[發明專利]三角錐金字塔型空間晶體網格結構

有效

• 申請號: 201310456692.6
• 申請日: 2013-09-30
• 公開（公告）號: CN103510617B
• 公開（公告）日: 2016-03-30
• 發明（設計）人: 杜文風;周錫彬;謝威;趙坤朋;謝華深;徐浩浩
• 申請（專利權）人: 河南大學
• 主分類號: E04B1/19
• 分類號: E04B1/19
• 代理公司: 鄭州聯科專利事務所(普通合伙) 41104
• 代理人: 郭麗娜

技術領域

本發明涉及一種新型空間網格結構，新型空間晶體網格結構，它是借鑒金剛石晶體合理的結構組成規律，而創造的一種新型的空間結構形式，它主要應用于建筑工程領域，具體可用于各種需要大跨度、大空間的鋼結構建筑中。

背景技術

大跨空間結構在廠房、體育場館、會展中心、劇院、車站和機場等各類公共建筑中得到了廣泛的應用，尤其在國際性的博覽會、奧運會、亞運會等活動中，各國都以新型的空間結構來展示本國的建筑科學技術水平，大跨度空間結構已成為一個國家建筑科學技術發展水平的重要標志之一。

迄今為止，國內外的學者在空間結構領域不斷創新，提出各種新型的空間結構形式，根據組成的單元進行分類，這些結構共有39種類型，其中最新的兩種是我國“水立方”游泳中心使用的多面體空間剛架結構和張弦氣肋梁結構。

發明內容

本發明的目的是提供一種節點少、剛度大、受力合理的三角錐金字塔型空間晶體網格結構。

為實現上述目的，本發明采用如下技術方案：三角錐金字塔型空間晶體網格結構，包括基本陣列單元，基本陣列單元由四根等長的桿件構成，四根等長的桿件包括豎直桿和三根斜橫桿，斜橫桿包括第一斜橫桿、第二斜橫桿和第三斜橫桿，第一斜橫桿、第二斜橫桿、第三斜橫桿的里端節點均與豎直桿底端節點連接，整個基本陣列單元呈金剛石晶體碳原子結構狀，所述基本陣列單元從上至下層狀設置，所有的第一斜橫桿平行，所有的第二斜橫桿平行，所有的第三斜橫桿平行，每個斜橫桿的外端節點下側均連接其下層中一個基本陣列單元的豎直桿的頂端節點，同層中外端指向同一位置的所有斜橫桿的外端節點相連接，整個三角錐金字塔型空間晶體網格結構呈正三棱錐狀。

所有位于三角錐金字塔型空間晶體網格結構側棱邊的基本陣列單元的豎直桿頂端節點與第一斜橫桿外端節點之間、豎直桿頂端節點與第二斜橫桿外端節點之間以及豎直桿頂端節點與第三斜橫桿外端節點之間均連接有脊桿。

所有位于三角錐金字塔型空間晶體網格結構底邊的第一斜橫桿外端節點與第二斜橫桿外端節點之間、第三斜橫桿外端節點與第二斜橫桿外端節點之間以及第一斜橫桿外端節點與第三斜橫桿外端節點之間均連接有底邊桿。

所述全部節點之間的連接均為鉸接。

所述全部節點之間的連接均通過螺栓球鉸接。

本發明所述的三角錐金字塔型空間晶體網格結構，具有如下有益效果：

1.在一個基本陣列單元中，與同一節點——豎直桿的底端節點相連接的桿件數目只有4根，桿件數目少。如在48m跨度的三角錐金字塔型空間晶體網格結構中，節點數為1279，單元數只需2234個，單元數與節點數的比值約為1.75。若建立同樣幾何外形和尺度的正放四角錐網殼結構（目前工程中最常用的結構形式），節點數同為1279個，單元數則需要4872個，單元數與節點數的比值約為3.81，大大高于本發明所述的三角錐金字塔型空間晶體網格結構。

2.從靜力分析結果可以看出，結構截面配置較均勻，整體剛度較大，受力合理，結構經濟技術指標好。

3.節點采用鉸接連接，節點的制作和施工簡單。

4.三角錐金字塔型空間晶體網格結構的基本陣列單元中，除脊桿和底邊桿外，豎直桿、第一斜橫桿、第二斜橫桿和第三斜橫桿長度均相同，桿件長度整齊劃一，便于生產和運輸。

5.建筑效果通透美觀。

本發明所述的三角錐金字塔型空間晶體網格結構，是一種新型空間網格結構，或稱為空間晶體網格結構，其理論依據如下：金剛石是摩氏硬度中唯一達到10級的礦物，是自然界中最硬的物質。在金剛石晶體內部，每一個碳原子都與周圍4個碳原子緊密結合，交錯整齊地排列，組成一種致密的三維結構，從而形成牢固的結晶體，如圖1所示。正是這種致密的結構，使得金剛石具有最大的硬度。金剛石具有最大的硬度表明金剛石晶體所包含的這種三維致密結構是天然存在的一種十分合理有效的結構形式。本發明是借鑒金剛石晶體結構的空間組成規律，分別采用節點和桿件代替金剛石晶體結構中的碳原子和原子鍵，并進行合適的空間擴展，構造出一種性能優秀的新型空間結構形式。

附圖說明

圖1是基本陣列單元的結構示意圖；

圖2是本發明的結構示意圖；

圖3是本發明以48m跨度為例時的結構示意圖。

具體實施方式

實施例1：