一種分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，由3n個分形單元相互連接構(gòu)成，n為≥1的整數(shù)，分形單元包括3個正六邊形以及設(shè)置在每個正六邊形上的三個桿件，三個桿件位于每個正六邊形三個不相鄰的節(jié)點上且與所述正六邊形的邊長相同，3個正六邊形兩兩之間分別通過一對桿件連接成一環(huán)狀構(gòu)成一個分形單元在一個空間六邊形的基礎(chǔ)上，在三個不相鄰的節(jié)點上分別連接三個增加的桿件，將三個這樣的結(jié)構(gòu)兩兩相接，如此依次不斷地拓展形成的無多余約束的空間幾何不變結(jié)構(gòu)，構(gòu)成靜定的分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。它結(jié)構(gòu)合理，能有效地減少網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所用桿件的數(shù)量，而且受力性能好，密度低且剛度大，經(jīng)濟(jì)性能良好，可降低生產(chǎn)成本，實用性較強(qiáng)。
【專利說明】
一種分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)
技術(shù)領(lǐng)域
[0001]本發(fā)明涉及一種建筑物結(jié)構(gòu)，特別是一種分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它適用于各種需要大空間大跨度的建筑屋蓋。
【背景技術(shù)】
[0002]網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是建筑工程領(lǐng)域的一種結(jié)構(gòu)形式，常用的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)是以多根桿件按照一定規(guī)律組合而成的網(wǎng)格狀多次超靜定結(jié)構(gòu)。目前，有11種形式的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)在我國得到不同程度的應(yīng)用，第一大類是由兩組或三組平面桁架組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，稱之為交叉桁架體系網(wǎng)架。它是在交叉梁的基礎(chǔ)上發(fā)展而來和演變而來。第二大類適合于正方形、矩形、三角形、梯形、六邊形、八邊形和圓形等平面形狀的建筑。其中分為:三角錐網(wǎng)架、抽空三角錐網(wǎng)架、蜂窩形三角錐網(wǎng)架。第三大類是由四角椎體組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，有五種形式，分別是:正方四角錐網(wǎng)架、正方抽空四角錐網(wǎng)架、斜放四角錐網(wǎng)架、棋盤形四角錐網(wǎng)架和星型形四角錐網(wǎng)架。第四大類是由六角錐體(七面體)組成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，稱為六角錐體系網(wǎng)架。它的基本單位元為6根弦桿，6根弦桿構(gòu)成的六角錐體(可倒置或正置)。上述網(wǎng)架結(jié)構(gòu)形式具有的共同特點是它們都是多次超靜定結(jié)構(gòu)體系，匯交于節(jié)點上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較為復(fù)雜。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，而提供一種有效地減少網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所用桿件數(shù)量，并且提高穩(wěn)定性的分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它能夠克服已有技術(shù)的不足，安裝施工快捷方便，可用于跨度較大的屋蓋。
[0004]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明采用的技術(shù)方案是:
一種分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于:由3n個分形單元相互連接構(gòu)成，η為多I的整數(shù)，所述分形單元包括3個正六邊形以及設(shè)置在每個正六邊形上的三個桿件，所述三個桿件位于每個正六邊形三個不相鄰的節(jié)點上且與所述正六邊形的邊長相同，所述3個正六邊形兩兩之間分別通過一對所述桿件連接成一環(huán)狀構(gòu)成一個所述分形單元。
[0005]所述分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)且沿對稱軸方向進(jìn)行延伸。
[0006]分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的結(jié)點數(shù)、正六邊形數(shù)和分形單元個數(shù)滿足如下的關(guān)系: a=3n;b=6*3n+3n+3
式中，a表示分形網(wǎng)架中的六邊形數(shù)目，b表示結(jié)點數(shù)，η為分形單元個數(shù)。
[0007]有益效果本發(fā)明采用上述技術(shù)方案，由于其結(jié)構(gòu)體系是靜定的，所用的桿件數(shù)量少，沒有多余桿件，按照滿應(yīng)力設(shè)計，可使材料充分發(fā)揮性能，有效地提尚應(yīng)用效率，大幅提尚承載能力;在確保強(qiáng)度和剛度的情況下，減少用鋼量。本發(fā)明是一種靜定分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，它不僅性能好，能有效地減少網(wǎng)架結(jié)構(gòu)所用桿件數(shù)量，而且受力合理，經(jīng)濟(jì)指標(biāo)優(yōu)良，能降低生產(chǎn)成本，穩(wěn)定性強(qiáng)，施工快捷安裝方便。
【附圖說明】
[0008]圖1是一個平面正六邊形示意圖。
[0009]圖2是一個分形單元的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0010]圖3是3個分形單元形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖。
[0011 ]圖4是9個分形單元形成的網(wǎng)架結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實施方式】
[0012]說明書附圖所示的結(jié)構(gòu)，比例，大小等，均僅用以配合說明書所揭示的內(nèi)容，以供熟悉此技術(shù)的人了解與閱讀，并非用以限定本發(fā)明可實施的限定條件，故不具技術(shù)上的實質(zhì)意義，任何結(jié)構(gòu)的修飾，比例關(guān)系的改變或大小的調(diào)整，在不影響本發(fā)明所能產(chǎn)生的功效及所能達(dá)成的目的下，均應(yīng)仍落在本發(fā)明所揭示的技術(shù)內(nèi)容所能涵蓋的范圍內(nèi)，而非用以限定本發(fā)明可實施的范圍，其相對關(guān)系的改變或調(diào)整，在無實質(zhì)變更技術(shù)內(nèi)容下，當(dāng)亦視為本發(fā)明可實施的范疇。
[0013]實施例一
如圖1至圖2中，先建立如圖1所示的平面正六邊形結(jié)構(gòu)I，它屬于無多余約束的幾何不變體，尺寸可根據(jù)需求確定，材料可以是鋼管、型鋼、新型復(fù)合材料等各種材料，構(gòu)件的截面尺寸根據(jù)受力狀態(tài)計算確定。圖2在圖1所示的平面六邊形I的三個互不相鄰的結(jié)點上焊接三根桿件2、3、4，這三根桿件長度與六邊形邊長相同，三個正六邊形相互連接成一個分形單
J L ο
[0014]圖中:a=31;b=6*31+31+3
式中，a表示分形網(wǎng)架中的六邊形數(shù)目，b表示結(jié)點數(shù)。
[0015]實施例二
如圖3所示，是將三個如圖2所示的分形單元按照分形單元的分形模式進(jìn)行連接后的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0016]圖中:a=33;b=6*33+33+3
式中，a表示分形網(wǎng)架中的六邊形數(shù)目，b表示結(jié)點數(shù)。
[0017]實施例三
按照實施例二相同的規(guī)律向外拓展，按照實際需求，形成圖4或者更多級的無多余約束的空間幾何不變網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，圖4中，分形單元為9個，a=39;b=6*39+39+3式中，a表示分形網(wǎng)架中的六邊形數(shù)目，b表示結(jié)點數(shù)。
【主權(quán)項】
1.一種分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于:由3n個分形單元相互連接構(gòu)成，η為分形單元個數(shù)，η為多I的整數(shù)，所述分形單元包括3個正六邊形以及設(shè)置在每個正六邊形上的三個桿件，所述三個桿件位于每個正六邊形三個不相鄰的節(jié)點上且與所述正六邊形的邊長相同，所述3個正六邊形兩兩之間分別通過一對所述桿件連接成一環(huán)狀構(gòu)成一個所述分形單元。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)為對稱結(jié)構(gòu)且沿對稱軸方向進(jìn)行延伸。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，其特征在于:分形網(wǎng)架結(jié)構(gòu)中的結(jié)點數(shù)、正六邊形數(shù)和分形單元個數(shù)滿足如下的關(guān)系: a=3n；b=6*3n+3n+3 式中，a表示分形網(wǎng)架中的六邊形數(shù)目，b表示結(jié)點數(shù)。
【文檔編號】E04C3/11GK105952048SQ201610436604
【公開日】2016年9月21日
【申請日】2016年6月20日
【發(fā)明人】郭文璐
【申請人】東南大學(xué)