[发明专利]一种仿生螺旋网壳的构成方法

摘要

本发明公开了一种仿生螺旋网壳的构成方法，包括以下步骤：绘制向日葵种子生长排列、构建Ⅰ号螺旋线、构建Ⅱ号螺旋线、绘制的凯威特网壳、生成平面屋盖、生成Ⅰ号空间螺旋线和Ⅱ号空间螺旋线、阵列Ⅰ号空间螺旋线、阵列Ⅱ号空间螺旋线、形成单层螺旋网壳。本发明使用参数化设计技术，可以对“空间原型”进行复杂的建构化处理和设计修改。本发明正确地模拟生物体构造的建筑结构不仅用料省、强度高、刚度大、稳定性好,而且极富建筑艺术美。本发明遵循和重视自然界规律，成功地应用仿生原理，创造出新颖、适应当地生态环境的建筑形式，维护地域风貌。本发明保障了环境生态、经济效益与新颖形式的有机结合。

主权项

1.一种仿生螺旋网壳的构成方法，其特征在于：包括以下步骤：(ⅰ)绘制向日葵种子生长排列利用Vogel's formula方程，通过Maple绘制向日葵种子生长排列；(ⅱ)构建Ⅰ号螺旋线基于对数螺旋曲线族方程构建Ⅰ号螺旋线(1)，对数螺旋线的极坐标方程为：r(θ)＝aekθ   (1)r为极径，即从螺旋线上一点到中心极点间的距离；θ为螺旋线上的点绕中心极点所旋转的角度；a、e和k均为常量，e是对数函数的底数，k＝tanα；对方程(1)适当变换，其顺时针方向螺旋曲线族笛卡尔坐标方程为:x＝Re2β‑θcosθ   (2)y＝Re2β‑θsinθ   (3)β为固定值，改变可以调整螺旋线的形式；通过方程(2)、方程(3)构建Ⅰ号螺旋线(1)；(ⅲ)构建Ⅱ号螺旋线基于对伯努利曲线方程构建Ⅱ号螺旋线(2)，采用伯努利螺旋线方程，其笛卡尔坐标方程为：r(t)＝{etcos4t,etsin4t}   (4)通过方程(4)构建Ⅱ号螺旋线(2)；(ⅳ)绘制的凯威特网壳为与周边螺旋壳节点衔接，绘制凯威特网壳(3)；(ⅴ)生成平面屋盖将步骤(ⅱ)中的Ⅰ号螺旋线(1)，步骤(ⅲ)中的Ⅱ号螺旋线(2)旋转生成平面屋盖；(ⅵ)生成Ⅰ号空间螺旋线和Ⅱ号空间螺旋线沿竖向辅助轴(6)拉伸Ⅰ号螺旋线(1)形成面，并与屋盖所在曲面相贯形成Ⅰ号空间螺旋线(4)；沿竖向辅助轴(6)拉伸Ⅱ号螺旋线(2)形成面，并与屋盖所在曲面相贯形成Ⅱ号空间螺旋线(5)；(ⅶ)阵列Ⅰ号空间螺旋线对Ⅰ号空间螺旋线(4)沿极轴阵列N次；(ⅷ)阵列Ⅱ号空间螺旋线对Ⅱ号空间螺旋线(5)沿极轴阵列N次；(ⅸ)形成单层螺旋网壳以球冠顶点为参考点，叠合步骤(ⅶ)和步骤(ⅷ)的阵列图，并修剪上述阵列图中间网格过于小的部分，以凯威特网壳(3)予以过渡，形成单层螺旋网壳。