專利名稱：充氣膜壓桿及作法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種桿件，可應(yīng)用于桁架等結(jié)構(gòu)中的受壓桿件，具體是一種用建筑膜材加工制作而成的氣囊式充氣膜壓桿，屬于膜結(jié)構(gòu)技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
充氣膜結(jié)構(gòu)在我過發(fā)展較晚，理論分析和工程實踐在相當(dāng)長的一段時間內(nèi)都滯后于國外。同濟(jì)大學(xué)最早展開對充氣膜研究，于1980年建成了上海工業(yè)展覽館氣承式薄膜結(jié)構(gòu)的展廳，是充氣膜結(jié)構(gòu)在我國應(yīng)用的一次嘗試。隨后我國學(xué)者做了不少研究工作，氣囊式膜結(jié)構(gòu)則主要集中在氣梁、氣拱和氣枕等結(jié)構(gòu)的研究，在引進(jìn)國外技術(shù)的前提下，于2008年建成了國家游泳中心“水立方”和國家體育場“鳥巢”頂部的火炬庫。國外對氣囊式膜結(jié)構(gòu)研究較多，并有很多研究成果。1970年日本在大阪萬國博覽會上，建成了大型氣囊式膜結(jié)構(gòu)建筑富士館；2002年，瑞士 Airlight公司和EMPA組合結(jié)構(gòu)研究中心的科技人員提出了一種充氣組合梁——?dú)鈸问綇埾伊?，并成功的?yīng)用在了實際工程中。在此梁中，上翼緣為金屬壓桿，索按照梁的主應(yīng)力跡線布置作為下翼緣，氣囊作為梁的腹板。后來又有了不少基于氣撐式張弦結(jié)構(gòu)的概念研制而成的改進(jìn)充氣結(jié)構(gòu)構(gòu)件，如改變氣撐式張弦梁中，受壓單元用充水柱或者其它可折疊的桿件代替。通過上述可知，柔性的氣梁和氣枕承載力不足，只適用于自承重的結(jié)構(gòu)，基于氣撐式張弦結(jié)構(gòu)概念的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力大，但是又不得不借助勁性的受壓單元，以提高其承載能力。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明針對現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，提出一種充氣膜壓桿，此種桿件具有輕質(zhì)、便攜，安裝、拆卸方便的特點，同時又有柔性、承載能力高的特點。為了達(dá)到上述目的本發(fā)明采用如下技術(shù)方案充氣膜壓桿包括桿端封頭1、管狀氣囊2、補(bǔ)強(qiáng)膜材3、密封膠圈4、埋繩5，熱合縫肋6、平衡肋7、進(jìn)氣口 8、排氣口 9、桿端鋼箍10和密封膠墊11。其特征在于熱合縫肋6將膜材連接成管狀氣囊2，同時在管狀氣囊2內(nèi)壁設(shè)置兩條平衡肋7 ;在管狀氣囊2兩端內(nèi)壁加設(shè)補(bǔ)強(qiáng)膜材3，且在管狀氣囊2端部鑲嵌埋繩5 ;在桿端封頭I的凹槽13內(nèi)設(shè)置密封膠圈4，在環(huán)形鋼板帶12上加密封膠墊11，然后把管狀氣囊2的兩端和桿端封頭I用桿端鋼箍10連接。所述的桿端封頭I具突出的環(huán)形鋼板帶12。所述的桿端鋼箍10寬度寬于環(huán)形鋼板帶124 8mm。所述的環(huán)形鋼板帶12上有一個或者一個以上的凹槽13，用以埋置密封膠圈4且密封膠圈4凸出環(huán)形鋼板帶123 5mm。所述的管狀氣囊2兩端設(shè)有150 200mm寬的補(bǔ)強(qiáng)膜材3和埋繩5。 所述的管狀氣囊2軸向接縫內(nèi)壁設(shè)有一條熱合縫肋6和數(shù)目大于等于兩條的平衡肋7，且要求平衡肋7與熱合縫肋6等間距、平行布置。所述的桿端封頭I和管狀氣囊2的交接處設(shè)有密封膠墊11，密封膠墊11墊在環(huán)形鋼板帶12上，同時用埋繩5卡住密封膠墊11，然后用桿端鋼箍10壓住埋繩5和密封膠墊11。所述的充氣膜壓桿制作過程如下I)將膜材裁剪成矩形用以制作管狀氣囊2，矩形的一邊與膜材經(jīng)向平行且用在管狀氣囊2環(huán)向，另一邊與膜材緯向平行且用在管狀氣囊2軸向。2)在矩形膜材的兩邊，沿經(jīng)向方向用高頻焊接設(shè)置兩條150 200mm寬的補(bǔ)強(qiáng)膜材3。3)在膜材的內(nèi)壁用高頻焊接設(shè)置兩條平衡肋7。4)把膜材卷成筒狀，用高頻焊接熱合接縫，在接縫的內(nèi)壁處焊接熱合縫肋6。5)把做好的管狀氣囊2兩端卷入桶內(nèi)，同時設(shè)置埋繩5，然后用高頻焊接把卷起的膜材焊接在一起。6)把帶有凹槽13密封膠圈4的桿端封頭I插入管狀氣囊2內(nèi)部，同時在端頭處設(shè)置密封膠墊11，用埋繩5卡住密封膠墊11，然后用桿端鋼箍10套住密封膠圈4、密封膠墊11和埋繩5，桿端鋼箍10高出埋繩51 2mm，擰緊桿端鋼箍10。本發(fā)明的充氣膜壓桿利用膜材材料性能，充分發(fā)揮膜材輕柔，抗拉能力強(qiáng)的特點，充氣后用來抗壓，克服了膜材自身不能抗壓的缺點。在桿件制作過程中，針對桿件充氣后，在端頭處有應(yīng)力集中的現(xiàn)象，設(shè)置補(bǔ)強(qiáng)膜材3 ;在管狀氣囊2內(nèi)部設(shè)置平衡肋7，平衡肋7可改善管狀氣囊2的受力性能，可消除僅設(shè)置熱合縫肋6時，桿件變形不協(xié)調(diào)而引起的桿件彎曲和扭轉(zhuǎn)。在桿端封頭上設(shè)置環(huán)形鋼板帶12，并在環(huán)形鋼板帶上設(shè)置凹槽13，用以埋置密封膠圈4，以增強(qiáng)桿端封頭I和管狀氣囊2連接處的氣密性。在管狀氣囊上設(shè)置埋繩5，配合桿端封頭I處設(shè)置的環(huán)形鋼板帶12，防止桿件充氣后，桿端封頭I因摩擦力不足，導(dǎo)致桿端封頭脫離管狀氣囊2 ;設(shè)置密封膠墊11，在桿件內(nèi)部充氣后，密封膠墊11受到埋繩5的擠壓力進(jìn)一步增強(qiáng)了桿件的氣密性。設(shè)置進(jìn)氣口 8和排氣口 9，進(jìn)氣口 8用來連接充氣裝置，用來充氣和補(bǔ)氣；排氣口 9連接外部氣壓測試裝置和氣壓平衡裝置。外部氣壓測試裝置用來實時測量桿件內(nèi)部氣壓；外部氣壓平衡裝置用來在桿件氣壓超過限值時，釋放過高的壓力，如因桿件因受壓，體積減小造成桿件內(nèi)部氣壓過大，用以維持桿件內(nèi)部氣壓在一定的范圍內(nèi)。本發(fā)明可以取得如下有益效果本發(fā)明的充壓桿具有氣密性好、質(zhì)量輕、抗壓剛度大、承載能力高的特點；在結(jié)構(gòu)和構(gòu)造上采用簡單的構(gòu)造措施，提高了構(gòu)件承載能力和剛度，使變形更為協(xié)調(diào)，極大減小了充氣膜壓桿充氣后的扭轉(zhuǎn)和彎曲，同時也可以使桿件承受一定的拉力，加大了充氣膜壓桿的適用范圍和使用時的安全。


圖1為本發(fā)明的立體軸測圖。圖2為本發(fā)明的管狀氣囊軸測圖。圖3為本發(fā)明的桿端封頭軸測圖。圖4為本發(fā)明的桿件端頭處沿軸線的局部剖面圖。
圖5為本發(fā)明的桿件端頭處，圖4中所標(biāo)記位置的局部構(gòu)造詳圖。圖中1_桿端封頭；2_管狀氣囊；3_補(bǔ)強(qiáng)膜材；4_密封膠圈；5-埋繩；6_熱合縫肋；7_平衡肋；8_進(jìn)氣口 ；9_排氣口 ； 10-桿端鋼箍；11-密封膠墊；12-環(huán)形鋼板帶；13_凹槽。
具體實施例方式下面結(jié)合具體實施例對本發(fā)明做進(jìn)一步說明充氣膜壓桿的結(jié)構(gòu)和構(gòu)造，如圖1、圖2、圖3、圖4和圖5所示，其制作順序如下I)將膜材裁剪成矩形用以制作管狀氣囊2，矩形的一邊與膜材經(jīng)向平行且用在管狀氣囊2環(huán)向，另一邊與膜材緯向平行且用在管狀氣囊2軸向。2)在矩形膜材的兩邊，沿經(jīng)向方向用高頻焊接設(shè)置兩條150 200mm寬的補(bǔ)強(qiáng)膜材3。3)在膜材的內(nèi)壁用高頻焊接設(shè)置兩條平衡肋7。4)把膜材卷成筒狀，用高頻焊接熱合接縫，在接縫的內(nèi)壁處焊接熱合縫肋6。5)把做好的管狀氣囊2兩端卷入桶內(nèi)，同時設(shè)置埋繩5，然后用高頻焊接把卷起的膜材焊接在一起。6)把帶有凹槽13密封膠圈4的桿端封頭I插入管狀氣囊2內(nèi)部，同時在端頭處設(shè)置密封膠墊11，用埋繩5卡住密封膠墊11，然后用桿端鋼箍10套住密封膠圈4和密封膠墊11和埋繩5，桿端鋼箍10高出埋繩51 2mm，擰緊桿端鋼箍10。以上是本發(fā)明的一個典型實施例，本發(fā)明的實施不限于此。
權(quán)利要求
1.充氣膜壓桿，包括桿端封頭(I)、管狀氣囊(2)、補(bǔ)強(qiáng)膜材(3)、密封膠圈(4)、埋繩(5)，熱合縫肋(6)、平衡肋(7)、進(jìn)氣口(8)、排氣口(9)、桿端鋼箍(10)和密封膠墊(11);其特征在于膜材與熱合縫肋(6 )連接成管狀氣囊(2 )，同時在其內(nèi)部設(shè)置平衡肋(7 );在氣囊兩端內(nèi)壁加設(shè)補(bǔ)強(qiáng)膜材(3)，并在端部鑲嵌埋繩(5);管狀氣囊(2)和桿端封頭(I)用桿端鋼箍(10)連接，同時管狀氣囊(2)和桿端封頭(I)之間采用密封膠圈(4)、密封膠墊(11)和埋繩(5)構(gòu)造措施，組裝成充氣膜壓桿。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣膜壓桿，其特征在于桿端封頭(I)具突出的環(huán)形鋼板帶(12);桿端鋼箍(10)寬度寬于環(huán)形鋼板帶(12) 4 8mm。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣膜壓桿，其特征在于環(huán)形鋼板帶(12)上有一個或者一個以上的凹槽(13)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2和3所述的充氣膜壓桿，其特征在于環(huán)形鋼板帶(12)凹槽內(nèi)埋置帶密封膠圈(4),且密封膠圈(4)凸出環(huán)形鋼板帶(12) 3 5mm。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣膜壓桿，其特征在于桿件一端的桿端封頭(I)設(shè)有進(jìn)氣口 (8)和排氣口(9)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣膜壓桿，其特征在于管狀氣囊(2)的端部區(qū)域設(shè)有補(bǔ)強(qiáng)膜材(3)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣膜壓桿，其特征在于管狀氣囊(2)軸向接縫氣囊內(nèi)壁設(shè)有一條熱合縫肋(6 )。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣膜壓桿，其特征在于管狀氣囊(2)的氣囊內(nèi)壁設(shè)有與熱合縫肋(6)尺寸相同的平衡肋(7);平衡肋(7)的數(shù)目大于等于兩條；平衡肋(7)與熱合縫肋(6)等間距、平行布置。
9.根據(jù)權(quán)利要求2所述的充氣膜壓桿，其特征在于13.根據(jù)權(quán)利要求1所述的充氣膜壓桿，其特征在于桿端封頭(I)和管狀氣囊(2)的交接處設(shè)有密封膠墊(11)。
10.根據(jù)權(quán)利要求1至權(quán)利要求12任意一項權(quán)利要求所述的充氣膜壓桿，其具體制作加工方法如下1)將膜材裁剪成矩形用以制作管狀氣囊(2)，矩形的一邊與膜材經(jīng)向平行且用在管狀氣囊(2 )環(huán)向，另一邊與膜材緯向平行且用在管狀氣囊(2 )軸向；2)在矩形膜材的兩邊，沿經(jīng)向方向用高頻焊接設(shè)置兩條150 200mm寬的補(bǔ)強(qiáng)膜材(3)；3)在膜材的內(nèi)壁用高頻焊接設(shè)置兩條平衡肋(7)；4)把膜材卷成筒狀，用高頻焊接熱合接縫，在接縫的內(nèi)壁處焊接熱合縫肋(6)；5)把做好的管狀氣囊(2)兩端卷入桶內(nèi)，同時設(shè)置埋繩(5)，然后用高頻焊接把卷起的膜材焊接在一起；6)把帶有凹槽(13)密封膠圈(4)的桿端封頭(I)插入管狀氣囊(2)內(nèi)部，同時在端頭處設(shè)置密封膠墊(11)，用埋繩(5)卡住密封膠墊(11)，然后用桿端鋼箍(10)套住密封膠圈 (4 )和密封膠墊(11)和埋繩(5 )，桿端鋼箍(10 )高出埋繩(5 ) I 2mm，擰緊桿端鋼箍(10 )。
全文摘要
充氣膜壓桿及作法，屬于充氣膜結(jié)構(gòu)領(lǐng)域。其包括桿端封頭(1)、管狀氣囊(2)、補(bǔ)強(qiáng)膜材(3)、密封膠圈(4)、埋繩(5)，熱合縫肋(6)、平衡肋(7)、進(jìn)氣口(8)、排氣口(9)、桿端鋼箍(10)和密封膠墊(11)；其特征在于膜材與熱合縫肋(6)連接成管狀氣囊(2)，同時在其內(nèi)部設(shè)置平衡肋(7)；在氣囊兩端內(nèi)壁加設(shè)補(bǔ)強(qiáng)膜材(3)，并在端部鑲嵌埋繩(5)；管狀氣囊(2)和桿端封頭(1)用桿端鋼箍(10)連接，同時管狀氣囊(2)和桿端封頭(1)之間采用密封膠圈(4)、密封膠墊(11)和埋繩(5)構(gòu)造措施，組裝成充氣膜壓桿。本發(fā)明具有抗壓剛度大、質(zhì)量輕、承載能力高、變形協(xié)調(diào)和制作安裝方便的的特點。
文檔編號E04B1/34GK102995748SQ201210521380
公開日2013年3月27日 申請日期2012年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2012年12月6日
發(fā)明者張毅剛, 谷強(qiáng), 向陽, 王振, 韓中良, 劉魯 申請人:北京工業(yè)大學(xué)