折疊帳篷結(jié)構(gòu)是一種用時展開、不用時可折疊帳篷收起的結(jié)構(gòu)。從這個意義上說,有著悠久歷史廣為人們所熟悉的雨傘或陽傘就是一種折疊帳篷結(jié)構(gòu),這表明折疊帳篷結(jié)構(gòu)的思想古已有之,但折疊帳篷結(jié)構(gòu)用于建筑領(lǐng)域、并形成相應(yīng)的設(shè)計計算理論是近幾十年來的事。
1961年西班牙建筑師皮奈偌(P.Pinero)展出了他的傷口一個可折疊帳篷移動的小劇院,人們從中發(fā)現(xiàn)了這種結(jié)構(gòu)的諸多優(yōu)點。折疊帳篷結(jié)構(gòu)一般可重復(fù)使用,且折疊帳篷后體積小,便于運輸及儲存,與永久性建筑物相比不僅在施工上省時省力,而且可避免不必要的資金再投入而造成的浪費。隨著人們對“折疊帳篷”概念逐漸理解,折疊帳篷結(jié)構(gòu)在計算理論上及結(jié)構(gòu)形式上都得以很大發(fā)展,目前這種結(jié)構(gòu)已走出實驗室,得到了廣泛的工程應(yīng)用。在生活領(lǐng)域,可用于施工棚、集市大棚、臨時貨倉等臨時性結(jié)構(gòu);在軍事上可用于戰(zhàn)地指揮、戰(zhàn)場救護、裝配搶修及野外帳篷等,對提高部隊的后勤保障能力、增加部隊?wèi)?zhàn)斗力有重要意義;在航空航天領(lǐng)域,折疊帳篷結(jié)構(gòu)有著不可替代的地位,已用作太陽帆、可展式天線等。依據(jù)不同的標(biāo)準(zhǔn)折疊帳篷結(jié)構(gòu)有著不同的類型劃分:按照折疊帳篷結(jié)構(gòu)組成單元的類型可分為桿系單元、板系單元,而桿系單元又可再分為剪式單元及伸縮式單元;根據(jù)結(jié)構(gòu)展開成型后的穩(wěn)定平衡方式可分為結(jié)構(gòu)幾何自鎖式、結(jié)構(gòu)構(gòu)件自鎖及結(jié)構(gòu)外加鎖式;根據(jù)結(jié)構(gòu)組成是否采用索單元可分為剛性結(jié)構(gòu)及柔性結(jié)構(gòu);根據(jù)結(jié)構(gòu)展開過程的驅(qū)動方式可分為液壓(氣壓)傳動方式、電動方式、節(jié)點預(yù)壓彈簧驅(qū)動方式等。
結(jié)構(gòu)幾何自鎖式又稱自穩(wěn)定折疊帳篷結(jié)構(gòu),是工程界普遍重視的一種結(jié)構(gòu)。其自鎖原理主要是由結(jié)構(gòu)的幾何條件及材料的力學(xué)特性決定。在這種結(jié)構(gòu)中,一些剪彩式單元(簡稱剪鉸)以一定方式相連而組成鎖鉸。鎖鉸中每根桿件只有在折疊帳篷狀態(tài)與完全展開時,才與結(jié)構(gòu)的幾何狀態(tài)相適應(yīng),桿件應(yīng)力為零,而在展開過程中桿件彎曲變形,儲存外荷能量,最后反方向釋放這些能量。自穩(wěn)定折疊帳篷結(jié)構(gòu)展開方便、迅速,但其桿件抗彎剛度比較小,因而承受外荷載能力低,只適合小跨度情況。結(jié)構(gòu)構(gòu)件自鎖式的自鎖機理主要是靠鉸接處的銷釘在結(jié)構(gòu)展開時自動滑入桿件端部預(yù)留的槽孔處而鎖定結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)外加鎖式亦稱附加穩(wěn)定結(jié)構(gòu),在結(jié)構(gòu)展開過程中,桿件內(nèi)無應(yīng)力,整個結(jié)構(gòu)是一個機構(gòu)體系,在展開到預(yù)定跨度時,在結(jié)構(gòu)的端部附加桿件或其它約束而消除機構(gòu)形成結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的桿件剛度比較大,可滿足較大跨度的要求。
沒有過彈鐵折疊帳篷結(jié)構(gòu)稱為剛性結(jié)構(gòu),而柔性折疊帳篷結(jié)構(gòu)的受拉單元為索單元。柔性結(jié)構(gòu)在收納狀態(tài)時,索呈松弛狀態(tài),剛性桿件可形成捆狀便于運輸儲存。在展開時可拉緊驅(qū)動索使結(jié)構(gòu)展開,亦可增加壓桿長度來張拉索,在完全展開時可形成張拉整體體系。這種結(jié)構(gòu)自重輕、展開成型后剛度較大,可用于跨度較大的結(jié)構(gòu)。
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