[发明专利]一种基于截角四面体几何的张拉整体结构单元

摘要

本发明公开了一种基于截角四面体几何的张拉整体结构单元，由12个铰接节点，12根内部压杆和18根外围拉索组合而成。12个铰接节点分别位于截角四面体几何的12个顶点上，12根压杆两端分别连接截角四面体三角形表面的一节点与和三角形表面平行的六边形表面内距该点距离最远的一个节点，18根拉索两端分别连接截角四面体的各个顶点，组成截角四面体的外围轮廓。所有节点均为铰接节点，每个节点处均连接两根压杆和三根拉索。所有拉索存在预拉力，所有压杆存在预压力，且该结构单元为稳定的自平衡索杆体系，具有很好的结构刚度，在组建大型、复杂预应力索杆结构体系中具有很好的应用前景。

主权项

1.一种基于截角四面体几何的张拉整体结构单元，其特征在于，该结构单元包括12个铰接节点，12根压杆构件和18根拉索，所述的十二个铰接节点n1、n2、n3、n4、n5、n6、n7、n8、n9、n10、n11和n12分别位于一个截角四面体几何的12个顶点处，所述截角四面体几何中，各截角三角形平面与其对应的六边形底面平行，其中铰接节点n1、n2、n3位于同一个截角三角形平面上，并与节点n4、n5、n11、n12、n9、n7构成的六边形底面平行，铰接节点n4、n5、n6位于同一个截角三角形平面上，并与节点n1、n2、n8、n9、n12、n10构成的六边形底面平行，铰接节点n7、n8、n9位于同一个截角三角形平面上，并与节点n1、n3、n6、n5、n11、n10构成的六边形底面平行，铰接节点n10、n11和n12位于同一个截角三角形平面上，并与节点n2、n3、n6、n4、n7、n8构成的六边形底面平行，每个铰接节点处均连接两根压杆构件和三根拉索；12根压杆构件位于截角四面体几何的内部，每根压杆构件的一端与一个截角三角形平面的节点连接，另一端与该截角三角形平面所平行的六边形底面上的一个节点连接，其中后一节点需是六边形底面上六个节点中距离前一节点最远的一个，具体包括连接节点n1和节点n4的压杆(101)，连接节点n1和节点n7的压杆(102)，连接节点n2和节点n5的压杆(103)，连接节点n2和节点n11的压杆(104)，连接节点n3和节点n9的压杆(105)，连接节点n3和节点n12的压杆(106)，连接节点n4和节点n10的压杆(107)，连接节点n5和节点n8的压杆(108)，连接节点n6和节点n9的压杆(109)，连接节点n6和节点n12的压杆(110)，连接节点n7和节点n10的压杆(111)，连接节点n8和节点n11的压杆(112)；所述十八根拉索两端分别连接截角四面体几何的各个顶点，组成截角四面体几何外围轮廓的18条棱边，分成两种类型的拉索，即连接同一截角三角形平面中顶点的12根一类拉索，连接不同截角三角形平面的顶点的6根二类拉索，具体包括连接节点n1和节点n2的一类拉索(201)，连接节点n1和节点n3的一类拉索(202)，连接节点n2和节点n3的一类拉索(204)，连接节点n4和节点n5的一类拉索(207)，连接节点n4和节点n6的一类拉索(208)，连接节点n5和节点n6的一类拉索(210)，连接节点n7和节点n8的一类拉索(212)，连接节点n7和节点n9的一类拉索(213)，连接节点n8和节点n9的一类拉索(214)，连接节点n10和节点n11的一类拉索(216)，连接节点n10和节点n12的一类拉索(217)，连接节点n11和节点n12的一类拉索(218)，还包括连接节点n1和节点n10的二类拉索(203)，连接节点n2和节点n8的二类拉索(205)，连接节点n3和节点n6的二类拉索(206)，连接节点n4和节点n7的二类拉索(209)，连接节点n5和节点n11的二类拉索(211)，连接节点n9和节点n12的二类拉索(215)。