本發明專利技術提出一種基于正四面體的裝配式空間結構單元，包括六個(組)直線桿件和四個裝配面，其特征在于：相鄰直線桿件之間夾角為60°，相對直線桿件之間夾角為90°；任一裝配面與其中三個(組)相鄰直線桿件的一端相交，與其余三個(組)直線桿件所在平面平行，每個裝配面能與對應的基于正四面體的空間節點的連接面吻合。
【技術實現步驟摘要】
一種基于正四面體的裝配式空間結構單元
本專利技術是一種空間結構單元，特別是一種基于正四面體的裝配式空間結構單元。
技術介紹
現有工業民用建筑空間結構往往采用網架、桁架，臨時設施常常采用腳手架等形式，網架及桁架往往需要進行非常專業的工程設計，而且其基本單元是節點和桿件，重復率低、構件多、構件大小、長度等幾何尺寸繁多，節點規格也很多，安裝需要在專業的技術指導下，由專業的工人安裝完成。臨時舞臺、看臺、冰雪運動比賽臺等設施大量采用腳手架搭建而成，其承載能力低、穩定性差，安裝時間較長，需要進行進一步的改進，因此亟需要一種承載能力高、穩定性強和安裝效率高的裝配式空間結構單元。
技術實現思路
為了提供一種承載能力高、穩定性強、安裝效率高和布置靈活多變的裝配式空間結構，本專利技術設計了一種結構形式和節點規格單一、構件受力合理的基于正四面體的裝配式空間結構單元。本專利技術提出一種基于正四面體的裝配式空間結構單元，包括六個(組)直線桿件和四個裝配面，其特征在于：相鄰直線桿件之間夾角為60°，相對直線桿件之間夾角為90°；任一裝配面與其中三個(組)相鄰直線桿件的一端相交，與其余三個(組)直線桿件所在平面平行，每個裝配面能與對應的基于正四面體的空間結構節點的連接面吻合。優選地，采用圓鋼管作為基于正四面體的裝配式空間結構單元的直線桿件。優選地，采用角鋼作為基于正四面體的裝配式空間結構單元的直線桿件。優選地，直線桿件采用外側肢面夾角為arccos(1/3)的不規則角鋼。優選地，直線桿件采用內側肢面夾角為arccos(1/3)的不規則角鋼。優選地，裝配面和連接面為大小相等并且相互吻合的等邊三角形。優選地，四個裝配面相同，從而使基于正四面體的裝配式空間結構單元的每個裝配面都可以和基于正四面體的空間結構節點的每個連接面吻合。優選地，在裝配面的邊緣設置加勁板并且和相鄰的不規則角鋼連接，并且加勁板外側和相鄰不規則角鋼的外側肢面在同一平面內。優選地，在裝配面的幾何中心設置與基于正四面體的空間結構節點或者其他節點連接的裝配孔。優選地，裝配面采用和直線桿件形狀吻合的金屬材料。優選地，裝配面采用和直線桿件形狀吻合的鋼材。優選地，裝配面和加勁板或者不規則角鋼的連接處為弧面過渡。優選地，基于正四面體的裝配式空間結構單元之間采用一種基于正四面體的空間結構節點連接，并且將其棱和頂點做弧面過渡。基于正四面體的空間結構節點具備如下特點，在至少兩個連接面上設置與基于正四面體的裝配式空間結構單元連接的連接孔，連接孔的幾何中心與所在連接面的幾何中心重合，基于正四面體的空間結構節點與基于正四面體的裝配式空間結構單元連接后，空間結構節點的連接面與基于正四面體的裝配式空間結構單元的裝配面吻合。優選地，采用螺栓作為連接栓將基于正四面體的裝配式空間結構單元與基于正四面體的空間結構節點連接。優選地，采用焊接的連接方式將基于正四面體的裝配式空間結構單元與基于正四面體的空間結構節點連接。說明：例如2B、2C、2E、2F為2A的相鄰直線桿件，2A和2D之間為相對直線桿件(如圖1)，事實上，每個直線桿線都有四個相鄰直線桿件和一個相對直線桿件。由于正四面體相鄰兩個面的二面角為arccos(1/3)，所以，使得夾角為arccos(1/3)的不規則角鋼作為該基于正四面體的裝配式空間結構單元的直線桿件可以使得該基于正四面體的裝配式空間結構單元的每個側面的三個角鋼外側肢面在同一平面內(如圖10，11)。本專利技術所述“基于正四面體”的含義為：基于正四面體的裝配式空間結構單元的各個側面的位置關系和正四面體各個側面的位置關系相同、各個直線桿件的位置關系和正四面體各條棱的位置關系相同，以及基于正四面體的空間結構節點的各個側面的位置關系和正四面體各個側面的位置關系相同。一種基于正四面體的裝配式空間結構單元，從受力的角度來說，它的各個面的三條邊都構成等邊三角形，比其他的結構的穩定性更強；基于正四面體的裝配式空間結構單元傳力方式單一、可靠。因此，相對于其他的空間結構，基于正四面體的裝配式空間結構單元會更加穩定、更加可靠，而且能夠迅速分散節點處集中的應力。采用角鋼作為基于正四面體的裝配式空間結構單元的直線桿件，會使基于正四面體的裝配式空間結構單元自重減少，用材量減少。采用外側肢面夾角為arccos(1/3)的不規則角鋼作為基于正四面體的裝配式空間結構單元的直線桿件，使得該基于正四面體空間結構單元的每個側面的三個角鋼外側肢面在同一平面內，從而優化基于正四面體的裝配式空間結構單元的穩定性。采用圓鋼管作為基于正四面體的裝配式空間結構單元的直線桿件，保證直線桿件的在不同方向上有相同的最優慣性矩。采用一種基于正四面體的空間結構節點，使各個基于正四面體的裝配式空間結構單元之間容易吻合，大大提高了基于正四面體的裝配式空間結構單元之間連接的準確性，并且保證其明確的傳力路徑。附圖說明圖1基于正四面體的裝配式空間結構單元三維圖圖2基于正四面體的空間結構節點三維圖圖3基于正四面體的裝配式空間結構單元與空間結構節點連接圖圖4四個基于正四面體的裝配式空間結構單元與一個空間結構節點連接圖圖5基于正四面體空間結構單元工作狀態軸側圖圖6基于正四面體空間結構單元工作狀態正視圖圖7基于正四面體空間結構單元堆放圖圖8基于正四面體空間結構單元的不規則角鋼示意圖圖9基于正四面體空間結構單元的不規則角鋼截面圖圖10未設置加勁板的基于正四面體的裝配式空間結構單元三維圖圖11裝配面與不規則角鋼的位置關系圖附圖標記如下：1.基于正四面體的裝配式空間結構單元；2.直線桿件；3.裝配面；4.基于正四面體的空間結構節點；5.連接栓；6.連接孔；7.不規則角鋼；8.外側肢面；9.內側肢面；10.加勁板；11.裝配孔；12.連接面。具體實施方式具體實施方式一：一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，包括六個(組)直線桿件2和四個裝配面3，其特征在于：相鄰直線桿件2之間夾角為60°，相對直線桿件2之間夾角為90°；任一裝配面3與其中三個(組)相鄰直線桿件2的一端相交，與其余三個(組)直線桿件2所在平面平行，每個裝配面3能與對應的基于正四面體的空間結構節點4的連接面12吻合(如圖1，圖10)。采用圓鋼管或者角鋼作為基于正四面體的裝配式空間結構單元1的直線桿件2，采用鋼板作為基于正四面體的裝配式空間結構單元1的裝配面3。在裝配面3的幾何中心設置與基于正四面體的空間結構節點4或者其他節點連接的裝配孔11(如圖1，圖10)。采用一種基于正四面體的空間結構節點4，使各個基于正四面體的裝配式空間結構單元1之間進行特定方向的連接，大大提高了單元之間連接的可靠性，保證其合理的傳力方式。采用連接栓5通過基于正四面體的裝配式空間結構單元1的裝配孔11和基于正四面體的空間結構節點4的連接孔6，將本文檔來自技高網...
【技術保護點】
1.一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，包括六個(組)直線桿件2和四個裝配面3，其特征在于：相鄰直線桿件2之間夾角為60°，相對直線桿件2之間夾角為90°；任一裝配面3與其中三個(組)相鄰直線桿件2的一端相交，與其余三個(組)直線桿件2所在平面平行，每個裝配面3能與對應的基于正四面體的空間結構節點4的連接面12吻合。/n
【技術特征摘要】
1.一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，包括六個(組)直線桿件2和四個裝配面3，其特征在于：相鄰直線桿件2之間夾角為60°，相對直線桿件2之間夾角為90°；任一裝配面3與其中三個(組)相鄰直線桿件2的一端相交，與其余三個(組)直線桿件2所在平面平行，每個裝配面3能與對應的基于正四面體的空間結構節點4的連接面12吻合。
2.根據權利要求1所述的一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，其特征在于：采用圓鋼管或者角鋼作為基于正四面體的裝配式空間結構單元1的直線桿件2。
3.根據權利要求1所述的一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，其特征在于：采用鋼板作為基于正四面體的裝配式空間結構單元1的裝配面3，在裝配面3的幾何中心設置與基于正四面體的空間結構節點4或者其他節點連接的裝配孔11。
4.根據權利要求1-3所述的一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，其特征在于：直線桿件2采用外側肢面8之間和/或內側肢面9之間夾角為arccos(1/3)的不規則角鋼7。
5.根據權利要求1所述的一種基于正四面體的裝配式空間結構單元1，其特征在于：裝配面3和連接面12為大小相等并且相互吻合的等邊三角形。<...
【專利技術屬性】
技術研發人員：楊霄，葛家琪，蔣炳麗，熊晗，
申請(專利權)人：清華大學建筑設計研究院有限公司，
類型：發明
國別省市：北京;11
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