專利名稱:開啟式穹頂結(jié)構(gòu)及其一種建造方法
本項(xiàng)發(fā)明是有關(guān)于一種穹頂結(jié)構(gòu)，具體地說(shuō)是能根據(jù)氣候條件可部分地被打開的穹頂結(jié)構(gòu)。
眾所周知，用于體育運(yùn)動(dòng)的建筑物，例如棒球運(yùn)動(dòng)和體育運(yùn)動(dòng)的建筑物是不設(shè)屋頂?shù)?，為了能在自然環(huán)境中進(jìn)行體育練習(xí)。然而，因?yàn)闆](méi)有屋頂，倘若在體育活動(dòng)中開始降雨或遇雨天，則體育活動(dòng)將不得不受到干擾或取消。
近來(lái)，已經(jīng)提出全天候露天體育場(chǎng)的建議，而屋頂，例如，用于全天候露天體育場(chǎng)的充氣薄膜屋頂結(jié)構(gòu)，已變成注意的目標(biāo)。
然而，充氣薄膜屋頂結(jié)構(gòu)具有下述缺點(diǎn)。
首先，當(dāng)一個(gè)露天體育場(chǎng)裝有用合成樹脂薄膜或類似物制成的充氣薄膜結(jié)構(gòu)時(shí)，運(yùn)動(dòng)場(chǎng)內(nèi)充滿著壓力稍高于大氣壓力的壓縮空氣，所以體育場(chǎng)需要密封，以免壓縮空氣向外泄漏，要求有結(jié)構(gòu)復(fù)雜的出入口供觀眾使用以及諸如此類。
其次，這樣的露天體育場(chǎng)造成了屋內(nèi)照明和通風(fēng)的困難，并且破壞了在一自然環(huán)境中鍛練或觀看體育運(yùn)動(dòng)的樂(lè)趣。
因此，本項(xiàng)發(fā)明的目的是提供可根據(jù)天氣條件部分打開的穹頂結(jié)構(gòu)，在晴天能有日光和通風(fēng)，以便在一自然環(huán)境或戶外作體育運(yùn)動(dòng)，即使在雨天也能在一舒適的條件下進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)鍛練，并且此穹頂結(jié)構(gòu)能容易地打開或關(guān)閉。
本發(fā)明的另一目的是提供一種安全和有效的方法用來(lái)建造這種開啟式穹頂結(jié)構(gòu)。
為了達(dá)到上述目的，本項(xiàng)發(fā)明提供一種支撐于建造在地面上的邊墻上的開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，為了蓋住由邊墻圍住的區(qū)域，包括一環(huán)形固定屋頂部分，具有一中心孔，并沿著其外緣固定到邊墻上;一可動(dòng)屋頂部分，具有若干個(gè)基本上形狀相同的屋頂單元，并能在一打開位置，其時(shí)屋頂單元支撐在固定屋頂單元上，和一關(guān)閉位置，其時(shí)屋頂單元支撐在梁上的兩位置之間作徑向移動(dòng)，為的是蓋住中心孔。
根據(jù)外部環(huán)境條件，例如季節(jié)條件和氣候條件，來(lái)決定可動(dòng)屋頂部分的打開程度，由此總能提供一個(gè)舒適的內(nèi)部空間。
在本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，梁是固定地伸展于固定屋頂部分的內(nèi)緣和中心孔的中心之間。這些固定梁可包括用來(lái)為可動(dòng)部分的屋頂單元導(dǎo)向的導(dǎo)軌。
在本項(xiàng)發(fā)明的另一實(shí)施例中，梁是可動(dòng)的，當(dāng)屋頂單元處于打開位置時(shí)，可動(dòng)梁位于靠近固定屋頂部分，每一個(gè)可動(dòng)梁可以是一可伸縮梁，固定于固定屋頂部分并向著中心孔的中心延伸，用伸展或收縮梁來(lái)移動(dòng)屋頂單元。換一種方法，各可動(dòng)梁可以是一回轉(zhuǎn)梁，在其一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到固定屋頂部分的內(nèi)緣，使得繞一樞軸在中心孔范圍內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)。
根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明，還針對(duì)建造穹頂結(jié)構(gòu)的固定屋頂部分提供一種方法。所包括的步驟有對(duì)應(yīng)于固定屋頂部分的直徑方向等分，可轉(zhuǎn)動(dòng)地把許多屋架構(gòu)件的每一根外端固定于固定環(huán)形梁上。連接一弓形壓縮梁到各屋架構(gòu)件內(nèi)端;在相鄰壓縮梁之間設(shè)置伸縮接頭;在屋架構(gòu)件上安裝必要的零件，做成固定屋頂單元，將屋架構(gòu)件的內(nèi)端放置在由邊墻圍住的地面上，分別提升各固定屋頂單元的內(nèi)端，直到屋頂單元被安置在一預(yù)定的斜度，其時(shí)伸縮接頭被剛性地固定。如是根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明，因?yàn)楣潭ㄎ蓓攩卧旧显诘孛嫔线M(jìn)行組裝，故組裝安全并且只要求最小量的準(zhǔn)備工作。進(jìn)一步說(shuō)，因?yàn)楣潭ㄎ蓓敳糠值奈蓓攩卧梢詥为?dú)組裝，故屋頂可以高效率建造。
本項(xiàng)發(fā)明的上述和其它目的，特點(diǎn)和優(yōu)點(diǎn)將從其如下推薦實(shí)施例的描述并結(jié)合附圖而變得更為清楚。
圖1A和1B分別為根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明，開啟式穹頂結(jié)構(gòu)的第一實(shí)施例的頂視圖和斷面圖，其中屋頂正處于開啟位置。
圖2A和2B分別為屋頂結(jié)構(gòu)處于關(guān)閉位置的頂視圖和斷面圖。
圖3A和3B分別為一放大的局部頂視圖和一個(gè)放大的斷面圖，顯示屋頂結(jié)構(gòu)的一個(gè)可動(dòng)屋頂單元。
圖4是可動(dòng)屋頂單元所用的導(dǎo)軌的局部放大透視圖。
圖5A和5B分別為頂視圖和斷面圖，顯示本項(xiàng)發(fā)明開啟式穹頂結(jié)構(gòu)的第二種實(shí)施例，其中屋頂是處于開啟位置。
圖6A和圖6B分別為第二種實(shí)施例的頂視圖和斷面圖，其中屋頂處于關(guān)閉位置。
圖7是側(cè)視圖，顯示應(yīng)用于第二種實(shí)施例中的一個(gè)可伸縮梁。
圖8是沿圖7中A-A向截取的斷面圖。
圖9是可伸縮梁的一種改進(jìn)型式的頂視示意圖。
圖10是圖9中可伸縮梁自由端的放大頂視圖，其中梁在自由端處鉸結(jié)在一起。
圖11和12分別為可伸縮梁的互補(bǔ)自由端。
圖13是典型的回轉(zhuǎn)梁的頂視圖。
圖14是圖13中的回轉(zhuǎn)梁的放大頂視圖。
圖15A，15B和15C分別為回轉(zhuǎn)梁的滑動(dòng)樞軸機(jī)構(gòu)的斷面圖，側(cè)視圖和頂視圖。
圖16A和16B分別為當(dāng)回轉(zhuǎn)梁旋轉(zhuǎn)時(shí)和旋轉(zhuǎn)結(jié)束時(shí)的頂視圖。
圖17是顯示另一種回轉(zhuǎn)梁的局部放大圖。
圖18是說(shuō)明圖17中的回轉(zhuǎn)梁回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的頂視圖。
圖19A是回轉(zhuǎn)梁支承機(jī)構(gòu)的透視圖。
圖19B是一個(gè)回轉(zhuǎn)梁驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)施例的頂視圖。
圖20，21和22分別為一斷面圖，一放大的局部頂視圖和一頂視圖，以輔助于說(shuō)明本項(xiàng)發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一種建造方法，其中圖22是完成了的結(jié)構(gòu)。
圖23是一個(gè)輔助的圖解，以說(shuō)明本項(xiàng)發(fā)明中另一個(gè)實(shí)施例的建造方法。
在下文中將參照?qǐng)D1至圖4敘述本項(xiàng)發(fā)明的第一實(shí)施例。
這些圖中所示為一開啟式穹頂結(jié)構(gòu)用于露天大型體育場(chǎng)的一個(gè)實(shí)例，體育場(chǎng)具有基本上呈圓形的地形，并有一建造在地面上的圓筒形邊墻10和看臺(tái)11?？砷_啟的穹頂結(jié)構(gòu)支撐在邊墻10上，是為了蓋住由邊墻10所劃定的空間，屋頂結(jié)構(gòu)由一個(gè)環(huán)狀固定屋頂部分12，它具有一個(gè)基本上是圓形的中心孔14，沿著其外緣被固定在邊墻10上;以及一個(gè)可沿徑向移動(dòng)的可動(dòng)屋頂部分16所組成，用屋頂部分16開啟或關(guān)閉中心孔14。
在圖1A和1B中可動(dòng)屋頂部分16沿徑向被移向外側(cè)，以使中心孔14開啟;而在圖2A和2B中，可移動(dòng)屋頂部分16沿徑向移向內(nèi)側(cè)，以使中心孔14閉合。
最好用圖2A來(lái)說(shuō)明，可動(dòng)屋頂部分16由8個(gè)單元17組成，各單元基本上呈扇狀，對(duì)應(yīng)于一個(gè)由固定屋頂部分12的中心孔14分成相等的8個(gè)間隔組成的假想扇形區(qū)。輕質(zhì)材料，例如纖維板或非常薄的金屬板適宜用作屋頂單元17的屋面材料。當(dāng)中心孔14閉合時(shí)，相鄰接的單元17的側(cè)邊互相搭接。單元17的徑向長(zhǎng)度略微水于固定屋頂部分12的徑向?qū)挾取?br>固定屋頂部分12的內(nèi)周邊是由環(huán)形梁18所限定，而環(huán)形梁也限定了中心孔14。八根徑向梁22一端固定在位于中心孔14中心的梁連接元件20上，而另一端固定在環(huán)形梁18上。各根徑向梁22具有一向外延伸物22a，延伸到固定屋頂部分12的外緣。一根主導(dǎo)軌24固定在徑向梁22的上表面遍布其整個(gè)長(zhǎng)度。在固定屋頂部分12上對(duì)于每一屋頂單元17設(shè)有一對(duì)輔助導(dǎo)軌26，與主導(dǎo)軌24平行，對(duì)稱于主導(dǎo)軌，其相間的距離基本上與屋頂單元17的寬度相等。
在固定屋頂部分12和輔助導(dǎo)軌26之間設(shè)有定位件28，以調(diào)整導(dǎo)軌26相對(duì)于主導(dǎo)軌24的高度。
屋頂單元17，主導(dǎo)軌24和輔助導(dǎo)軌26之間的位置關(guān)系，詳如圖3所示。
主導(dǎo)軌24對(duì)準(zhǔn)相應(yīng)的屋頂單元17的中心軸線，而一對(duì)輔助導(dǎo)軌26與扇形屋頂單元17的側(cè)角所對(duì)應(yīng)通道相一致。
如圖4所示，各具有一滾柱30的連接件32放入在導(dǎo)軌24和26中，并且每一連接件32的上端都被固定在屋頂單元17的后面。
屋頂單元17至此組成，依次被連接到一繩索或鏈條，繩索或鏈條連接到一氣動(dòng)或電動(dòng)旋轉(zhuǎn)式驅(qū)動(dòng)源。于是由驅(qū)動(dòng)源使屋頂單元17沿著主導(dǎo)軌24和輔助導(dǎo)軌26徑向移動(dòng)，開啟(圖1A和1B)或關(guān)閉(圖2A和2B)固定屋頂部分12的中心孔14。
在雨天或夏日，通過(guò)移動(dòng)屋頂單元17到最里邊位置，將中心孔14完全關(guān)閉，與固定屋頂部分12相配合，用穹形屋頂遮住了雨水和陽(yáng)光。在晴天和適宜的季節(jié)，可動(dòng)屋頂部分16的屋頂單元17被移到最外邊位置，打開中心孔14，為了能在露天進(jìn)行體育運(yùn)動(dòng)鍛練。
當(dāng)移動(dòng)到最外邊位置時(shí)，可動(dòng)屋頂部分16的屋頂單元17位于固定屋頂部分12之上，所以不需要提供任何專門的空間來(lái)旋轉(zhuǎn)單元17。另外，在屋頂單元17的徑向長(zhǎng)度被設(shè)計(jì)成比固定屋頂部分12的徑向?qū)挾刃〉那闆r下，當(dāng)屋頂單元17位于最外邊位置時(shí)，可動(dòng)屋頂部分16不會(huì)從固定部分的外緣突出出來(lái)。因此不會(huì)破壞體育場(chǎng)的外觀。
此外，通過(guò)采用纖維板或非常薄的金屬板，可以減輕屋頂單元17的重量，因此移動(dòng)單元17是很方便的。
而且，晚間使用體育場(chǎng)，當(dāng)中心孔14用可動(dòng)屋頂部分16閉合時(shí)，內(nèi)部燈光由屋頂部分16反射，因此可以加強(qiáng)照明效果。
雖然上述實(shí)施例是應(yīng)用于圓形體育場(chǎng)，當(dāng)然本項(xiàng)發(fā)明也適用于除圓形而外的其它結(jié)構(gòu)，例如橢圓形或多邊形結(jié)構(gòu)。
中心孔14的形狀不一定必須是圓形的，也可以是橢圓形或多邊形的。此外，具有基本上相同形狀的屋頂單元17的數(shù)目可以是任意的，但不能少于兩塊。
更進(jìn)一步，可動(dòng)屋頂部分16的屋頂單元17可以象上述實(shí)施例所述情況移到固定屋頂部分12之上，也可移到固定屋頂部分12之下，或可以放置在固定屋頂部分12的內(nèi)部。
圖5A，5B，6A，6B，7和8顯示本項(xiàng)發(fā)明第二種實(shí)施例的開啟式穹頂結(jié)構(gòu)。此實(shí)施例不同于第一種之處在于支承可動(dòng)屋頂部分中的屋頂單元的梁是可動(dòng)的。在第二實(shí)施例中，可動(dòng)屋頂部分16中的每一個(gè)屋頂單元17的下表面裝有一根沿其中心軸線延伸的可伸縮梁34和一對(duì)導(dǎo)輪36設(shè)置在其相對(duì)的側(cè)角處。導(dǎo)輪36沿著一對(duì)平行延伸于，且對(duì)稱于可伸縮梁34的，并彼此相間距離基本上與屋頂單元17的寬度相等的導(dǎo)軌38滾動(dòng)。
屋頂單元17的有關(guān)裝置，可伸縮梁34和固定屋頂部分12詳見(jiàn)圖7和圖8。
可伸縮梁34基本上包括一空心外層構(gòu)件34a，大體上呈矩形截面，和一內(nèi)部構(gòu)件34b。內(nèi)部構(gòu)件34b是由許多滾柱34c引導(dǎo)，滾柱34c沿著外層構(gòu)件34a的縱向等間距設(shè)置，并且分別與外層構(gòu)件34a內(nèi)表面的上下壁連接，為了在內(nèi)部構(gòu)件34b縮進(jìn)到外層構(gòu)件34a中時(shí)，與內(nèi)部構(gòu)件34b的上下表面相接觸。許多豎立的支柱34d按予先規(guī)定的不變間距沿著梁34b的縱向固定在其上表面上，并且突伸穿過(guò)一個(gè)形成于外層構(gòu)件34a上壁的狹長(zhǎng)導(dǎo)縫34e，屋頂單元17被固定于支柱34d上端，這樣屋頂單元17和外層構(gòu)件34a彼此按預(yù)定的距離間隔開。
另一方面，可伸縮梁34的外層構(gòu)件34a沿著固定屋頂部分12的一個(gè)支撐40延伸，并且用它們之間的加強(qiáng)件42固定在固定屋頂部分12上。
內(nèi)部構(gòu)件34b連接到一鋼索或一鏈條，依次連接到旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)源，例如氣動(dòng)或電動(dòng)馬達(dá)。由驅(qū)動(dòng)源驅(qū)動(dòng)內(nèi)部構(gòu)件34b相對(duì)于外部構(gòu)件34a，沿著圖7中雙箭頭方向運(yùn)動(dòng)。當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件34b從外層構(gòu)件34a突伸到最外位置時(shí)，屋頂單元17蓋住中心孔14。當(dāng)內(nèi)部構(gòu)件34b完全縮回到外層構(gòu)件34a里時(shí)，屋頂單元17位于固定屋頂部分12之上打開中心孔14如圖5A和5B所示。在后一位置時(shí)，無(wú)構(gòu)件存在于中心孔14，因此，在給予體育場(chǎng)中人們以自由和露天的感覺(jué)方面，第二種實(shí)施例比第一種實(shí)施例更為有效。因?yàn)槔昧?4的推進(jìn)或縮回可以容易地移動(dòng)可動(dòng)屋頂部分，故第二種實(shí)施例可以迅速地對(duì)付環(huán)境條件的急速變化。
在實(shí)際應(yīng)用中，異于第二種實(shí)施例所應(yīng)用的各種不同結(jié)構(gòu)的可伸縮梁可適用于本項(xiàng)發(fā)明的屋頂結(jié)構(gòu)。例如，如圖9所示的可伸縮梁34，由許多分節(jié)件組成，一個(gè)裝在另一個(gè)內(nèi)，并設(shè)計(jì)成用內(nèi)裝的動(dòng)力油缸展開或收縮，可以把它裝到可開啟式屋頂結(jié)構(gòu)內(nèi)。
順便提一下，當(dāng)一可動(dòng)梁，例如支撐可動(dòng)屋頂部分16中屋頂單元17的可伸縮梁，只是在其一端連接到固定屋頂部分時(shí)，可動(dòng)梁未必堅(jiān)固到足以承受風(fēng)暴天氣，例如狂風(fēng)，因此當(dāng)可動(dòng)梁完全伸展開時(shí)，最好使可動(dòng)梁各自的自由端彼此互鎖，以提高可動(dòng)梁的支承強(qiáng)度，使得屋頂單元被支撐得更牢固?？蓜?dòng)梁互鎖的一個(gè)實(shí)施例圖示在圖10，11和12中，作為一個(gè)例子其中6根可伸縮梁彼此互鎖。梁34被分成為兩組，A組和B組，并且按A組和B組交替排列配置，各組中的梁34實(shí)質(zhì)上具有相同的自由端或前端。
A組中可伸縮梁34的互鎖端340a如圖11所示。互鎖端340a是一個(gè)五角棱柱，具有實(shí)質(zhì)上是平行的上、下面;一對(duì)平行的側(cè)面341a，一對(duì)傾斜的側(cè)面342a和一個(gè)連接平行側(cè)面341a的底面343a，可伸縮梁34從底面343a伸向固定部分12。
第一個(gè)錐形突出部分344a從一個(gè)斜側(cè)面342a的中間部位突伸出來(lái)，而另一斜側(cè)面342a上的第一凹口345a向著深處形成錐形，為了與相鄰的互鎖端340a的第一錐形突出部分344a銜接。
第二個(gè)凹口346a形成于平行側(cè)面341a的一個(gè)側(cè)面中，向深處形成錐形，該側(cè)面接近具有第一突出部分344a的斜側(cè)面342a。為了與形成于B組中可伸縮梁互鎖端上的突出部分銜接，按順時(shí)針轉(zhuǎn)向安排A組中下一個(gè)可伸縮梁。
圖12是B組中可伸縮梁34的互鎖端340b的示意圖。與A組中互鎖端340a相類似，互鎖端340b成五角棱柱形，具有一對(duì)平行側(cè)表面341b，一對(duì)斜側(cè)面342b和一底面343b。B組中的可伸縮梁34從底面343b向外延伸。用以與第二凹口346a銜接的第二突出部分344b形成于其中一個(gè)斜側(cè)面342b上。
可伸縮梁34的互鎖端340a和340b，以下述方式彼此聯(lián)鎖。
首先，A組中的梁34向著中心孔14的中心伸展，使相應(yīng)的互鎖端340a的第一突出部344a與對(duì)應(yīng)的第一凹口345a銜接，并使鄰接互鎖端340a的對(duì)向斜面342a彼此接觸。
其次，B組的梁34向著中心孔14的中心伸展，以B組中互鎖端340b的第二突出部344b與A組中互鎖端340a的第二凹口346a銜接，并且促使互鎖端340b的斜側(cè)面342b與A組中與之相鄰的互鎖端340a的平行側(cè)面341a相接觸。
使互鎖端340a和340b分離時(shí)，先把B組的梁34縮回，然后再把A組的梁34縮回。
回轉(zhuǎn)梁是用以支撐可動(dòng)屋頂部分16中屋頂元件17的可移動(dòng)梁的另一種典型實(shí)例。這種回轉(zhuǎn)梁的一種推薦裝置如圖13至圖16所示。作為舉例，這種裝置包括從50a到50h8根回轉(zhuǎn)梁，每根梁的一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地鉸接于固定屋頂部分12的環(huán)形梁18的P1至P8各點(diǎn)上，P1到P8是每隔一定角度分布在環(huán)形梁18上的，所以這些梁50a到50h可以在水平平面內(nèi)回轉(zhuǎn)。
當(dāng)中心孔14用屋頂單元17關(guān)閉時(shí)，如圖13所示，回轉(zhuǎn)梁50a到50h，從中心孔14的中心沿徑向向外延伸，并如圖14所示，沿著直徑相對(duì)著的回轉(zhuǎn)梁50a和50e是用一鉸接裝置51可拆卸地連接成一直線?；剞D(zhuǎn)梁50a和按順時(shí)針轉(zhuǎn)向環(huán)繞的相鄰回轉(zhuǎn)梁50b用一環(huán)形鉸接裝置52連接在一起。相類同地，回轉(zhuǎn)梁50e和50f用裝置52連接在一起。這些鉸接裝置51和52具有一機(jī)械裝置，適宜于采用一銷釘或一個(gè)由開關(guān)控制的螺線管使有關(guān)的回轉(zhuǎn)梁連接或拆開。
周圍相鄰的回轉(zhuǎn)梁是成對(duì)的，即是，回轉(zhuǎn)梁50b與50c，50c和50d，50d和50e，50e和50f，50f和50g，50g和50h，以及50h和50a，彼此相互成對(duì)。每對(duì)中的一根回轉(zhuǎn)梁是可以滑動(dòng)的并且是可旋轉(zhuǎn)地連接到另一回轉(zhuǎn)梁的側(cè)邊，詳如圖15所示。
例如回轉(zhuǎn)梁50h和梁50a的可滑動(dòng)和可轉(zhuǎn)動(dòng)聯(lián)接機(jī)械裝置如圖15A至15C所示。回轉(zhuǎn)梁50a固定地裝在面對(duì)回轉(zhuǎn)梁50h的一個(gè)剛架53的一個(gè)側(cè)壁上，剛架53具有一縱向狹長(zhǎng)槽孔53a，并從回轉(zhuǎn)梁50a的自由端延伸到接近環(huán)形梁18上的P1處，剛架53中的一根工字形截面導(dǎo)軌54縱向延伸貫穿剛架全長(zhǎng)。裝有一對(duì)較大的滾柱55和一對(duì)較小的滾柱56，各自沿著導(dǎo)軌54翼緣的兩對(duì)面滾動(dòng)。滾柱55和56用心軸58可轉(zhuǎn)動(dòng)地支撐著，心軸58裝在延伸穿過(guò)狹長(zhǎng)槽孔53a，超出剛架53的一對(duì)夾持板57上。
三個(gè)旋轉(zhuǎn)式滑繩輪61用心軸58分別支承在固定于夾持板57外表面的支承臂60上，使得能沿著導(dǎo)軌54的翼緣側(cè)面滾動(dòng)。繩索63的一端用固定器62固定在剛架53上，再繞過(guò)滑輪61和裝在剛架53自由端上的滑輪64，繩索63的另外一端，借助以適當(dāng)間距安裝在剛架53中的小滑輪65，伸向回轉(zhuǎn)梁50a的傳動(dòng)端或底端。
一連接臂架68用一螺栓67緊固在回轉(zhuǎn)梁50h靠近其自由端處。用連接銷66可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到支承板57的外端。例如，為了垂直于回轉(zhuǎn)梁50h滑動(dòng)，連接臂架68可以采用燕尾接頭與回轉(zhuǎn)梁50h連接。
對(duì)處于圖13所示位置的回轉(zhuǎn)梁，當(dāng)采用適當(dāng)?shù)姆椒ǎ瑢⑦B接裝置51和52拆除之后，用鉸車或其他類似物，曳拉繩索63，一組四個(gè)互相連接的回轉(zhuǎn)梁50b，50c，50d和50e，以及另外一組四個(gè)互相連接的回轉(zhuǎn)梁50f，50g，50h和50a，在含有中心孔14的平面內(nèi)繞著環(huán)形梁18上的樞軸點(diǎn)P1到P8轉(zhuǎn)動(dòng)。從而，最好參看圖16A，圖中表示在開啟回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)過(guò)程中的回轉(zhuǎn)梁，而圖16B表示了其開啟運(yùn)動(dòng)完成時(shí)，回轉(zhuǎn)梁的布局，梁50a到50h基本上圍成了一個(gè)八邊形空間，并將其間的中心孔14逐漸地?cái)U(kuò)大。當(dāng)回轉(zhuǎn)梁50a到50h的軸線通過(guò)環(huán)形梁18上相間隔的樞軸點(diǎn)P1至P8，形成為一條直線時(shí)，梁50a至50h的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)告終。
當(dāng)繩索63放松時(shí)，回轉(zhuǎn)梁50a至50h按相反方向旋轉(zhuǎn)回復(fù)到圖13所示的位置，此時(shí)，梁從孔14的中心徑向延伸。
每一回轉(zhuǎn)梁都裝有導(dǎo)向裝置，未被示出，例如一根導(dǎo)軌，用來(lái)可動(dòng)地支撐可動(dòng)屋頂部分16的屋頂單元17。在這種情況，導(dǎo)向元件類似于圖6所示，可以裝在固定屋頂部分12上。
圖17和18表示上述結(jié)構(gòu)中的回轉(zhuǎn)梁機(jī)械裝置的改進(jìn)型式。為了避免重復(fù)，僅敘述改進(jìn)型回轉(zhuǎn)梁相對(duì)于上述機(jī)械裝置的不同之處?？缮炜s件70分別裝在回轉(zhuǎn)梁50a和50e之中，代替了裝在回轉(zhuǎn)梁50a和50e之間的鉸接裝置51，并且代替裝在梁50a，50b及回轉(zhuǎn)梁50e和50f之間的鉸接裝置52，托架71裝在可伸縮件70的各自的自由端上，滑動(dòng)連接機(jī)械裝置各包括一剛架53，分別安裝在回轉(zhuǎn)梁50b和50f的側(cè)壁上?；瑒?dòng)連接機(jī)構(gòu)的連接板57分別用銷軸66可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在托架71上。
這樣，在此改進(jìn)型回轉(zhuǎn)機(jī)構(gòu)中，兩個(gè)沿直徑方向相對(duì)著的回轉(zhuǎn)梁50a和50e內(nèi)部裝有可伸縮件70，所有的回轉(zhuǎn)梁50a到50h彼此可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接，用來(lái)作相對(duì)滑動(dòng)。
如圖18所示，所有回轉(zhuǎn)梁50a到50h總是連接在相鄰回轉(zhuǎn)梁上的，當(dāng)它們借助伸縮件70收攏或展開而繞樞軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，在中心孔14區(qū)域內(nèi)打開或收攏成一基本為八邊形。因?yàn)樗谢剞D(zhuǎn)梁50a到50h以一整體聯(lián)動(dòng)，開啟或關(guān)閉中心孔14，故這種改進(jìn)型回轉(zhuǎn)梁機(jī)構(gòu)，在結(jié)構(gòu)可靠性方面比前述實(shí)施例中的回轉(zhuǎn)梁機(jī)構(gòu)更為穩(wěn)定和優(yōu)越。
滑動(dòng)連接機(jī)構(gòu)不一定要包括滾柱55，56和繩索63，但要有一驅(qū)動(dòng)軸，延伸于剛架53內(nèi)，用一蝸輪裝置把驅(qū)動(dòng)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)驅(qū)動(dòng)力傳遞到相鄰的回轉(zhuǎn)梁，或有一鏈條和鏈輪。
當(dāng)上述回轉(zhuǎn)梁用來(lái)支撐可動(dòng)屋頂部分16中的屋頂元件17時(shí)，為了使回轉(zhuǎn)梁的運(yùn)動(dòng)穩(wěn)定，最好圍繞回轉(zhuǎn)梁的底端裝上一個(gè)半圓形導(dǎo)向件，如圖19A所示。圖19A中所示導(dǎo)向件是一半圓形導(dǎo)軌80，適當(dāng)?shù)赝黄?，用以引?dǎo)從環(huán)形梁18的內(nèi)表面伸出的梁50作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。導(dǎo)軌80被安裝在基本上呈U形的導(dǎo)軌支撐剛架82上，固定于環(huán)形梁18和固定屋頂部分12的托架81上。導(dǎo)軌80支承并引導(dǎo)回轉(zhuǎn)梁50作滑動(dòng)一回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，通過(guò)回轉(zhuǎn)梁50位于接近環(huán)形梁18的位置和梁50基本上與環(huán)形梁18成直角的位置之間的90°夾角。為了使導(dǎo)軌80滑動(dòng)表面的摩擦阻力降低到可能的最小程度，導(dǎo)軌80的滑動(dòng)表面采用摩擦系數(shù)小的材料組成，例如，采用聚四氟乙烯。
圖19A中，83和84表示分別固定于環(huán)形梁18和回轉(zhuǎn)梁50上的轉(zhuǎn)向節(jié)。用銷軸85連接轉(zhuǎn)向節(jié)83和84，使回轉(zhuǎn)梁50可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接在環(huán)形梁18上。86表示一延伸于回轉(zhuǎn)梁50上表面的導(dǎo)軌，導(dǎo)軌86是延續(xù)一根延伸在固定屋頂部分12的徑向托架87上表面的導(dǎo)軌88，導(dǎo)軌86和88引導(dǎo)可動(dòng)屋頂部分16中的屋頂單元17作滑動(dòng)運(yùn)動(dòng)。
采用適當(dāng)?shù)尿?qū)動(dòng)方式驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)梁50沿導(dǎo)軌80作滑動(dòng)-回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)中心孔14被完全打開，回轉(zhuǎn)梁50的外端進(jìn)入與環(huán)形梁18的內(nèi)表面鄰接。當(dāng)梁50作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)時(shí)，荷載不只是集中在銷軸85上，而是分布在銷軸85和導(dǎo)軌支承剛架82上。因此，回轉(zhuǎn)梁50被牢固地支撐，減少了回轉(zhuǎn)梁50的彎曲，使回轉(zhuǎn)梁50可能穩(wěn)定地，安全地回轉(zhuǎn)。
通過(guò)在導(dǎo)軌80的一適當(dāng)位置上安裝一個(gè)擋塊，并使回轉(zhuǎn)梁50的外端表面進(jìn)入與環(huán)形梁18的內(nèi)表面接合，回轉(zhuǎn)梁50可自動(dòng)地并正確地位于圖19A所示位置。
一種用來(lái)驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)梁50作滑動(dòng)-回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的典型驅(qū)動(dòng)裝置示于圖19B中。驅(qū)動(dòng)裝置含有一液壓油缸90。液壓油缸90的油缸末端90a可轉(zhuǎn)動(dòng)地與撐桿91鉸接，撐桿91延伸于環(huán)形梁18和固定屋頂部分12的托架81之間，而活塞桿的自由端90b用連接件92，按預(yù)定的位置連接在回轉(zhuǎn)梁50上。伸展或收攏液壓油缸90，使回轉(zhuǎn)梁50沿導(dǎo)軌80旋轉(zhuǎn)。用以驅(qū)動(dòng)回轉(zhuǎn)梁50的驅(qū)動(dòng)裝置不一定限于液壓油缸，而可以是任何一種適當(dāng)?shù)难b置，例如，含有一根繩索的裝置，來(lái)控制回轉(zhuǎn)梁50。
圖19A和19B所示實(shí)施例中，回轉(zhuǎn)梁50是被分別地驅(qū)動(dòng)作回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)的，這是與先前的實(shí)施例不相同的，最好在回轉(zhuǎn)梁50轉(zhuǎn)到圖19B中用實(shí)線所示位置后，收攏或伸展，與相鄰回轉(zhuǎn)梁的互鎖端銜接，以得到足夠的強(qiáng)度來(lái)支撐單元17。
本項(xiàng)發(fā)明的一種建造方法，將在下文中闡述。這一方法主要針對(duì)上述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)中的固定屋頂部分的建造。推薦實(shí)施例的施工程序如圖20，21和22所示。
參見(jiàn)圖20到22’用100表示一露天體育場(chǎng)的場(chǎng)地，例如是一個(gè)壘球場(chǎng)，用102表示圍繞場(chǎng)地100建造的一個(gè)實(shí)際上是圓形的結(jié)構(gòu)。結(jié)構(gòu)102有一外墻(一邊墻)從外墻向著地面100逐步傾斜。上述固定屋頂部分12建造在外墻上。
固定屋頂部分由圍繞著結(jié)構(gòu)102的中心0設(shè)置的許多屋架構(gòu)件104組成。每個(gè)屋架構(gòu)件104的外端或末端用一個(gè)銷子108可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在沿著結(jié)構(gòu)102的外墻上端，固定安置的一固定的環(huán)形梁106上。一根弓形受壓梁110被安裝在每一屋架構(gòu)件104上確定內(nèi)邊緣，換句話說(shuō)，對(duì)著中心孔的邊緣。
相鄰的受壓梁110分別用液壓或機(jī)械伸縮接頭連接在一起，回轉(zhuǎn)梁50的末端可轉(zhuǎn)動(dòng)地固定在受壓梁110內(nèi)表面的中間處，為了可沿著固定于受壓梁110內(nèi)表面上的半圓導(dǎo)軌80回轉(zhuǎn)。雖然，為了方便起見(jiàn)，這里的開啟式穹頂結(jié)構(gòu)采用回轉(zhuǎn)梁，實(shí)際上，屋頂結(jié)構(gòu)可采用任何一種上面所提及過(guò)的可動(dòng)梁或固定梁。
在接近每一屋架構(gòu)件104的外端處，豎立一根臨時(shí)性柱子。拉繩116的一端連接在剛架104的內(nèi)面，借助臨時(shí)立柱114的頂部架起。
組裝每一屋架104時(shí)，其外側(cè)用銷子108支撐在環(huán)形梁106上，而內(nèi)側(cè)放置在地面100上。屋架104組裝竣工之后，把屋頂結(jié)構(gòu)的各種元件，例如支柱，主椽木，檁條和普通椽木，以及屋面蓋板或膜片安裝到屋架104上，完成了用于固定屋頂部分12的屋頂單元。
所有固定屋頂單元組裝完工之后，卷繞拉繩116，使屋架(固定屋頂單元)104繞相應(yīng)的銷子108轉(zhuǎn)動(dòng)，使得各自的單元104內(nèi)端升起。當(dāng)單元104都向上轉(zhuǎn)動(dòng)，相鄰受壓梁110之間的間隙縮小，被伸縮接頭112的收縮所吸收，直到單元104轉(zhuǎn)到一水平位置，之后，當(dāng)單元104轉(zhuǎn)到更向上時(shí)，間隙再增大。單元104按予定的高跨比安置后，牢牢地緊固伸縮接頭完成了一個(gè)具有中心孔的固定屋頂部分。此后，轉(zhuǎn)動(dòng)回轉(zhuǎn)梁50，直到其自由端在中心孔的中心0處互鎖，完成如圖22所示的穹頂結(jié)構(gòu)。
在圖22中，畫有點(diǎn)點(diǎn)的面積A對(duì)應(yīng)于遍布在屋頂單元104上的屋面。兩相鄰面積A之間的三角形面積B可以延伸單元104的屋面來(lái)覆蓋，也可以等單元104固定在位后，單獨(dú)覆蓋。固定屋頂部分完工之后，臨時(shí)支柱可以移走，也可以保留用作支柱或用作維修設(shè)施。
根據(jù)本項(xiàng)發(fā)明的另外一種建造方法如圖23所示。在此實(shí)施例中，固定屋頂單元104固定在地面100上的起重機(jī)120升起。若采用一升降機(jī)構(gòu)配合起重機(jī)120，將能更安全地起吊單元104。
上文所述實(shí)施例中，與固定屋頂單元裝配的環(huán)形梁106是固定在外墻上的，然而，環(huán)形梁106不一定需要予先固定在外墻上，可以將固定屋頂部分在地面上整體組裝完畢后，升到外墻上，并把它安裝在予定位置上。
從上述可見(jiàn)，按照本項(xiàng)發(fā)明，將屋架支撐在地面上，故屋架的建造過(guò)程和屋頂單元的整修，實(shí)際上都是由框架支撐在地面上完成的，因此不需要大量木撐包括臨時(shí)支柱;臨時(shí)性工作包括建造腳手架和安全予防都可以大量減少。另外，減少高位建造作業(yè)將有效地節(jié)省勞力。因?yàn)榘凑毡卷?xiàng)發(fā)明的方法，大量減少準(zhǔn)備工作，包括木撐，故建造屋頂結(jié)構(gòu)的工作可以提前進(jìn)行。還有，由于若干個(gè)屋架構(gòu)件和屋頂單元可以同時(shí)建造，建筑工期可以縮短。再有，固定屋頂單元的組裝實(shí)際上是在地面上的，便于檢驗(yàn)，并排除了高位作業(yè)的危險(xiǎn)性，綜合以上所述的優(yōu)點(diǎn)，使造價(jià)降低，因此，按照本項(xiàng)發(fā)明的方法，對(duì)建造一個(gè)通常造價(jià)昂貴的，開啟式穹頂結(jié)構(gòu)特別適宜。
權(quán)利要求
1.一種開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，用來(lái)覆蓋由建造于地面的邊墻所圍住的區(qū)域，其特征在于一個(gè)環(huán)形固定屋頂部分，具有一中心孔，沿著其外緣牢固地固定在所述邊墻上；和一個(gè)可動(dòng)屋頂部分，由許多個(gè)實(shí)質(zhì)上具有相同形狀的屋頂單元所組成，各單元的形狀與所述中心孔分成的若干個(gè)相等的部分相對(duì)應(yīng)，每個(gè)所述屋頂單元可沿徑向移動(dòng)，位于開啟位置時(shí)，所述屋頂單元支撐在所述固定屋頂部分，關(guān)閉位置時(shí)，所述屋頂單元被支撐在所述中心孔的梁上。
2.按照權(quán)利要求
1所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述梁固定地伸展于所述固定屋頂部分的內(nèi)周邊和所述中心孔的中心之間。
3.按照權(quán)利要求
2所述的開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述梁裝有導(dǎo)軌，用來(lái)引導(dǎo)所述屋頂單元作徑向運(yùn)動(dòng)。
4.按照權(quán)利要求
1所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述梁是一可動(dòng)梁，當(dāng)所述屋頂單元被移動(dòng)到所述開啟位置時(shí)，所述梁被移動(dòng)到接近所述固定屋頂部分處。
5.按照權(quán)利要求
4所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述梁由一可伸縮梁組成，固定在所述固定屋頂部分，朝著所述中心孔的中心延伸，以伸展或收攏所述可伸縮梁，來(lái)移動(dòng)所述屋頂單元。
6.按照權(quán)利要求
5所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，在可伸縮梁的自由端有一互鎖端，當(dāng)所述可伸縮梁完全伸展開時(shí)，相鄰可伸縮梁的所述互鎖端，在所述中心孔的中心處彼此接合。
7.按照權(quán)利要求
6所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述可伸縮梁的所述互鎖端，沿著所述固定屋頂部分的內(nèi)周邊，交替地分成第一組和第二組安裝。所述第一組的每一個(gè)所述互鎖端具有一凹口和一突出部分，用來(lái)與所述第一組中鄰接的互鎖端接合，還有一個(gè)凹口用來(lái)與所述第二組中相鄰的互鎖端接合，所述第二組中的每一個(gè)所述互鎖端，都有突出部分可與所述凹口相接合;通過(guò)所述第一組中的所述互鎖端彼此間的第一種接合和以所述第一組與所述第二組中的所述互鎖端的接合，使所有的互鎖端彼此相互銜接。
8.按照權(quán)利要求
4所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述梁由一回轉(zhuǎn)梁組成，其一端可轉(zhuǎn)動(dòng)地連接到所述固定屋頂部分的內(nèi)周邊上，為了可在包含中心孔的一個(gè)水平平面內(nèi)繞樞軸端回轉(zhuǎn)。
9.按照權(quán)利要求
8所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，至少某些所述回轉(zhuǎn)梁各是在其鄰近自由端處與一個(gè)相鄰的回轉(zhuǎn)梁連接，為了沿著所述相鄰的回轉(zhuǎn)梁的側(cè)壁滑動(dòng)。
10.按照權(quán)利要求
9所述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述固定屋頂部分的內(nèi)周邊上裝有半圓形導(dǎo)軌，用以引導(dǎo)所述回轉(zhuǎn)梁的回轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。
11.一種開啟式穹頂結(jié)構(gòu)，包括一個(gè)固定屋頂部分，具有一中心孔，沿著其外緣牢固地固定在建造于地面的邊墻上;和一個(gè)可動(dòng)屋頂部分，由若干個(gè)形狀基本相同的屋頂單元所組成，各對(duì)應(yīng)于所述中心孔分成的若干等分，一種建造固定屋頂部分的方法，所包括的步驟與固定屋頂部分徑向等分相對(duì)應(yīng)的許多屋架構(gòu)件中每一個(gè)的外端用樞軸固定到固定環(huán)形梁上。安裝一個(gè)弓形受壓梁于每個(gè)屋架構(gòu)件的內(nèi)端。在所述相鄰受壓梁之間裝上伸縮接頭;個(gè)別地組裝固定屋頂單元，把必要的構(gòu)件裝入所述屋架構(gòu)件，所述屋架構(gòu)件的內(nèi)端被放置在由邊墻圍住的地面上，分別將所述固定屋頂單元的內(nèi)端升起，所述固定屋頂單元是按預(yù)定的高跨比安裝的，所述伸縮接頭被牢固地扣緊。
12.按照權(quán)利要求
11所述一種建造開啟式穹頂結(jié)構(gòu)的方法，其特征在于，主柱是豎立在接近各所述屋架構(gòu)件的可轉(zhuǎn)動(dòng)外端處，一根拉繩從其一端連接所述屋架元件的內(nèi)側(cè)，并通過(guò)所述立柱頂部延伸，卷繞拉繩升起所述屋架構(gòu)件的內(nèi)端，將屋架構(gòu)件向上轉(zhuǎn)動(dòng)。
專利摘要
一種用于大型建筑物，例如露天體育場(chǎng)的穹頂結(jié)構(gòu)，可根據(jù)環(huán)境條件，如氣候條件局部打開。穹頂結(jié)構(gòu)包括一固定屋頂部分，有一中心孔，沿其外緣固連在建筑物的邊墻上；和一可動(dòng)屋頂部分，由許多屋頂單元組成，分別與按中心孔劃分成的若干等分對(duì)應(yīng)，可在屋頂單元支撐在固定屋頂部分的開啟位置和屋頂單元支撐在中心孔中梁上的關(guān)閉位置之間徑向滑動(dòng)。還提供了一種建造上述開啟式穹頂結(jié)構(gòu)中固定屋頂部分的方法。
文檔編號(hào)E04B7/16GK86104246SQ86104246
公開日1986年12月17日 申請(qǐng)日期1986年6月19日
發(fā)明者木田幸夫, 昇高淳, 安立俊夫, 青柳徹, 山中茂樹 申請(qǐng)人:株式會(huì)社大林組導(dǎo)出引文BiBTeX, EndNote, RefMan