折疊帳篷結構是一種用時展開、不用時可折疊帳篷收起的結構。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構,這表明折疊帳篷結構的思想古已有之,但折疊帳篷結構用于建筑領域、并形成相應的設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,人們從中發現了這種結構的諸多優點。折疊帳篷結構一般可重復使用,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,折疊帳篷結構在計算理論上及結構形式上都得以很大發展,目前這種結構已走出實驗室,得到了廣泛的工程應用。在生活領域,可用于施工棚、集市大棚、臨時貨倉等臨時性結構;在軍事上可用于戰地指揮、戰場救護、裝配搶修及野外帳篷等,對提高部隊的后勤保障能力、增加部隊戰斗力有重要意義;在航空航天領域,折疊帳篷結構有著不可替代的地位,已用作太陽帆、可展式天線等。依據不同的標準折疊帳篷結構有著不同的類型劃分:按照折疊帳篷結構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;根據結構展開成型后的穩定平衡方式可分為結構幾何自鎖式、結構構件自鎖及結構外加鎖式;根據結構組成是否采用索單元可分為剛性結構及柔性結構;根據結構展開過程的驅動方式可分為液壓(氣壓)傳動方式、電動方式、節點預壓彈簧驅動方式等。
結構幾何自鎖式又稱自穩定折疊帳篷結構,是工程界普遍重視的一種結構。其自鎖原理主要是由結構的幾何條件及材料的力學特性決定。在這種結構中,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與完全展開時,才與結構的幾何狀態相適應,桿件應力為零,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。自穩定折疊帳篷結構展開方便、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。結構構件自鎖式的自鎖機理主要是靠鉸接處的銷釘在結構展開時自動滑入桿件端部預留的槽孔處而鎖定結構。結構外加鎖式亦稱附加穩定結構,在結構展開過程中,桿件內無應力,整個結構是一個機構體系,在展開到預定跨度時,在結構的端部附加桿件或其它約束而消除機構形成結構。這種結構的桿件剛度比較大,可滿足較大跨度的要求。
沒有過彈鐵折疊帳篷結構稱為剛性結構,而柔性折疊帳篷結構的受拉單元為索單元。柔性結構在收納狀態時,索呈松弛狀態,剛性桿件可形成捆狀便于運輸儲存。在展開時可拉緊驅動索使結構展開,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。這種結構自重輕、展開成型后剛度較大,可用于跨度較大的結構。
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