一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构

本发明涉及索网结构与可展结构，具体为一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构。

背景技术：

1、索网结构是根据fuller所提出的“张拉整体体系tensegrity”这一概念而产生的，其大量采用预应力钢索，压杆少而短，不仅能充分发挥钢材的抗拉强度，结构效率极高。此种结构形式在学术界成为热点的同时，也在工程中被广泛的应用。其主要有结构自重轻、造价低、造型美观等优点成为许多大跨度体育场馆的屋盖建筑形式。

2、传统的索网结构的研究与应用多停留在静态建筑结构的领域。为更有效的实现屋盖的开合度控制，本发明采用滑动索装置替代传统的拉索形式的同时，减少了索长控制器的个数，提出一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种结构新颖、可调节开口大小的滑动索驱动的月牙形可展索网结构。

2、为实现上述目的，本发明提供技术方案：

3、一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，包括内环端部固定节点、内环自由节点、外环固定节点、第一拉索、第二拉索和第三拉索；

4、所述的内环端部固定节点和内环自由节点位于第一圆弧线上，所述的内环端部固定节点固定在第一圆弧线的两端，内环自由节点排列在两个内环端部节点之间；所述的外环固定节点均匀固定在第二圆弧线上和第三圆弧线上，分别位于第二圆弧线上和第三圆弧线上的外环固定节点关于第一圆弧线所在的平面对称，且关于内环端部节点连线的法平面对称；

5、所述的第一拉索依次穿过第一圆弧线上的节点，第二拉索交替穿过第二圆弧线上的节点和第一圆弧线上的节点，第三拉索交替穿过第三圆弧线上的节点和第一圆弧线上的节点，三根拉索长度可调，实现索网结构的折叠与展开。

6、进一步的，位于第二圆弧线和第三圆弧线两端的外环固定节点的弧度角小于内环端部节点的弧度角。

7、进一步的，第二圆弧线和第三圆弧线的半径大于第一圆弧线的半径。

8、进一步的，位于第二圆弧线上和第三圆弧线上的外环固定节点数量均为p，位于第一圆弧线上的内环自由节点数量为p-1，位于第一圆弧线上的内环端部固定节点数量为2。

9、进一步的，所述的三根拉索均设置有索长调节装置。

10、进一步的，所述的内环端部固定节点处设置三个铰接点，三根拉索的两端均与内环端部固定节点铰接。

11、进一步的，所述的内环自由节点处设置有滑轮一、滑轮二和滑轮三，滑轮一位于第一圆弧线所在平面，滑轮二和滑轮三关于第一圆弧线所在的平面对称；所述的外环固定节点处设有朝向第一圆弧线圆心位置的滑轮四。

12、进一步的，所述的第一拉索依次绕经位于第一圆弧线上的内环自由节点的滑轮一；第二拉索交替绕经位于第二圆弧线上的外环固定节点的滑轮四和位于第一圆弧线上的内环自由节点的滑轮二；所述的第三拉索交替绕经位于第三圆弧线上的外环固定节点的滑轮四和位于第一圆弧线上的内环自由节点的滑轮三。

13、进一步的，增加第二拉索和第三拉索的长度，缩短第一拉索的长度，索网结构展开；缩短第二拉索和第三拉索的长度，增加第一拉索的长度，索网结构折叠。

14、进一步的，第一拉索上各点的预应力相同，第二拉索和第三拉索上各点的预应力相同。

15、与现有技术相比，本发明的有益效果：

16、1、本发明提供了一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，由传统的段式拉索更改为通长的拉索和滑轮构成，使用通长的滑动索，只需调节拉索的长度即可驱动索网结构的变形，有利于减少结构控制、监测系统的复杂度，也可以减少索杆连接处节点的复杂度。

17、2、由于结构可通过拉索的长度来控制屋盖的开合度，在使用需求等方面的适应性显著增强，提高了结构的功能性。

技术特征：

1.一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，包括内环端部固定节点(6)、内环自由节点(7)、外环固定节点、第一拉索、第二拉索和第三拉索；

2.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，位于第二圆弧线和第三圆弧线两端的外环固定节点的弧度角小于内环端部节点的弧度角。

3.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，第二圆弧线和第三圆弧线的半径大于第一圆弧线的半径。

4.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，位于第二圆弧线上和第三圆弧线上的外环固定节点数量均为p，位于第一圆弧线上的内环自由节点数量为p-1。

5.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，所述的三根拉索均设置有索长调节装置。

6.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，所述的内环端部固定节点处设置三个铰接点，三根拉索的两端均与内环端部固定节点铰接。

7.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，所述的内环自由节点(7)处设置有滑轮一、滑轮二和滑轮三，滑轮一位于第一圆弧线所在平面，滑轮二和滑轮三关于第一圆弧线所在的平面对称；所述的外环固定节点处设有朝向第一圆弧线圆心位置的滑轮四。

8.根据权利要求7所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，所述的第一拉索依次绕经位于第一圆弧线上的内环自由节点(7)的滑轮一；第二拉索交替绕经位于第二圆弧线上的外环固定节点的滑轮四和位于第一圆弧线上的内环自由节点(7)的滑轮二；所述的第三拉索交替绕经位于第三圆弧线上的外环固定节点的滑轮四和位于第一圆弧线上的内环自由节点(7)的滑轮三。

9.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，

10.根据权利要求1所述的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，其特征在于，

技术总结
本发明公开了可展结构和索网结构技术领域的一种滑动索驱动的月牙形可展索网结构，包括内环端部固定节点、内环自由节点、外环固定节点、以及三根拉索；内环端部固定节点和内环自由节点位于第一圆弧线上；外环固定节点均匀固定在第二、三圆弧线上，分别位于第二、三圆弧线上的外环固定节点关于第一圆弧线所在的平面对称，且关于内环端部节点连线的法平面对称；第一拉索依次穿过第一圆弧线上的节点，第二拉索交替穿过第二圆弧线上的节点和第一圆弧线上的节点，第三拉索交替穿过第三圆弧线上的节点和第一圆弧线上的节点，三根拉索长度可调，实现索网结构的折叠与展开，满足不同的建筑屋盖开口要求；结构构成和控制方式简单，具有较高的收纳比。

技术研发人员：马烁,卢葵勇,章玉容
受保护的技术使用者：浙江工业大学
技术研发日：
技术公布日：2024/1/14