CN103046646A - 多面半球体快装卸组合式房屋 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种多面半球体快装卸组合式房屋，属于建筑的技术领域。该组合式房屋的基本形状为几何规则的12面半球形多面体，并可衍生出多种系列产品。半球形多面体由12个相同的薄板单元构成；薄板单元的形状为不规则的四边形，四边形的两条长边相等，两条短边也相等；构成的多面体的底面形状为正八角形，其边长等于四边形的长边,正八角形的外切圆的直径等于其边长的2.614倍，内切圆的直径等于其边长的2.415倍。本发明房屋独特的薄壳空间结构强度高，可以最佳方式抵御各个方向的荷载，具有较高的空间利用率，房屋与房屋之间有多种组合方式，可形成不同的建筑布局形式，能满足现代社会复杂多变的功能需求。

Description

多面半球体快装卸组合式房屋
技术领域
本发明涉及房屋建筑技术领域，具体涉及一种多面半球体快装卸组合式房屋。
背景技术
生活中经常需要使用一些便于携带并可以快速组装和拆卸的居住设备，如简易房屋或者帐篷。这些设备在为人们提供方便的同时也存在一些问题，如建造简易房屋的成本高，不美观，寿命短，建造工期长，不易拆卸和运输，拆卸时容易产生建筑垃圾，而帐篷耐用性差，空间利用率低，不保温隔热，无法抵御强风，暴雨的侵袭。
快装卸组合式房屋相比传统的建筑具有很大的优势，尤其在地形险峻的环境中和时间紧迫的情况下，这种房屋只需将模块化的预制件运送到目的地，按照一定的方法和顺序将它们进行组装，以实现快速、简便地建造房屋的目的。由于其结构简单、材料轻便、易于组装、成本低廉等特点，可以适用于地势险峻，交通不便，气候恶劣的地理环境，方便地解决人们各种临时或长久性的住房需求。
发明内容
本发明的目的是提供一种承载力强、结构新颖的多面半球体快装卸组合式房屋，具有较高的空间利用率。
为了实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
多面半球体快装卸组合式房屋，房屋的形状为规则的半球形多面体，半球形多面体由12个相同的薄板单元相连构成；所述薄板单元的形状为不规则的四边形，四边形的两条长边相等，两条短边也相等；所述多面体的底面形状为正八角形，正八角形的边长由8个四边形的长边构成；所述正八角形的外切圆的直径等于其边长的2.614倍，内切圆的直径等于其边长的2.415倍。
薄板单元的形状还可以采用以所述不规则四边形为底面的棱锥或棱台。
进一步地，两个二分之一的多面体之间通过一条折线拱形连接带相互结合构成一个所述半椭球形多面体，或是四个四分之一的多面体之间通过两条垂直相交的折线拱形连接带相互结合构成半球形多面体。折线拱形连接带由四个相同的矩形板组成，矩形板的一组对边与薄板单元的长边相等并连接。
进一步地，多个所述半球形多面体通过连接单元相互组合为一体，连接单元为三角形的薄板。
薄板单元之间的连接方式如下：构成多面半球体表面的薄板单元的边缘向内侧折弯形成棱边，两个相邻薄板单元的棱边通过螺栓固定连接；或者在所述薄板单元的边缘的下方固定截面为L型的直线杆件，形成薄板单元的受力边框，两个相邻薄板单元的直线杆件通过螺栓固定连接。薄板单元的内侧配有保温层。
本发明在空间利用、建造方式、承载外力、形式美感等方面完全突破了传统意义上的房屋建筑概念，具有以下传统建筑无法比拟的优点：（1）薄壳空间结构可以最佳方式抵御各个方向的荷载，具有极高的抗风，抗震和抗雪灾的性能。（2）本发明完全采用预制成型的标准化构件在现场快速装配和拆卸多种形式的房屋，有利于实现房屋的系列化、产业化和标准化，可大量节省房屋的加工和安装时间和综合费用。（3）组装方式灵活多变，建筑面积的大小和布局可随需求设计，外表面具有几何学所特有的高科技特征和结晶体的艺术效果，并可采用不同的材料和色彩，达到建筑艺术与技术的完美结合。由此而产生的多样化的房屋形式和风格能和谐地融入到丰富多彩的自然和城市环境之中。（4）与传统的方盒子形式的建筑相比，本发明的半球形表面的面积更小，能耗更少。而且，构成房屋外壳的小尺寸单元板可方便地在工厂中安装保温隔热材料和太阳能光电板，形成集保温和发电为一体的复合功能外维护板材，其所具有的独特的节能环保优势使它可以适应不同的地域和气候环境，用途十分广泛。
附图说明
图1是本发明不规则四边形平面薄板单元的几何图。
图2是由图1单元构成的半球形多面体。
图3是实施例2中采用的四棱椎体薄板单元的几何图。
图4由图3单元构成的半球形多面体。
图5是实施例3中二分之一半球体组合成的房屋。
图6是实施例3中四分之一半球体组合成的房屋。
图7是实施例4多个房屋的组合图。
图8是薄板单元采用折弯棱边连接法的示意图。
图9是薄板单元采用直杆连接法的示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明做进一步详细的说明。
实施例1
本实施例的多面球体房屋利用如图1所示的不规则四边形作为薄板单元，薄板单元为平面的，其中两条长边BC=CD =2米，采用12个这种四边形拼接起来，即可构建形成面积为19.3米2的多面半球体快装卸组合式房（图2）。房屋的底面形状为正八角形，边长等于2米。
实施例2
    如图3所示，本实施例的多面球体房屋利用四棱锥体作为单元薄板替换实施例1中的不规则四边形薄板，四棱锥体也是由平面的薄板组成的，其底面形状与实施例1中的不规则四边形相同。四棱锥体的顶点e距底面的垂直高度ee’可变，从而可以增加或减弱多面体表面的晶体状凹凸效果。图4为采用四棱锥体的薄板组成的多面半球体房屋。
实施例3
将实施例2中的半球形多面体房屋沿薄板单元1的长边均分为两半，再通过一条拱形连接带2拼接在一起，后者由4个相同的矩形板的短边依次连接构成，就可以获得面积比实施例2的房屋面积更大的半椭球形多面体房屋（见图5）。连接带2的4个矩形板的长边分别与薄板单元的长边BC相等并连接。
此外还可以将实施例2中的半球形多面体房屋沿薄板单元1的长边均分为四等份，再通过两条垂直相交的、各自均由4个相同的矩形构成的拱形连接带2拼接在一起，就可以获得面积更大的半球形多面体房屋（见图6）。比如，当矩形板的短边为1.6米，不规则四边形的长边为2米，该房屋的建筑面积为33.5平方米，外切圆直径等于6.83米，内切圆直径等于6.43米。
上述不同房屋的矩形连接带可以用玻璃做成房屋的通风采光的矩形门和窗户。
实施例4
多个如实施例1、2或3的半球形多面体可以通过连接单元相互组合为一组。如图6所示，将两个实施例2底部的相邻的两个薄板单元1去除，再将它们通过4个三角形连接单元3连接，就可实现两个房屋无缝对接，按此原理，3个半球形多面体可实现 “T”字形的无缝连接，4个半球形多面体可实现 “口”字形的无缝连接。此外，根据半球形多面体的数量和它们的不同组合方式，还可以实现 “一”字形，“十”字形，“U”字形或“S”形等多样化的房屋群，以满足不断变化的市场需求。
上述薄板单元之间的组装可以有两种方式：
1、棱边连接法：每个单元板的边缘向内侧折弯，形成棱边4。用螺栓5将两块单元板的棱边4固定在一起。一旦半球形多面体房屋或者它们的组合群体的所有单元的棱边4均如此固定，就形成了坚固的外壳（如图8）。板内侧配以岩棉、发泡聚氨酯等建筑保温材料6。
2、直杆连接法：如图9，每个薄板单元1可以分为面板7和与其边缘长度相等的受力直线杆件8两部分，杆件的截面形状为折角小于90度的“L”形，面板7和直线杆件8可以用钢、铝、木、玻璃纤维或其它建筑材料加工而成。通过胶粘或螺栓5固定的方式将L型杆件固定在面板7的边缘下方，形成薄板单元1的结构受力框。通过螺栓5可以将两个相邻薄板单元1的边框固定在一起，组装成高强度的半球形多面体房屋的外壳。薄板单元1内侧配以岩棉、发泡聚氨酯等建筑保温材料6，外侧连接处设置有防水胶带9。
在以上两种组装方法中，由于每个相邻单元面板的棱边或L型边框均由螺栓固定在一起，形成了强度大于面板的加强肋，所以当所有单元被连成一个整体，并被固定在基座上时，它们的加强肋就成为高强度的球形空间网状结构，可承受多方向的较大的外部荷载。

Claims (7)

1.多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，房屋的形状为规则的半球形多面体，半球形多面体由12个相同的薄板单元相连构成；所述薄板单元的形状为不规则的四边形, 四边形的两条长边相等，两条短边也相等；所述薄板单元组成的多面体的底面形状为正八角形，正八角形的边长由8个所述四边形的长边构成；所述正八角形的外切圆的直径等于其边长的2.614倍，内切圆的直径等于其边长的2.415倍。
2.根据权利要求1所述的多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，所述薄板单元的形状为以所述不规则四边形为底面的棱锥或棱台。
3.根据权利要求1所述的多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，所述半球形多面体是由两个二分之一的多面体通过一条折线拱形连接带相互结合构成，或是由四个四分之一的多面体通过两条垂直相交的折线拱形连接带相互结合构成。
4.根据权利要求3所述的多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，所述折线拱形连接带由四个相同的矩形板组成，所述矩形板的一组对边与薄板单元的长边相等并连接。
5.根据权利要求1、2、3或4所述的多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，多个所述半球形多面体通过连接单元相互组合为一体，连接单元为三角形的薄板。
6.根据权利要求1、2、3或4所述的多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，所述构成多面半球体表面的薄板单元的边缘向内侧折弯形成棱边，两个相邻薄板单元的棱边通过螺栓固定连接；或者在所述薄板单元的边缘的下方固定截面为L型的直线杆件，形成薄板单元的受力边框，两个相邻薄板单元的直线杆件通过螺栓固定连接。
7. 根据权利要求6所述的多面半球体快装卸组合式房屋，其特征在于，所述薄板单元的内侧配有保温层。
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