CN107109834A - 由球形接头和梁制成的三维结构系统 - Google Patents

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Abstract

该专利包括由球形接头和管状梁组成的系统，它们连接在一起以形成基于几何形状的空间网状结构，该几何形状由钢铁工业中用于大灯屋顶(飞机库、机场、体育馆等)和用于室内装饰以及户外家具(例如桌子、凉亭、假天花板)的四面体和半四面体模块组成。接头由两个相等的半球形盖组成，半球形盖围绕中心板对称组装，中心板配置有四个或更多个方形裂缝部分，通过单个中心螺丝连接在一起，以允许当前夹紧八个、十二个或更多个在梁的端的锤端子。这些末端具有在中心部分有着十六角形底座的棱柱锤形状，并且在侧部具有多面的半球体，而框架也具有棱柱方形部分以允许仅在接头的板所在的水平面旋转。从静态观点看，接头被示意为“圆柱形铰链”。该专利由棱柱状组成，棱柱状具有多面杆锤端子的方形部分存在于锤头和盖内，方形部分消除了网状结构中产生的结构不稳定性，这是由于夹紧后，梁围绕几个关键点的旋转造成。该专利防止了上述不稳定性并且允许通过在组装阶段期间能够实现不同的梁角度来实现各种结构。使用圆柱形铰链，可以在中心螺栓的最终紧固之后将梁固定在所需方向，从而将接头从“圆柱形铰链”改变为“完美的联锁接头”。

Description

由球形接头和梁制成的三维结构系统
本发明(图1-14)由用于由接头和梁组成的空间网状结构的系统组成。接头由两个配备有方形裂缝部分(2)的半球形盖(1)组成，并且在中心部分包含十六角棱柱状的内部电缆，并且在侧部(3)中的多面半球形形状的尺寸彼此相等并且围绕中心板(7)对称地组装，然后通过具有螺母(6)的单个中心螺钉(13)通过中心孔(10)连接在一起。在这些盖中，由锤头(12)构成的管状梁(4)的端部会聚，中心部分还具有棱柱的十六角形(hexadecagonal)形状，而在侧部(12)中还具有多面半球形状，并且它们由棱柱方形杆部(14)支撑。
这些元件通过添加端子(4)组装，端子(4)固定在梁(11)的末端，在壳体(13)和裂缝(2)、(8)里，位于盖(3)和中心板(7)上，其由于中心支轴(13)实现了位置的确定性固定，防止梁移动或旋转。
接头的外径和梁的长度根据所需的网状结构而变化，并且几何学上基于四面体和半八面体模块。这些模块的组合产生双层(图1)和三层(图3)，其对角线梁命名为“对角线梁”，而水平梁的名称为“上水平梁”如果它们高于板，如果它们在下面则为下水平梁。
已发布给本专利的同一发明人和存款人的空间网状结构系统已经有两个类似的专利，该专利使用由两个半球形盖组成的接头，该两个半球形盖配置有裂缝和壳体，这些接头流入(flow into)锤头梁的端子，通过单个中心支轴固定：这些系统的专利号为n°01260770，所有者Ventrella Ettore和n°0001389994，所有者Ventrella Roberta。
该专利的同一所有者所创造的无数结构中确定的这种系统的缺点主要在于梁可以在其夹紧之后围绕关键点转动，引起接头轴的意外倾斜，从而在空间网状结构内产生不正常的位置和连续的迅速移动，特别是当为了实现特定形状不是所有专利中规定的八个或十二个梁都是附着的。这特别是在双层板上方的周边关键点发生，其中只有三个下水平梁和两个对角线附着。这些缺点是由两个主要因素造成的：1)梁的锤端子(hammer terminal)是圆柱形的，具有光滑的外部，并且它们位于类似的平滑壳体内，所述类似的平滑壳体位于接头的半球形盖中；2)支撑端子的杆也是圆柱形的。因此，在中心枢轴拧紧之后，防止上述发明中的旋转仅仅依托于梁的圆柱形平滑头部与在存在的半球形盖中的它们的壳体之间的低摩擦力。这种摩擦不足以在组装之后停止梁的旋转并且防止空间网状结构的不稳定性问题。
相反地，通过本发明，由于在梁的头部处的特定形状，梁在中心螺栓(13)拧紧之后绕着关键点的旋转被停止。梁的头部在中心是十六角形-棱柱截面，在侧部(12)中的多面半球以及半球形盖(3)中其壳体的空腔中。本发明的防止接头在夹紧之后的旋转的另一个(元件)特征是由支撑梁的锤头(4)的框架(14)导致的。它们还具有棱柱方形形状，并且它们被插入到盖的裂缝和中心板中，该中心板也具有棱柱方形结构(2)。
杆端子的十六角形(hexadecagonal)部分形式(具有16边的多边形)允许将梁固定在+45°、+67.5°、+90°和±22.5°对角线，而对于下水平梁，允许的位置除了0°，为±22.5°。这些梁角度足以实现具有半四面体和/或四面体模块的任何类型的网状空间结构。
在每个接头中最多可以有八个或十二个梁可以相遇。
具有八个梁(图1和图2)的接头由两个相等的球形盖组成，并且它们是对称的(1)，每个具有67.5°方形截面的四个裂缝(2)和在中心部分中的十六角棱柱腔以及在侧部(3)中的多面半球形、中心孔(10)、用于螺母(6)的壳体的凹部(5)和中心板(7)，其还装备有形成90°的平行管道(parallel-piped)方形截面切口(8)、上侧(9)和中心孔(10)。
通过将具有棱柱方形截面杆(14)和多面锤头(12)的端子(4)插入相同杆形状的等效裂缝中来完成八个梁(11)的锁定，同时在具有内部螺母(6)的四个水平梁之前使用螺钉(13)进行夹紧，然后与外部螺母(6)对准。
通过将槽(16)插入管状梁(11)(图5)中的引导件(17)中，将端子(4)连接到梁(11)中。
在夹紧之后，梁不能进一步旋转，因此避免了针对空间网状结构的上述不稳定性问题。
具有十二个梁(图3和图4)的接头由相同的元件，具有八个梁(1)的接头的杆和半球形盖组成，而中心板(7)由装配有平行管道方形部分和垂直裂缝(16)的板(15)组成，其对应于中心部分中的棱柱的十六角形部分腔(17)和侧部中的多面半球和中心孔(10)，以便容纳其他四个水平梁的十六角形锤头端子还包括一个额外的中心盘(16)。
十二个梁通过中心枢轴(13)的插入来夹紧，中心枢轴(13)同时通过螺母(6)固定在八个梁的端子上，然后另外四个对角线通过另一个外部螺母(6)固定。
杆(11)和带锤头(4)的端子之间的连接可以通过焊接、拧紧、粘合、刮削或深拉管来实现。
本发明用展示装配的图示出：
图1和图2表示双层网状空间结构的图，以平面图和正面图形式；
图3表示由两个球形盖(1)和中心板(7)组成的闭合接头轴测法(axonometry)，其中八个梁会聚，并且具有带有插入的四面体的半四面体双层的空间网状结构的平面图(图1、2)；
图4表示由两个半球形盖(1)和一个中心板(7)通过单个螺钉(13)隐藏的八个杆接头(11)的分解图，中间螺母(6)和外部螺母(6)；
图5和图6表示具有半四面体底座模块和插入的四面体的三层网状空间结构的图，以平面图和正面图形式；
图7表示十二个会聚梁(l1)的接头轴测法；
图8表示通过单个螺钉(13)和外部螺母(6)由两个半球形盖(1)、中心板(15)和盘(16)隐藏的十二个梁的分解图；
图9表示具有可变长度、直径和厚度的杆(11)，其末端通过焊接、拧紧、粘合或刮削被固定到端子(4)，在中心部分的十六角形部分锤头和在由方形截面杆(14)支撑的侧部(12)中的多面半球形；
图10、11表示安装在中心部分具有棱柱十六角形部分的锤头的杆端子(4)的特殊性，以及侧部(12)中的多面半球和具有方形平行管道形状的支撑杆(14)；
图12表示夹紧后的梁的端子的角度位置：0°、±22.5°、45°、67.5°、90°；
图13表示在中心部分的十六角形空腔内的中心板(15)和侧部(3)中的多面半球的更高和更低的视图，正交地设置和外部部分方形截面裂缝具有22,5°角度(8)以及齿联轴(9)；
图14表示中心部分的十六角形模腔内的杆(1)和侧部(3)中的多面半球的内部和外部视图，正交地设置和具有67.5°外部部分正方形截面裂缝(2)和锁定接头(6)的外部凹槽。

Claims (6)

1.用于网状空间结构的由三维球形接头和梁制成的结构系统
一种用于网状空间结构的结构系统(图1-14)，所述网状空间结构由管状杆和三维球形接头构成，三维球形接头由它们之间的两个相等的半球形盖(1)形成，并且围绕中心板(7或15)对称地布置(图3、4、7、8、14)，其特征在于，在中心部分中具有十六角形底座的四个内棱柱形腔，并且在侧部(3)中具有十六边形半球体，其与在方形部分(2)中的四个相互正交的槽相对应，用于插入和锁定棱柱(12)的八个或十二个对角线管状锤杆的端子(4)，棱柱(12)在中心部分具有底部十六角形以及在侧面具有十六边形半球体部分(12)，由方形部分柄(14)支撑并且在用单个中心螺钉(13)沿着节点(19)的轴紧固之后锁定在0°、±22.5°、45°、67.5°、90°的位置(图12)，紧固之前的所述杆(11)围绕锤(12)的头部的横向轴线(18)自由旋转，然后通过将中心销紧固到预定角度而被锁定就位，以便将接合铰链转变和固定成联锁接头。
2.根据前述权利要求所述的用于网状空间结构的结构系统，其特征在于，用于联接的圆柱形中心板(7)(图3和图4)，与所述盖(1)相同直径的8-杆，8-杆对应于每侧并且在齿上以12.5度的角度将四个相互正交的方形部分(8)与四个槽相联接，用于插入和随后锁定端子(4)和四个水平梁(11)。
3.根据前述权利要求所述的用于网状空间结构的结构系统，其特征在于，用于联结杆(12)的圆柱形中心板(15)(图7,8)，具有与盖(1)相同的直径，圆柱形中心板(15)具有与下侧对应的四个槽，槽具有角度为12.5度的正方形部分(8)和与上侧对应的八个狭缝，四个狭缝的角度为0度(9)，四个狭缝的角度为12.5度(2)(图13)，对应于在中心部分中具有十六角形底座的棱柱腔，在侧部(3)上具有十六边形半球体，用于插入端子(4)以及随后锁定四个杆梁(11)。
4.根据前述权利要求所述的用于网状空间结构的结构系统，其特征在于，所述端子(4)(图9,10,11,12)插入到由用于连接管状杆的接合元件组成的杆的两端，通过用于两个端子的共面定位的凹槽(16)、用于连接到方形部分的中心圆锥体、具有方形底座(14)的棱柱柄、具有棱柱形的锤头和中心部分中的十六角形底座以及侧部(12)中的十六边形半球体(图9、10、11、12)。
5.根据前述权利要求所述的用于网状空间结构的结构系统，其特征在于，由导向件(17)在其内部和整个长度上提供的任何几何截面(11)的管状杆(图10和11)，以允许与存在于端子(4)上的凹槽(16)的正确匹配和两个端子的共面对准。
6.根据前述权利要求所述的用于网状空间结构的结构系统，其特征在于，所述端子(4)的锤头(12)的形状(图9、10、11、12)以及插入到盖(1)和(15)中的其壳体(3)，其截面可以为任何多边形几何形状(六边形、八边形、十二边形等)，以增加在组件头(12)和腔(3)之间的摩擦，并且允许所述杆围绕锤(12)的横向轴线(18)获取多个位置。
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