图3为环形四连杆的连接示意图；
图4为拉索端部的带调节器的索锚具的示意图；
图5为充气膜收拢后的示意图。
【具体实施方式】
[0014]下面结合附图对本发明作更进一步的说明。
[0015]如图1所示，一种可折叠展开的充气索膜结构和构造，由充气膜I与拉索2通过索套3连接而成。
[0016]所述充气膜I 一共两部分，中间部分为圆柱形膜片，两端由球冠形膜片封口，这两种类型的曲面通过热融合、缝合或机械连接为一个整体。如图2所述的索套3是充气膜I与拉索2的连接件，与膜面之间以熔融状态或粘接方式或缝合方式连接，如图1所示，其中2个为端部套环布置在充气膜I中间部分的圆柱形膜片的两端，其它4个为中间套环沿充气膜跨度方向均匀分布；如图3中，索套3由四个1/4圆环形连杆6组成，这四个圆环形连杆6通过销轴4连接组成一个四连杆机构，且每个1/4圆环形连杆6均设有I个耳片5，其中两端部套环上耳片方向均平行于充气膜表面，中间套环上耳片方向均垂直于充气膜表面，在每个中间套环的耳片上贯穿一根拉索2，索套对拉索起到了良好的固定作用，使其和充气膜形成良好的连接，二者协同工作。如图1中，4根拉索2均匀的布置在充气膜I中间部分圆柱形膜片的外表面，贯穿于索套上的耳片5，通过锚具连接在充气膜结构两端的套环中，考虑到拉索自身具有抗扭刚度，施加预应力过程中不能发生扭转，此处采用如图4中带调节器的索锚具7，先对钢索和带调节器的锚具进行压套制作，后将其锁头连接于端部套环的耳片上，充气前再采用专用扳手调节钢索锚具上的调节器对拉索缓慢而均匀地施加一定大小的初始预应力，调节器由中间的调节套71与两侧带正反螺牙的螺杆72及端部的锁头73结合形成，其中锁头73通过销轴或螺栓与端部套环的耳片连接在一起，通过旋转调节套改变了拉索长度，从而实现了预应力的施加；所述拉索2是由金属材料、非金属材料、或者金属材料与非金属材料的复合材料制成的单股的或者多股的条状结构。图5为充气膜I放气后索套3的折叠图，因四个连杆6在销轴连接处可转动，满足了充气膜可折叠的要求，节约了空间，更便于存放和运输。
[0017]应当指出:对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
【主权项】
1.一种可折叠展开的充气索膜结构，其特征在于:由充气膜、拉索和索套三部分组成，所述的索套包括两个端部套环和间隔的设置在两个端部套环之间的至少一个中间套环，所述的端部套环和所述的中间套环分别与所述的充气膜内表面固定连接，在所述的中间套环沿圆周方向上均匀的设置有耳片，所述拉索的两端通过带调节器的索锚具固定在所述的两个端部套环中，拉索的中部穿过所述中间套环的耳片，在所述的拉索上通过锚具施加使所述充气膜张开后作用在所述两个端部套环上的预应力。
2.根据权利要求1所述的充气索膜结构，其特征在于:所述的端部套环和中间套环均由四个1/4圆环形连杆组成，这四个圆环形连杆通过销轴连接组成一个四连杆机构，各连杆均可绕销轴转动。
3.根据权利要求2所述的充气索膜结构，其特征在于:在所述的每个圆环形连杆均设置有一个耳片，两端部套环上的耳片方向均平行于充气膜表面，中间套环上的耳片方向均垂直于充气膜表面，在所述的每个中间套环的耳片上贯穿一根所述的拉索，所述的索锚具一端与所述端部套环上的耳片连接，在索锚具的另一端连接所述的拉索。
4.根据权利要求1所述的充气索膜结构，其特征在于:所述的充气膜是由两种类型的曲面膜构成的，其中，中间部分为圆柱形膜片，两端由半球冠形膜片封口，连接成为一个整体；圆柱形膜片和球冠形膜片之间用热融合、缝合或机械连接，所述曲面膜的材料是由高强度的织物基材和聚合物涂层构成的复合材料。
5.根据权利要求1所述的充气索膜结构，其特征在于:所述的索套与充气膜之间以熔融、粘接或缝合方式连接。
【专利摘要】本发明公开了一种可折叠展开的充气索膜结构，其特征在于：由充气膜、拉索和索套三部分组成，所述的索套包括两个端部套环和间隔的设置在两个端部套环之间的至少一个中间套环，所述的端部套环和所述的中间套环分别与所述的充气膜内表面固定连接，在所述的中间套环沿圆周方向上均匀的设置有耳片，所述拉索的两端通过带调节器的索锚具固定在所述的两个端部套环中，拉索的中部穿过所述中间套环的耳片，在所述的拉索上通过锚具施加使所述充气膜张开后作用在所述两个端部套环上的预应力。本发明提供的充气索膜结构吸取了传统充气梁结构的优点，并大大提高了其刚度、稳定性及承载能力，可折叠并循环多次使用，经济效益好，在临时性建筑的应用中有巨大的潜力。
【IPC分类】E04B7-14, E04H12-20
【公开号】CN104763209
【申请号】CN201510131267
【发明人】蔡建国, 徐剑, 冯健, 范琳梓, 贾文文
【申请人】东南大学
【公开日】2015年7月8日
【申请日】2015年3月25日