[发明专利]一种正四面体型杆状结构

说明书

技术领域

本发明涉及结构工程技术领域，具体地说，涉及一种正四面体型杆状结构。

背景技术

在结构工程技术领域，多面体型钢架结构由于具有结构稳定等优点而受到广泛应用，其中以正四面体，正六面体，正八面体，正十二面体等正多面体最为常见，构成了结构基本单元。这类结构的特点是杆件尺寸单一，对称性高，但面数超过正八面体的正多面体结构的自稳定性就下降，在施工过程中会存在安全问题，且消耗成本高、连接节点多、占用空间大而不利于工程施工；正四面体和正六面体重力稳定性较高，以正四面体结构为最高。四面体结构较其他多面体结构稳定、力学性能好，可满足普通钢架结构工程要求，但现有正四面体型杆状结构的强度与稳定性偏低，很难满足实际工况的要求。

发明内容

本发明提供了一种用于结构工程的正四面体型杆状结构，在未增加交汇节点的前提下，有效地提高了杆状结构的稳定性及力学性能。

为了实现上述目的，本发明提供的正四面体型杆状结构包括由杆件围成的正四面体结构，该正四面体结构被沿平行于其底面的连杆划分成一个正四面体型顶部结构与一个以上的正三棱台型基部结构；正三棱台型基部结构的侧面梯形结构均设有加强连杆，加强连杆沿其所在侧面梯形结构的对角线布置，每一侧面梯形结构中的加强连杆的数量为一根；同一正三棱台型基部结构中的加强连杆相对其所在的正三棱台型基部结构的中心轴线的旋向相同。

通过在原有正四面体型杆状结构的基础上增设横向连杆及斜向的加强连杆，以将正四面体结构的三个侧面划分成由多个结构稳定的三角形拼接成，从而有效地提高整个杆状结构的力学性能与稳定性。同时，在同一正三棱台型基部结构中，其杆件只有两种规格，便于场外对杆件的预制，且不同正三棱台型基部结构中的加强连杆的长度不等，便于施工过程中的识别以及安装；此外，杆件之间除了在端部交汇固定连接外，不会出现额外的交汇节点，即交汇节点均出现在正四面体结构的棱边上而与原有四面体结构相比未增加二外交汇节点，便于制造及现场安装；从而有效地降低成本。

具体的方案为相邻两个正三棱台型基部结构中的加强连杆的旋向相反。进一步提高结构的力学性能与稳定性。

另一个具体的方案为在正四面体型杆状结构中，相邻两根杆件的端部通过焊接方式固定连接。

另一个具体的方案为所有的正三棱台型基部结构的棱长相等，且等于正四面体型顶部结构的边长。进一步减少杆件规格，便于杆件的预制；同时加强连杆与横向连杆的尺寸随远离底面的方向，呈等差变化关系，便于场外的预制加工。

另一个具体的方案为沿远离底面的方向，正三棱台型基部结构的棱长递增。进一步提高四面体结构的力学性能与稳定性。

再一个具体的方案为在正四面体型杆状结构中，交汇于同一节点的杆件数量为五根以下。

优选的方案为正四面体型杆状结构中的杆件为等截面梁结构或变截面梁结构。以满足不同使用工况的要求。

另一优选的方案为正四面体型杆状结构中的杆件为实心柱体结构。便于加工。

更有选的方案为实心柱体结构为等截面梁结构。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意图；

图2为本发明实施例2的结构示意图；

图3为本发明实施例2中位于底部的正三棱台型基部结构的结构示意图；

图4为本发明实施例2中位于中部的正三棱台型基部结构的结构示意图。

其中，11-13、底面杆件，21-23、底部侧边杆件，31-33、顶面杆件，41-43、顶部侧边杆件，51-53、加强连杆，61-66、交汇节点，71、底部正三棱台型基部结构，710、中心轴线，711-713、加强连杆，72、正四面体型顶部结构，73、中部正三棱台型基部结构，730、中心轴线，731-733、加强连杆，81-83、加强连杆。

具体实施方式

以下结合实施例及其附图对本发明作进一步的说明。

实施例1