本发明专利技术公开了一类新型的表面由正方形平面、正六边形平面交替拼接的十二杆截角八面体球形张拉整体结构，目前尚无球体表面由正方形平面、正六边形平面交替拼接形成的十二杆截角八面体球形张拉整体结构。本发明专利技术中的截角八面体张拉整体结构共有24个节点，分别位于截角八面体的24个顶点上，由内部压杆以及外部拉索构成。这类新型的截角八面体张拉整体共有两种基本结构形式。其中截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型拉索有两种内力数值；截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型拉索有三种内力数值；压杆均只有一种内力数值。所有节点均为铰接节点，所有的拉索均存在预拉力，所有的压杆均存在预压力，拉索的预拉力和压杆的预压力相互平衡，同时满足“超级稳定”的特性。的特性。的特性。
【技术实现步骤摘要】
一类新型截角八面体张拉整体结构
[0001]本专利技术涉及张拉整体结构设计
，尤其涉及一类新型截角八面体张拉整体结构。
技术介绍
[0002]“张拉整体”概念最早由美国著名建筑师富勒提出，是指“张拉”(tensile)和“整体”(integrity)的缩合。这类体系具有形态优美、轻质、受力合理、形态可控、形式新颖等特点，能够最大限度地利用材料和截面的特性，是当前也是今后空间结构的发展方向之一，是结构工程领域中新结构、新材料和新工艺等高新技术的集中体现。
[0003]在球形张拉整体的研究领域，往往希望寻求一种结构对称且内力均匀自平衡的体系。当前已见3根压杆、4根压杆、6根压杆、12根压杆、14根压杆以及30根压杆的张拉整体结构。传统12根压杆张拉整体结构是基于小斜方截半立方体得到的张拉整体结构，该结构由12根压杆和60根拉索构成。目前为止，尚未出现过外表面为正方形平面和正六边形平面采用拉索相连的球形张拉整体结构。
技术实现思路
[0004]本专利技术的目的是克服现有技术的不足，提供一类新型截角八面体张拉整体结构，通过预先设定构件的拉压属性，并在构件中引入预应力，结构形成一个自平衡的球形张拉整体体系，同时满足“超级稳定”的特性，解决了目前球形张拉整体结构中尚未出现过外表面为正方形平面和正六边形平面采用拉索相连的球形张拉整体结构的问题。
[0005]本专利技术实施例提供了一类新型截角八面体张拉整体结构，包括：
[0006]24个节点，分别位于所述截角八面体张拉整体结构中截角八面体的24个顶点上；
[0007]12根压杆；
[0008]48或60根拉索，和所述12根压杆相交于所述24个节点；
[0009]其中，在所述拉索的数量为48根时，其与所述12根压杆和所述24个节点共同连接而形成截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型；
[0010]在所述拉索的数量为60根时，其与所述12根压杆和所述24个节点共同连接而形成截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型；
[0011]所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型和所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型均为一个类球形多面体，所述类球形多面体由所述拉索连接而形成的正方形平面和正六边形平面预应力索网。
[0012]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，所述12根压杆能够分为四组，每组三根压杆相互平行。
[0013]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型中，所述12根压杆中任意两根压杆之间均互不平行。
[0014]在一个或多个实施例中，所述类球形多面体的外表面的平面均由所述拉索组成，
所述类球形多面体的外表面包括6个正方形平面和8个正六边形平面，并且所述类球形多面体的正方形平面、正六边形平面均只有一种组成形式。
[0015]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，所述类球形多面体的正方形平面由四根拉索组成正方形的四个边，而所述类球形多面体的正六边形平面由三根互不相邻的拉索组成正六边形的三条边而另三边无拉索，并且互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形，所述类球形多面体的正方形平面与正六边形平面共用一根拉索，相邻两个正六边形平面之间无拉索。
[0016]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型中，所述类球形多面体的正方形平面由四根拉索组成正方形的四个边，而所述类球形多面体的正六边形平面由六根拉索组成正六边形的六条边，并且互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形，所述类球形多面体的正方形平面与正六边形平面共用一根拉索，相邻两个正六边形平面共用一根拉索。
[0017]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，拉索有两种内力值，压杆只有一种内力值，所述类球形多面体的所有六边形平面互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形的预拉力数值F
c1
、所有正方形平面与正六边形平面共用拉索的预拉力数值F
c2
以及压杆的预压力F
s
之间的比值为F
c1
：F
c2
：F
s
＝0.471:0.408:
‑
1.000。
[0018]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型中，拉索有三种内力值，压杆只有一种内力值，所述类球形多面体的所有六边形平面互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形的预拉力数值F
c1
、所有正方形平面与正六边形平面共用拉索的预拉力数值F
c2
、所有相邻两个正六边形平面共用拉索的预拉力数值为F
c3
以及压杆的预压力F
s
之间的比值为F
c1
：F
c2
：F
c3
：F
s
＝0.192:0.667:1.000:
‑
1.000。
[0019]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，拉索有两种长度值，压杆只有一种长度值，若截角八面体边长为L，所述类球形多面体的所有六边形平面互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形的拉索长度L
c1
＝1.732L，所述类球形多面体的所有正方形平面与正六边形平面共用拉索的长度L
c2
＝L，压杆长度L
s
＝2.449L。
[0020]在一个或多个实施例中，在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型中，拉索有两种长度值，压杆只有一种长度值，若截角八面体边长为L，所述类球形多面体的所有六边形平面互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形的拉索长度L
c1
＝1.732L，所有正方形平面与正六边形平面共用拉索的长度L
c2
＝L，所有相邻两个正六边形平面共用拉索的长度L
c2
＝L，压杆长度L
s
＝3L。
[0021]本专利技术实施例中的一类新型截角八面体张拉整体结构为共有24个节点，分别位于截角八面体的24个顶点上，由内部压杆以及外部拉索构成。该类结构一共有Ⅰ、Ⅱ两种结构形式，其中截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型由十二根压杆和四十八根拉索构成，拉索有两种内力数值，压杆只有一种内力数值；截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型由十二根压杆和六十根拉索构成，拉索有三种内力数值，压杆只有一种内力数值。所有节点均为铰接节点，所有的拉索均存在预拉力，所有的压杆均存在预压力，拉索的预拉力和压杆的预压力相互平衡，同时满足“超级稳定”的特性，为球形张拉整体设计领域提供了一个全新的结构形式，并且有着更综合的性能，有益效果主要体现在以下几个方面：
[0022](1)本专利技术中的一类新型截角八面体张拉整体结构为结构设计提供了新的结构形
式。其中截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型相比于传统12杆张拉整体结构减少了12根拉索，并且压杆的分布更为分散，对于设计结构内部存放物件具有优势。
[0023](2)相较于本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于，包括：24个节点，分别位于所述截角八面体张拉整体结构中截角八面体的24个顶点上；12根压杆；48或60根拉索，和所述12根压杆相交于所述24个节点；其中，在所述拉索的数量为48根时，其与所述12根压杆和所述24个节点共同连接而形成截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型；在所述拉索的数量为60根时，其与所述12根压杆和所述24个节点共同连接而形成截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型；所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型和所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型均为一个类球形多面体，所述类球形多面体由所述拉索连接而形成的正方形平面和正六边形平面预应力索网。2.根据权利要求1所述的一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于：在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，所述12根压杆能够分为四组，每组三根压杆相互平行。3.根据权利要求1所述的一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于：在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型中，所述12根压杆中任意两根压杆之间均互不平行。4.根据权利要求1所述的一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于：所述类球形多面体的外表面的平面均由所述拉索组成，所述类球形多面体的外表面包括6个正方形平面和8个正六边形平面，并且所述类球形多面体的正方形平面、正六边形平面均只有一种组成形式。5.根据权利要求1所述的一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于：在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，所述类球形多面体的正方形平面由四根拉索组成正方形的四个边，而所述类球形多面体的正六边形平面由三根互不相邻的拉索组成正六边形的三条边而另三边无拉索，并且互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形，所述类球形多面体的正方形平面与正六边形平面共用一根拉索，相邻两个正六边形平面之间无拉索。6.根据权利要求1所述的一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于：在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅱ型中，所述类球形多面体的正方形平面由四根拉索组成正方形的四个边，而所述类球形多面体的正六边形平面由六根拉索组成正六边形的六条边，并且互不相邻的三个角采用拉索相连形成正三角形，所述类球形多面体的正方形平面与正六边形平面共用一根拉索，相邻两个正六边形平面共用一根拉索。7.根据权利要求1所述的一类新型截角八面体张拉整体结构，其特征在于：在所述截角八面体张拉整体结构—Ⅰ型中，拉索有两种内力值，压杆只有一种内力值，所述类球形多面体的所有六边形平面互不相邻的三个角采用拉索...
【专利技术属性】
技术研发人员：许贤，黄少雄，王雅峰，罗尧治，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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