本發明專利技術為具有充氣膜壓桿的桁架體系，屬于新體系范疇。采用小桿件拼出大跨度結構的思想，提出了用柔性材料構造承重結構的新思路，基于充氣膜壓桿構造桁架體系。在此結構中，用充氣壓桿作為受壓桿件，索作為受拉桿件。充氣膜壓桿在不充氣的狀態下為柔性的桿件，充氣后為具有抗壓剛度的勁性桿件，其抗壓剛度依充氣膜壓桿的直徑和內部氣壓而定。整個結構體系用柔性材料通過鉸接節點拼裝而成，充氣后勁性的充氣膜壓桿配合柔性預應力拉索共同工作。本發明專利技術的結構是真正便攜、易裝的輕型桁架結構，特別適用于需要快速移動、即裝即用的場合，可作為屋蓋結構，臨時性橋梁等，對于抗震救災和災后重建具有特別重要的意義。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種桁架結構，具體是一種建筑結構領域的組合充氣膜結構。
技術介紹
膜結構分為張拉結構和充氣結構，充氣膜結構又分為氣承式和氣囊式?，F代意義 的充氣膜結構起源于20世紀初，1917年英國工程師F. W.蘭徹斯特成功地把充氣原理應用 到房屋結構中，提出了用鼓風機吹脹膜布用作野戰醫院的設想，并申請了專利。1946年，美 國工程師Walter Bird建成第一個現代充氣膜結構——多譜勒雷達穹頂。1970年日本大阪 萬國博覽會上，膜結構被系統地推向世界，開始了剛性結構向柔性結構的轉變，建成了大 型充氣膜結構如氣承式的美國館、氣囊式的富士館等，這以后充氣膜結構開始有了廣泛的 應用。2002年，瑞士 Airlight公司和EMPA組合結構研究中心的科技人員提出了一種充氣 梁，上翼緣為金屬壓桿，索按照梁的主應力跡線布置作為下翼緣，氣囊作為梁的腹板形成了 組合梁，稱為氣撐式張弦梁，申請了多項專利技術并付諸了工程實踐。1988年起，天津大學、哈爾濱建筑工程學院、同濟大學以及中國建筑科學研究院 等逐漸對薄膜結構進行研究，并建成了長沙世界之窗劇場、深圳華僑城網球場、青島頤中體 育場、上海八萬人體育場等一批張拉膜結構，張拉膜結構在我國率先發展起來，應用日益廣 泛。隨著膜材及加工技術的進步，氣承式膜結構近年才得以較多的應用。最早的如1995年 在北京順義建造的游泳館，以后有天津市規劃展覽館、北京朝陽公園羽毛球館等均為氣承 式膜結構。而氣囊式膜結構直至2008年，在國家游泳中心“水立方”和國家體育場“鳥巢” 頂部火炬庫工程中，弓I入國外技術才得以應用于工程。綜上所述，充氣膜結構在國內外的研究和應用，以氣承式和氣囊式兩種結構形式 為主。氣承式主要是靠膜面內外的氣體壓力差成形，施加預張力和保持穩定，承載力低，穩 定性差。氣囊式膜結構，典型的結構，如日本的富士館、國家體育場“鳥巢”頂部的火炬庫工 程，用氣囊式拱作為承重結構，但是承載力小，只能用于自承重的維護結構；國家游泳中心 “水立方”是氣枕式膜結構，屬于氣囊式膜結構，但氣枕依附于骨架結構上，屬于維護結構， 同樣承載能力很??；氣撐式張弦梁，屬于一種改進的組合梁，跨度和承載能力很大，但上部 受壓翼緣仍為勁性金屬構件，氣囊是橫向承壓僅作為上翼緣的橫向支撐以提高其穩定性， 這就使得整個梁的設計、加工、運輸和安裝變得復雜。
技術實現思路
本專利技術針對現有技術存在的不足，采用小桿件拼出大跨度結構的思想，將氣囊用 作結構中的受壓桿件，提出一種具有充氣膜壓桿的桁架體系，此種結構具有輕質、便攜，安 裝、拆卸方便的特點，可應用于臨時橋梁、屋蓋、舞臺等結構，具有廣泛的應用前景。為了達到上述目的本專利技術采用如下技術方案具有充氣膜壓桿的桁架體系，其特征在于所述的桁架體系為柔性材料拼裝成的 結構體系。充氣膜壓桿1、預應力拉索2組成單榀桁架3，在單榀桁架3中，上弦桿和豎向腹桿為充氣膜壓桿1，斜向腹桿和下弦桿為預應力拉索2，上弦桿和豎向腹桿組成“T”字型。所述的桁架體系，充氣膜壓桿I材料為具有氣密性的PVC膜材，桿件充氣后才能有 相應的抗壓剛度。所述的桁架體系，充氣膜壓桿I充氣后為管狀桿件。所述的桁架體系，充氣膜壓桿I的內壓范圍為150KPa 200KPa，并在預應力拉索 2的索頭處設置調節預應力拉索2長度的調節螺桿。內壓的大小根據結構承載力要求而定， 內壓不同，結構所具有的剛度也不同。在承載力滿足要求的情況下，為了使充氣桿件的內壓 盡可能小，同時結構又能有足夠的剛度，以滿足結構正常使用極限狀態的要求，可以通過調 節預應力拉索2索頭處的調節螺桿，用以改變拉索的長度，進而調節結構的起拱高度，以滿 足結構的撓度要求。所述的桁架體系，組成單榀桁架3的桿件以桁架中部的充氣膜壓桿I 為對稱軸呈軸對稱。所述的桁架體系，組成單榀桁架3的桿件只有充氣膜壓桿1、預應力拉索2，且桿件 之間用鉸接節點連接。本專利技術的桁架體系，在自重和外荷載作用下，每個桿件所受軸力始終不變號，充氣 膜壓桿I為受壓桿件，預應力拉索2為受拉桿件。本專利技術的桁架體系，具有構造簡單，桿件規格統一，傳力明確，材料新穎，同時有便 攜、拆裝方便的特點。此種結構最突出的特點是，整個體系除了連接節點外，構件材料皆為 柔性材料，真正做到便攜易裝，可重復使用。附圖說明圖1為本專利技術的立體軸測圖。圖2為本專利技術的正立面圖。圖中1-充氣膜壓桿；2_預應力拉索；3_單榀桁架。具體實施方式下面結合圖1、圖2對本專利技術做進一步說明如圖1、圖2所示，本專利技術包括充氣膜 壓桿1、預應力拉索2組成單榀桁架3。充氣膜壓桿I材料為具有氣密性的柔性膜材，充氣 后才能有相應的剛度，充氣后為管狀桿件。單榀桁架3上弦桿與豎向腹桿呈“T”字型且組 成“T”字型上弦桿和腹桿腹桿皆為充氣膜壓桿1，斜向腹桿和下弦桿為預應力拉索2，在此 桁架中所有的桿件以桁架中部的充氣膜壓桿I為對稱軸呈軸對稱。單榀桁架3中桿件和桿 件間通過鉸接節點連接，組裝過程中，通過調節預應力拉索2的長度來調節桁架的起拱高 度，以滿足結構使用時的撓度要求。桁架一端采用固定鉸支座，另一端采用可動鉸支座。權利要求1.具有充氣膜壓桿的桁架體系，其特征在于所述的桁架體系為柔性材料拼裝成的結構體系，包括充氣膜壓桿(I)、預應力拉索(2)組成單榀桁架(3)，單榀桁架拼裝成整體結構。2.根據權利要求1所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于充氣膜壓桿 (I)采用具有氣密性的柔性膜材制成。3.根據權利要求1所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于充氣膜壓桿(1)充氣后為管狀承壓桿件。4.根據權利要求1所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于預應力拉索(2)的長度可調節。5.根據權利要求1所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于單榀桁架(3) 的上弦桿與豎向的腹桿呈“T”字型。6.根據權利要求5所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于組成“T”字型的上弦桿和豎向的腹桿皆為充氣膜壓桿(I)。7.根據權利要求1所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于組成單榀桁架(3)的桿件以桁架中部的充氣膜壓桿(I)為對稱軸呈軸對稱。8.根據權利要求1所述的具有充氣膜壓桿的新型桁架體系，其特征在于組成單榀桁架(3 )的桿件皆為充氣膜壓桿(I)、預應力拉索(2 )。全文摘要本專利技術為具有充氣膜壓桿的桁架體系，屬于新體系范疇。采用小桿件拼出大跨度結構的思想，提出了用柔性材料構造承重結構的新思路，基于充氣膜壓桿構造桁架體系。在此結構中，用充氣壓桿作為受壓桿件，索作為受拉桿件。充氣膜壓桿在不充氣的狀態下為柔性的桿件，充氣后為具有抗壓剛度的勁性桿件，其抗壓剛度依充氣膜壓桿的直徑和內部氣壓而定。整個結構體系用柔性材料通過鉸接節點拼裝而成，充氣后勁性的充氣膜壓桿配合柔性預應力拉索共同工作。本專利技術的結構是真正便攜、易裝的輕型桁架結構，特別適用于需要快速移動、即裝即用的場合，可作為屋蓋結構，臨時性橋梁等，對于抗震救災和災后重建具有特別重要的意義。文檔編號E04B1/34GK102995747SQ20121052074公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月6日 優先權日2012年12月6日專利技術者張毅剛, 劉魯, 向陽, 谷強, 王振, 韓中良 申請本文檔來自技高網...
【技術保護點】
具有充氣膜壓桿的桁架體系，其特征在于：所述的桁架體系為柔性材料拼裝成的結構體系，包括充氣膜壓桿（1）、預應力拉索（2）組成單榀桁架（3），單榀桁架拼裝成整體結構。
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：張毅剛，劉魯，向陽，谷強，王振，韓中良，
申請(專利權)人：北京工業大學，
類型：發明
國別省市：
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