[发明专利]内外同形刚性折纸结构

说明书

本发明涉及建筑结构领域，特别是一种内外同形刚性折纸结构。包括内层套筒、中间层、外层折纸筒，内层套筒和外层折纸筒均呈轴向封闭的筒状，内层套筒和外层折纸筒同轴设置，外层折纸筒和内层套筒的截面形状相同，中间层位于内层套筒和外层折纸筒之间，中间层为基于刚性折纸折叠而成的折纸支撑层，折纸支撑层的内侧与内层套筒的外表面固定连接，折纸支撑层的外侧与外层折纸筒的内表面固定连接，折纸支撑层的刚性折纸在内层套筒和外层折纸筒之间形成截面为三角形的基本单元。作为建筑中主体结构的支撑体系，在建筑物遭遇地震时先于主体结构发生破坏，吸收更多的地震能量，起到了保护主体结构的作用；其结构简单，便于生产制作，大大缩短了施工周期。

技术领域

本发明涉及建筑结构领域，特别是一种内外同形刚性折纸结构。

背景技术

随着近年来我国经济的快速发展，需要修建大量的工业建筑或者民用建筑，因而需要消耗大量的传统建筑材料，工程造价较高，施工周期长，且施工工序复杂。

折纸结构是近几十年发展起来的新型空间结构，具有很大的发展潜力，近些年基于刚性折纸的结构也是被广泛应用于工程和建筑设计过程中。基于刚性折纸的折纸结构可以作为建筑中主体结构的支撑体系，在建筑物遭遇强烈地震时先于主体结构发生破坏，吸收更多的地震能量，保护主体结构不被破坏，使高烈度地震区的建筑物具有更强的抗震性能。

随着近年来地球资源越来越紧缺，人类面临日益严峻的生存问题。因此，移民火星或其他星球的话题也在近年来越来越多。各个国家也在近年来竞相发起了越来越多的外太空探索项目。而基于刚性折纸的折纸结构也为在外星球建造人类生存的房屋设施提供了更好的前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种内外同形刚性折纸结构，可以作为建筑中主体结构的支撑体系，在建筑物遭遇地震时先于主体结构发生破坏，吸收更多的地震能量，起到了保护主体结构的作用；并且其结构简单，便于生产制作，大大缩短了施工周期。

本发明的技术方案是：一种内外同形刚性折纸结构，其中，包括内层套筒、中间层、外层折纸筒，内层套筒和外层折纸筒均呈轴向封闭的筒状，内层套筒位于外层折纸筒内，内层套筒和外层折纸筒同轴设置，中间层位于内层套筒和外层折纸筒之间，中间层为基于刚性折纸折叠而成的折纸支撑层，折纸支撑层沿整个折纸结构的轴向高度竖直通高布置，折纸支撑层的内侧与内层套筒的外表面固定连接，折纸支撑层的外侧与外层折纸筒的内表面固定连接，折纸支撑层的刚性折纸的每个矩形折纸工作面的两侧边分别与内层套筒的外壁和外层折纸筒的内壁竖直通高连接，折纸支撑层的刚性折纸在内层套筒和外层折纸筒之间形成截面为三角形的基本单元；

所述折纸支撑层由数张矩形刚性折纸折叠而成，外层折纸筒由一张矩形的刚性折纸折叠而成，其沿轴向的两侧边固定连接，外层折纸筒和内层套筒的截面形状相同。

当所述折纸支撑层与内层套筒、外层折纸筒之间分别通过焊接方式固定连接时，折纸支撑层与内层套筒、外层折纸筒之间的连接处形成数条焊缝，焊缝沿整个折纸结构的轴向高度竖直通高布置。

所述内层套筒可以采用折纸筒或钢管柱，当内层套筒采用折纸筒时，内层折纸筒由一张矩形刚性折纸折叠而成，其沿轴向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的轴向高度竖直通高布置，并且内层折纸筒内填充有混凝土；当内层套筒为钢管柱时，内层钢管柱采用薄壁钢管。

所述内层套筒和外层折纸筒的截面为正方形时，内层套筒与外层折纸筒对应的各侧面分别平行，折纸支撑层由一张矩形的刚性折纸折叠而成，将刚性折纸沿轴向依次折叠十九次，在刚性折纸上形成十九条轴向折痕，将刚性折纸沿长度方向分成二十段，刚性折纸沿轴向的两侧边固定连接在一起，使折纸支撑层的刚性折纸绕内层套筒呈封闭状，折纸支撑层与外层折纸筒正方形截面的每个侧边均有三个连接点，并与内层套筒正方形截面的四个顶点连接，在内层套筒和外层折纸筒的每个对应侧壁之间均形成数个截面为三角形的基本单元；