一种分形网架结构的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种分形网架结构，由3n个分形单元相互连接构成，n为≥1的整数，分形单元包括3个正六边形以及设置在每个正六边形上的三个杆件，三个杆件位于每个正六边形三个不相邻的节点上且与所述正六边形的边长相同，3个正六边形两两之间分别通过一对杆件连接成一环状构成一个分形单元在一个空间六边形的基础上，在三个不相邻的节点上分别连接三个增加的杆件，将三个这样的结构两两相接，如此依次不断地拓展形成的无多余约束的空间几何不变结构，构成静定的分形网架结构。它结构合理，能有效地减少网架结构所用杆件的数量，而且受力性能好，密度低且刚度大，经济性能良好，可降低生产成本，实用性较强。
【专利说明】
一种分形网架结构
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种建筑物结构，特别是一种分形网架结构，它适用于各种需要大空间大跨度的建筑屋盖。
【背景技术】
[0002]网架结构是建筑工程领域的一种结构形式，常用的网架结构是以多根杆件按照一定规律组合而成的网格状多次超静定结构。目前，有11种形式的网架结构在我国得到不同程度的应用，第一大类是由两组或三组平面桁架组成的网架结构，称之为交叉桁架体系网架。它是在交叉梁的基础上发展而来和演变而来。第二大类适合于正方形、矩形、三角形、梯形、六边形、八边形和圆形等平面形状的建筑。其中分为:三角锥网架、抽空三角锥网架、蜂窝形三角锥网架。第三大类是由四角椎体组成的网架结构，有五种形式，分别是:正方四角锥网架、正方抽空四角锥网架、斜放四角锥网架、棋盘形四角锥网架和星型形四角锥网架。第四大类是由六角锥体(七面体)组成的网架结构，称为六角锥体系网架。它的基本单位元为6根弦杆，6根弦杆构成的六角锥体(可倒置或正置)。上述网架结构形式具有的共同特点是它们都是多次超静定结构体系，汇交于节点上的杆件数量较多，制作安装较为复杂。
【发明内容】
[0003]本实用新型所要解决的技术问题是针对上述现有技术存在的不足，而提供一种有效地减少网架结构所用杆件数量，并且提高稳定性的分形网架结构，它能够克服已有技术的不足，安装施工快捷方便，可用于跨度较大的屋盖。
[0004]为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是:
[0005]—种分形网架结构，其特征在于:由3n个分形单元相互连接构成，η为多I的整数，所述分形单元包括3个正六边形以及设置在每个正六边形上的三个杆件，所述三个杆件位于每个正六边形三个不相邻的节点上且与所述正六边形的边长相同，所述3个正六边形两两之间分别通过一对所述杆件连接成一环状构成一个所述分形单元。
[0006]所述分形网架结构为对称结构且沿对称轴方向进行延伸。
[0007]分形网架结构中的结点数、正六边形数和分形单元个数满足如下的关系:
[0008]a=3n；b=6*3n+3n+3
[0009]式中，a表示分形网架中的六边形数目，b表示结点数，η为分形单元个数。
[0010]有益效果
[0011]本实用新型采用上述技术方案，由于其结构体系是静定的，所用的杆件数量少，没有多余杆件，按照满应力设计，可使材料充分发挥性能，有效地提高应用效率，大幅提高承载能力；在确保强度和刚度的情况下，减少用钢量。本实用新型是一种静定分形网架结构，它不仅性能好，能有效地减少网架结构所用杆件数量，而且受力合理，经济指标优良，能降低生产成本，稳定性强，施工快捷安装方便。
【附图说明】
[0012]图1是一个平面正六边形示意图。
[0013]图2是一个分形单元的结构示意图。
[0014]图3是3个分形单元形成的网架结构示意图。
[0015]图4是9个分形单元形成的网架结构示意图。
【具体实施方式】
[0016]说明书附图所示的结构，比例，大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人了解与阅读，并非用以限定本实用新型可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰，比例关系的改变或大小的调整，在不影响本实用新型所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本实用新型所揭示的技术内容所能涵盖的范围内，而非用以限定本实用新型可实施的范围，其相对关系的改变或调整，在无实质变更技术内容下，当亦视为本实用新型可实施的范畴。
[0017]实施例一
[0018]如图1至图2中，先建立如图1所示的平面正六边形结构I，它属于无多余约束的几何不变体，尺寸可根据需求确定，材料可以是钢管、型钢、新型复合材料等各种材料，构件的截面尺寸根据受力状态计算确定。图2在图1所示的平面六边形I的三个互不相邻的结点上焊接三根杆件2、3、4，这三根杆件长度与六边形边长相同，三个正六边形相互连接成一个分形单元。
[0019]图中:a=31;b=6*31+31+3
[0020]式中，a表示分形网架中的六边形数目，b表示结点数。
[0021]实施例二
[0022]如图3所示，是将三个如图2所示的分形单元按照分形单元的分形模式进行连接后的结构示意图。
[0023]图中:a=33;b=6*33+33+3
[0024]式中，a表示分形网架中的六边形数目，b表示结点数。
[0025]实施例三
[0026]按照实施例二相同的规律向外拓展，按照实际需求，形成图4或者更多级的无多余约束的空间几何不变网架结构，图4中，分形单元为9个，a=39;b=6*39+39+3
[0027]式中，a表示分形网架中的六边形数目，b表示结点数。
【主权项】
1.一种分形网架结构，其特征在于:由3n个分形单元相互连接构成，η为分形单元个数，η为多I的整数，所述分形单元包括3个正六边形以及设置在每个正六边形上的三个杆件，所述三个杆件位于每个正六边形三个不相邻的节点上且与所述正六边形的边长相同，所述3个正六边形两两之间分别通过一对所述杆件连接成一环状构成一个所述分形单元。2.根据权利要求1所述的分形网架结构，其特征在于:所述分形网架结构为对称结构且沿对称轴方向进行延伸。3.根据权利要求1所述的分形网架结构，其特征在于:分形网架结构中的结点数、正六边形数和分形单元个数满足如下的关系: a=3n；b=6*3n+3n+3 式中，a表示分形网架中的六边形数目，b表示结点数。
【文档编号】E04B7/00GK205712646SQ201620597941
【公开日】2016年11月23日
【申请日】2016年6月20日
【发明人】郭文璐
【申请人】东南大学