CN110424542A - 一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系及其工法 - Google Patents

Abstract

一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系及其工法，结构体系包括空间曲面的骨架结构，骨架结构为上下交叠或者内外交叠的两层以上网格状骨架，每层网格状骨架均为一组连续、可弯曲的弹性杆件，弹性杆件通过杆体之间弯曲相互编织穿插、杆体之间各个连接点的连接形成自体成型网格状骨架，所述连接点为铰接连接或刚接连接，网格状骨架包括下层或内层的第一层杆件和上层或外层的第二层杆件，第二层杆件的叠加方向与第一层杆件呈法线方向的上侧或者外侧。本发明创新的采用了力学性能更优的结构形式，可以将其应用到拓扑关系复杂、形态变化多样的复杂空间曲面结构，解决了现有复杂空间曲面结构体系施工困难，曲面形态实现可控性差的技术问题。

Description

一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系及其工法

技术领域

本发明涉及一种空间曲面结构体系，特别是一种利用双层或多层连续弹性杆件编织的空间曲面及其施工方法。

背景技术

现有的空间曲面结构体系和建造方法包括单杆空间曲面编织结构以及复合杆空间曲面编织结构。

其中单杆空间曲面编织结构是以单杆为基础，由单杆之间相互编织穿插、单杆之间各个连接点的连接形成自体成型网格状的单层骨架结构。

复合杆空间曲面编织结构是双杆套合或多杆聚合形成复合杆，以复合杆为基础，由复合杆之间相互编织穿插、复合杆之间各个连接点的连接形成自体成型网格状的单层骨架结构。

以上单杆空间曲面编织结构和复合杆空间曲面编织结构均属于单层杆件空间曲面编织结构，其在施工复杂空间曲面结构体系过程中均存在以下问题：

一、单杆空间曲面编织结构在建造较大尺度复杂空间曲面过程中，其结构整体承载力有限，整体形态在外力作用下形变量较大，难以满足工程要求。若选用截面面积较大的弹性杆件作为材料，则容易出现杆件局部应力较大的问题，增加了施工难度，不利于控制结构形态。

二、复合杆空间编织结构由于杆件截面面积较大，杆件抗弯刚度大，施工较为困难；同时，复合杆编织结构各处受力状态复杂，难以控制结构整体形态，而且一旦施工完成，后期难以再次调整。

发明内容

本发明的目的是提供一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系及其工法，要解决现有单杆空间曲面编织结构和复合杆空间曲面编织结构体系对空间曲面最终形态的控制较弱的技术问题，还要解决较大尺寸复杂空间曲面工程施工困难的问题。

为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：

一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，包括空间曲面的骨架结构，所述骨架结构为上下交叠或者内外交叠的两层以上网格状骨架，每层网格状骨架均为一组连续、可弯曲的弹性杆件，所述弹性杆件的横截面为圆形或圆环形，，弹性杆件通过杆体之间弯曲相互编织穿插、杆体之间各个连接点的连接形成自体成型网格状骨架，所述连接点为铰接连接或刚接连接，所述弹性杆件作为网格状骨架的受力构件以及空间曲面轮廓的形成构件；

所述网格状骨架包括下层或内层的第一层杆件和上层或外层的第二层杆件，所述第二层杆件的叠加方向与第一层杆件呈法线方向的上侧或者外侧；

所述网格状骨架包括组成编织结构体系空间曲面形态的编织杆和编织结构体系边缘的起始边杆，网格状骨架的连接节点包括编织杆与编织杆的连接、编织杆与起始边杆的连接和起始边杆与起始边杆的连接，所述编织杆与编织杆之间通过相互交叠处的铰接或刚接节点连接，所述编织杆与起始边杆边杆之间通过第一连接节点固定连接，所述起始边杆与起始边杆之间通过第二节点固定连接。所述弹性杆件为单一的管状杆、片状杆或者实心杆；或由管状杆、片状杆或者实心杆经过套合或者聚合形成的复合杆，

所述弹性杆件由PC、PE、PPR、碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料或竹材制成。

所述弹性杆件为透明或半透明的杆件，所述弹性杆件还包括与主体骨架贴合设置的发光装置，所述发光装置包括电路控制器和发光带，所述发光带固定连接在至少一根弹性杆件上；所述发光带为LED灯带、光纤或EL冷光线线性发光材料中的一种或几种。

所述第一连接节点包括两组编织杆、一组起始边杆和连接组件，

所述连接组件包括一组起始边杆连接组件、两组编织杆连接组件和两种组件之间的组件连接螺栓a，

所述起始边杆连接组件包括两个起始边杆节点板a、两个起始边杆限位板a、两个起始边杆连接螺栓a和两个起始边杆限位螺栓a，

每层起始边杆在连接位置开有法线方向贯穿杆体的两个起始边杆孔a，所述起始边杆限位板a共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，第一层杆件和第二层杆件之间形成空隙，起始边杆限位板a上开有与起始边杆孔a相对应的限位板连接螺栓孔a，起始边杆孔a和限位板连接螺栓孔a通过贯穿两孔的起始边杆限位螺栓a固定，所述起始边杆限位板a的前后两端设有外凸的限位榫头a，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述起始边杆节点板a前后夹设有两块，每块起始边杆节点板a上开有四个与限位榫头相配合的限位榫槽a，所述限位榫头a前后插接在对应的限位榫槽a上，所述起始边杆节点板a上、限位榫槽a的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔a，节点板连接螺栓孔a对齐第一层杆件和第二层杆件之间的空隙，前后两侧的起始边杆节点板a通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔a的起始边杆连接螺栓a固定，其中一端的限位榫头a外伸出限位榫槽a形成共四个连接头，所述连接头上开有起始边杆组件连接螺栓孔a，两两上下对齐形成两组、供两个组件连接螺栓a连接，

所述编织杆连接组件包括两个编织杆节点板a、两个编织杆限位板a、两个编织杆连接螺栓a和两个编织杆限位螺栓a，

每层编织杆在连接端的端部开有法线方向的两个编织杆孔a，所述编织杆限位板a共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，两块编织杆限位板a之间形成空隙，编织杆限位板a上开有与编织杆孔a相对应的编织杆限位螺栓孔a，编织杆孔a和编织杆限位螺栓孔a通过贯穿两孔的编织杆限位螺栓a固定，所述编织杆限位板a的前后两端设有外凸的限位榫头b，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述编织杆节点板a前后夹设有两块，每块编织杆节点板a上开有四个与限位榫头b相配合的限位榫槽b，所述限位榫头b前后插接在对应的限位榫槽b上，所述编织杆节点板a上、限位榫槽a的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔b，节点板连接螺栓孔b对齐两块编织杆限位板a之间的空隙，前后两侧的编织杆节点板a通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔b的编织杆连接螺栓a固定，两块编织杆限位板a的连接端的一侧分别设有一个外凸的连接头，连接头上分别开有一个编织杆组件连接螺栓孔a，两个编织杆组件连接螺栓孔a上下对齐形成一组、供一个组件连接螺栓a连接，

两个编织杆连接组件上共两组编织杆组件连接螺栓孔a分别对齐两组起始边杆组件连接螺栓孔a，对齐采用上下交替叠加，通过贯穿的两个组件连接螺栓a固定连接。

所述第二连接节点包括两组起始边杆、两组角边连接组件和两个组件之间的组件连接螺栓b，

所述角边连接组件包括两个角边节点板、两个角边限位板、两个角边连接螺栓和两个角边限位螺栓，

每层起始边杆在连接端的端部开有法线方向的两个起始边杆孔b，所述角边限位板共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，两块角边限位板之间形成空隙，角边限位板上开有与起始边杆孔b相对应的角边连接螺栓孔，起始边杆孔b和角边连接螺栓孔通过贯穿两孔的角边限位螺栓固定，所述角边限位板的前后两端设有外凸的限位榫头c，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述角边节点板前后夹设有两块，每块角边节点板上开有四个与限位榫头c相配合的限位榫槽c，所述限位榫头c前后插接在对应的限位榫槽c上，所述角边节点板上、限位榫槽c的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔c，节点板连接螺栓孔c对齐两块角边限位板之间的空隙，前后两侧的角边节点板通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔c的角边连接螺栓固定，两块角边限位板的连接端的一侧分别设有一个外凸的连接头，连接头上分别开有一个角边组件连接螺栓孔，两个角边组件连接螺栓孔上下对齐形成一组、供一个组件连接螺栓b连接，

两个角边连接组件上共两组角边组件连接螺栓孔上下交替叠加对齐，通过贯穿的组件连接螺栓b固定连接。

所述第一连接节点包括一组起始边杆，两组编织杆、两块连接节点板、两个起始边杆连接螺栓b、两个编织杆连接螺栓b和两个组件连接螺栓c，

所述起始边杆在连接位置开有两个法线方向的起始边杆孔c，所述编织杆在连接位置分别开有法线方向的编织杆孔b和开有法线方向的节点板编织杆连接孔，所述编织杆孔b位于节点板编织杆连接孔的后侧，

所述连接节点板相对设置两块分别夹在第一层杆件和第二层杆件的外侧，连接节点板上对应起始边杆孔c和节点板编织杆连接孔的位置分别开有节点板孔，所述起始边杆连接孔和节点板孔通过贯穿两孔的起始边杆连接螺栓b固定连接，所述节点板编织杆连接孔与节点板孔通过贯穿两孔的组件连接螺栓c固定连接，第一层杆件和第二层杆件的编织杆孔b通过贯穿的编织杆连接螺栓b固定连接。

所述连接节点板为整块节点板或者对称设置的分体节点板，每块连接节点板上的四个节点板孔全部位于整块节点板上或者每个分体节点板上设置两个节点板孔。所述连接节点板采用3D打印连接件，所述3D打印连接件的材料为尼龙，3D打印连接件具有使起始边杆或编织杆通过的杆位孔，3D打印连接件还具有使3D打印连接件之间相互连接并转动的件位孔，所述件位孔位于杆位孔的上方并且开孔方向与其空间垂直。

所述第一连接节点包括一个起始边杆连接组件、两个编织杆连接组件和两个组件连接螺栓d，

所述编织杆连接组件包括两根编织杆、两个金属端头套管和两个编织杆连接螺栓c，所述编织杆的连接端开有垂直法线方向贯穿杆体的编织杆孔c，所述金属端头套管的管体上开有与编织杆孔c对应的套管孔，所述编织杆孔c和套管孔内贯穿有编织杆连接螺栓，所述金属端头套管的前端固定连接有连接片，所述连接片上开有连接片孔，

所述起始边杆连接组件包括两根起始边杆、两块起始边杆节点板b、两块起始边杆限位板b、四个起始边杆连接螺栓c，

每层起始边杆在连接位置开有垂直法线方向贯穿杆体的两个起始边杆孔d，所述起始边杆限位板b共设置两块、设在第一层杆件的两侧，所述起始边杆限位板b的前后两端设有外凸的限位榫头d，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述起始边杆节点板b前后夹设有两块，每块起始边杆节点板b上开有四个与限位榫头d相配合的限位榫槽d，所述限位榫头d前后插接在对应的限位榫槽d上，所述起始边杆节点板b上、对应起始边杆孔d开各自设有一个节点板连接螺栓孔d，节点板连接螺栓孔d对齐各起始边杆孔d，前后两侧的起始边杆节点板b通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔d和起始边杆孔d通过起始边杆连接螺栓c固定，其中一端的限位榫头d外伸出限位榫槽d形成共四个连接头，所述连接头上开有起始边杆组件连接螺栓孔b，

所述起始边杆组件连接螺栓孔b与连接片孔对齐贯穿有组件连接螺栓d固定连接。

各弹性杆件在开孔位置均套有金属套管，金属套管上对应各孔也开有相应的套管连接孔。

一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，建立算法程序，通过三维建模软件生成空间曲面，将空间曲面导入程序并设置参数后，自动生成与空间曲面的形状对应的双层或多层弹性杆件编织骨架结构模型并形成规划组织方案；然后在程序中输入材料参数，对得到的骨架结构进行力学模拟，得到在各种自然力包括重力、轴力和弯矩作用下稳定的形态，在程序中对该结构进行受力模拟观察其受力后的变形，然后对该弹性杆件的规划组织方案进行评估；

步骤二，评估合格后导出规划组织方案，该规划组织方案中包括各弹性杆件的长度和各弹性杆件间的连接点位置，根据方案生成弹性杆件编号和连接点编号；随后根据弹性杆件编号切割杆件，并在弹性杆件上的连接点位置标记相应的连接点编号，同时根据空间形体的实际情况，确定施工过程中弹性杆件连接的先后顺序；

步骤三，对弹性杆件进行加工，每根弹性杆件都需要表面修饰、切割、组合和标记编号；

步骤四，根据第一层杆件的编号、节点编号和施工顺序将弹性杆件在对应位置逐个顺次穿插并在节点处通过连接点连接，随着弹性杆件逐个连接在一起，空间曲面形态初步成形，当第一层杆件全部相连完毕，得到该空间曲面的第一层骨架结构；

步骤五，在前一层骨架结构的基础上，继续根据下一层杆件编号、节点编号和施工顺序将弹性杆件在对应位置逐个顺次穿插并在节点处通过连接点连接，随着弹性杆件逐个连接在一起，空间曲面形态逐渐成形，编织在一起的弹性杆件由于受弯受压相互作用达到受力平衡，当最后一层杆件全部相连完毕，得到该多层编织结构空间曲面的最终骨架结构。

与现有技术相比本发明具有以下特点和有益效果：

本发明创新的采用了力学性能更优的结构形式，可以将其应用到拓扑关系复杂、形态变化多样的复杂空间曲面结构，解决了现有复杂空间曲面结构体系施工困难，曲面形态实现可控性差的技术问题，具体如下：

本发明按照设计的拓扑关系编织、连结杆件，利用杆件自身的弹性和互相约束，结构就能够自体成形，结构形态自然合理。该体系能够建造出拓扑复杂、形态多样的曲面，并可以通过数字化的几何形态生成、力学模拟进行设计优化，为设计提供了更大的自由度。

一、结构体系的截面力学性能优越。

本发明的双层或多层杆上下组合、协同受力，在单杆截面尺寸相同的情况下，任取其中一组上下组合杆件进行分析，双层编织结构截面抗弯强度大于单层编织结构截面抗弯强度，而且随着编织结构层数的增加，其截面抗弯强度的数值也越大，即其力学性能更优越。工业中通常用抗弯截面系数与截面面积的比值来衡量各种梁（或类梁结构）截面的合理程度，双层空间曲面编织结构中，组合杆件抗弯截面系数与截面面积的比值较单层杆件抗弯截面系数与截面面积的比值大，说明其截面经济合理性更好，而且随着编织结构层数的增加，组合杆件抗弯截面系数与截面面积的比值变大，即其截面经济合理性更好。

二、结构体系的刚度增强。

现有的单层空间曲面编织结构体系中，受到材料和杆件截面尺寸等因素的限制，在确定初始空间形态和限定结构形变量范围的条件下，单层编织结构能达到的结构整体刚度上限值较小，而为了达到较大的整体结构刚度，一般选用截面尺寸较大的单杆，单杆截面尺寸的增加会造成施工难度的加大。而双层或多层空间曲面编织结构可以通过增加组合层数调节各层杆件的截面尺寸，提高结构整体的刚度上限值，从而实现在满足整体结构刚度的条件下降低施工难度。

三、结构体系的层数可调节，各结构层提供相互约束。

现有已公开的空间曲面编织结构体系都采用单层杆件，即编织体系中的杆件在空间关系上仅存在交叉，不存在上下叠合，编织结构一次成型，后期难以调整。本发明的编织体系中的杆件在空间关系上不仅有单层杆件之间的交叉，还有不同层杆件的上下叠合，叠合的层数为双层或多层。本发明的双层或多层连续弹性杆件叠合编织形成空间曲面，各层以叠合的方式组合成最终结构，相比于单层杆件编织体系，可以通过控制各层的参数对最终形态进行调整，其不仅可以根据设计要求灵活调整其结构的编织层数，而且其适用的空间曲面类型更多样，用于建造复杂空间曲面结构，其编织形成的结构体系力学性能更优，其工程应用领域更广泛。

本发明的双层或多层空间曲面编织结构体系中，结构层的协同受力使各层结构之间存在相互约束，进而可通过调整局部层数，精细化地控制结构局部的受力状态，为最终空间曲面的形态控制提供了更大的可操作度。

四、结构体系受力更合理，形态控制更优。

本发明所采用的杆件是可弯曲的，在编织形成空间曲面结构的过程中发生的形变是弹性形变，且结构体系中的单根杆件在形态上和力学性能上都是连续的，是连续弹性杆件。由于弹性杆件的受力与其变形具有一致性，根据设计方案建成曲面骨架结构后，杆件之间将根据受力情况进行微小变形，变形后整体形态变化不大，同时由于杆件在结构中相互平衡，整体受力更均匀合理，杆件连接简洁明确，传力清晰。同时采用弹性杆件进行建造，由于杆件的材质沿轴向是均匀的，在形成复杂空间曲面形态时，基本不存在扭转等问题。因此在通过弯曲杆件建造曲面形态时，不需对材料进行额外加工，只需根据节点信息把杆件进行连接即可。双层或多层空间曲面编织结构体系中，由于各层结构协同工作，可以通过调节各层杆件的长度和连接点的位置实现对整体结构的优化，包括力学特性优化和最终形态优化。双层或多层空间曲面编织结构体系与单层空间曲面编织结构体系相比较，对于相同的初始空间曲面，双层或多层空间曲面编织结构体系可以将受力后整体的形变量控制在更小范围内。

五、结构更轻盈。

本发明的结构体系选取了力学性能优越的材料制成双层或多层弹性杆件作为骨架结构，并对骨架结构进行截面优化，同时简化连接点设计。双层空间曲面编织结构体系与单层空间曲面编织结构体系相比较，在选用材料相同、编织空间曲面形态相同的条件下，为使整体结构达到同等的荷载极限强度，双层空间曲面编织结构体系建造所需杆件的总质量约为单层空间曲面编织结构体系建造所需杆件的总质量的76.83%，多层空间曲面编织结构体系与单层空间曲面编织结构体系相比较，这一比值会进一步减小。

六、施工更简便；

本发明使用弹性材料，整体结构重量较小，材料运输方便，结构的建造和移动都非常方便。建造过程中，双层或多层空间曲面编织结构体系是在前一层空间曲面编织结构的基础上叠合下一层空间曲面编织结构，双层空间曲面编织结构体系与单层空间曲面编织结构体系相比较，在选用材料相同、编织空间曲面形态相同的条件下，为使整体结构达到同等的荷载极限强度，双层空间曲面编织结构体系建造所需杆件的截面半径约为单层空间曲面编织结构体系建造所需杆件的截面半径的61.98%，截面半径更小的杆件在施工过程中进行弯曲、绑扎操作更为简便，多层空间曲面编织结构体系与单层空间曲面编织结构体系相比较，这一比值会进一步减小，施工简便的优势会明显。

七、造型更美观；

本发明的骨架结构在设计方案生成时，即具备其“编织”特征，而且双层或多层空间曲面编织结构可以增加结构的“厚度”；同时骨架结构可以采用具有允许光线通过的透明或半透明的特征的弹性材料，具有造型简洁美观的特点，同时还可以在骨架结构中加入发光装置，结构杆件与发光装置相结合，调节表皮透明度和位置，灯光效果可根据使用者的控制而产生变化，改变整体的空间围合效果和灯光的动态效果，具有良好的互动性。双层或多层空间曲面编织结构由于杆件数量、层数的增加以及力学性能的优化，为后期方案设计提供了更广的设计空间和更多样的选择。

八、应用范围更广。

本发明按照设计的拓扑关系编织、连结杆件，利用杆件自身的弹性和互相约束，结构就能够自体成形，结构形态自然合理。该体系能够建造出拓扑复杂、形态多样的曲面，并可以通过数字化的几何形态生成、力学模拟进行设计优化，为设计提供了更大的自由度。还可以通过使用不同的杆件材料，既可以用在更小规模上用于灯具设计，也可以在更大规模上用于建筑实际工程，双层或多层空间曲面编织结构体系与单层空间曲面编织结构体系相比较，在建造相同尺度的结构时，对材料的种类和截面尺寸有更大的选择空间；在选用相同种类和截面尺寸的材料时，可建造出更大尺度的结构或力学性能更优的结构。

附图说明

下面结合附图对本发明做进一步详细的说明。

图1是本发明实施例为双层弧形曲面骨架结构示意图。

图2是本发明实施例为双层空间曲面编织结构编织杆连接的节点示意图。

图3是本发明实施例为三层空间曲面编织结构编织杆连接的节点示意图。

图4是本发明杆件与金属套管连接示意图。

图5是图1中A处第一连接节点第一种连接方式中起始边杆节点的结构示意图。

图6是图5的组合连接图。

图7是图1中A处第一连接节点中编织杆节点的结构示意图。

图8是图7的组合连接图。

图9是图1中A处第一连接节点第一种连接方式组合连接图。

图10是图1中B处第二连接节点的角边节点连接方式结构示意图。

图11是图1中B处第二连接节点的组合连接图。

图12是图1中A处第一连接节点第二种连接方式结构示意图。

图13是图1中A处第一连接节点第二种连接方式中编织杆剖面结构示意图。

图14是图1中A处第一连接节点第二种连接方式组合连接图。

图15是图1中A处第一连接节点第三种连接方式中编织杆剖面结构示意图。

图16是图1中A处第一连接节点第三种连接方式组合连接图。

图17是图1中A处第一连接节点第四种连接方式中编织杆节点连接方式结构示意图。

图18是图17的组合连接图。

图19是图1中A处第一连接节点第四种连接方式中起始边杆节点连接方式结构示意图。

图20是图19的组合连接图。

图21是图1中A处第一连接节点第四种连接方式组合连接图。

图22是3D打印连接件的结构示意图。

图23是图22的纵截面结构示意图。

附图标记：1－起始边杆、2－编织杆、3－弹性杆件、4－第一层杆件、5－第二层杆件、6－第三层杆件、7－金属套管、8－套管连接孔、9－起始边杆节点板a、10－起始边杆限位板a、11－起始边杆连接螺栓a、12－起始边杆限位螺栓a、13－组件连接螺栓a、14－编织杆节点板a、15－编织杆限位板a、16－编织杆限位螺栓a、17－编织杆连接螺栓a、18－角边节点板、19－角边限位板、20－角边限位螺栓、21－角边连接螺栓、22－组件连接螺栓b、23－连接节点板、24－起始边杆连接螺栓b、25－编织杆连接螺栓b、26－组件连接螺栓c、27－分体节点板、28－金属端头套管、29－编织杆连接螺栓c、30－连接片孔、31－连接片、32－起始边杆连接螺栓c、33－组件连接螺栓d、34－起始边杆节点板b、35－起始边杆限位板b、101－起始边杆孔a、102－限位板连接螺栓孔a、103－限位榫头a、104－限位榫槽a、105－节点板连接螺栓孔a、106－起始边杆组件连接螺栓孔a、107－编织杆孔a、108－编织杆限位螺栓孔a、109－限位榫头b、110－限位榫槽b、111－节点板连接螺栓孔b、112－编织杆组件连接螺栓孔a、113－起始边杆孔b、114－角边连接螺栓孔、115－限位榫头c、116－限位榫槽c、117－节点板连接螺栓孔c、118－角边组件连接螺栓孔、119－起始边杆孔c、120－编织杆孔b、121－节点板编织杆连接孔、122－节点板孔、123－编织杆孔c、124－套管孔、125－起始边杆孔d、126－限位榫头d、127－限位榫槽d、128－节点板连接螺栓孔d、129－起始边杆组件连接螺栓孔b、130-3D打印连接件、131-杆位孔、132-件位孔。

具体实施方式

本发明是单层编织结构的改进方案，为完整说明双层或多层自体成型弹性杆件空间曲面编织结构，需首先对单层空间曲面编织结构进行说明。单层空间曲面编织结构是一种自体成型弹性杆件体系，主要由一种空间曲面的骨架结构组成，该骨架结构包括一组连续、可弯曲的弹性杆件，杆件的横截面为圆形或圆环形，杆件之间通过相互编织穿插形成网格状的骨架结构，各杆件及其连接件即为整体结构的受力构件以及空间曲面轮廓的形成构件。单层编织结构中杆件的位置、杆体之间交错和连接的方式，由计算机程序进行受力模拟和优化计算得出，因此单层编织结构杆件的位置、组合方式具备合理性，整体结构具备良好的力学性能。

本发明是双层编织结构在单层自体成型弹性杆件空间曲面编织结构的基础上，为使整体可提供更良好的力学性能，同时简化其施工流程，本发明提出双层或多层编织结构技术方案。下面首先对双层编织结构进行说明。

参见图1-2所示，这种双层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，包括空间曲面的骨架结构，所述骨架结构为上下交叠或者内外交叠的两层以上网格状骨架，每层网格状骨架均为一组连续、可弯曲的弹性杆件3，所述弹性杆件的横截面为圆形，弹性杆件通过杆体之间弯曲相互编织穿插、杆体之间各个连接点的连接形成自体成型网格状骨架，所述连接点为铰接连接或刚接连接，所述弹性杆件作为网格状骨架的受力构件以及空间曲面轮廓的形成构件。

所述弹性杆件3为单一的管状杆、片状杆或者实心杆；或由管状杆、片状杆或者实心杆经过套合或者聚合形成的复合杆，所述弹性杆件由PC、PE、PPR、碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料或竹材制成。

所述弹性杆件为透明或半透明的杆件，所述弹性杆件还包括与主体骨架贴合设置的发光装置，所述发光装置包括电路控制器和发光带，所述发光带固定连接在至少一根弹性杆件上；所述发光带为LED灯带、光纤或EL冷光线线性发光材料中的一种或几种。

所述网格状骨架包括下层或内层的第一层杆件4和上层或外层的第二层杆件5，所述第二层杆件5的叠加方向与第一层杆件4呈法线方向的上侧或者外侧。

所述网格状骨架包括组成编织结构体系空间曲面形态的编织杆2和编织结构体系边缘的起始边杆1，网格状骨架的连接节点包括编织杆与编织杆的连接、编织杆与起始边杆的连接和起始边杆与起始边杆的连接，所述编织杆与编织杆之间通过相互交叠处的铰接或刚接节点连接，所述编织杆与起始边杆边杆之间通过第一连接节点固定连接，所述起始边杆与起始边杆之间通过第二节点固定连接。

参见图3所示，在双层自体成型弹性杆件空间曲面编织结构的基础上，可依类似的技术方案，叠加多层编织结构，以适用不同的场地、工程要求，根据实际情况确定力学性能上最优的结构方案和结构形态。当所述主体骨架为三层或N层，N≥3时，由下至上依次为第一层杆件4、第二层杆件5、第三层杆件6至第N层杆件，各层杆件以绑扎的方式固定。图3中为三层自体成型弹性杆件空间曲面编织结构。

其中，双层编织结构的连接节点可采取多种方式。

参见图5-9所示为第一连接节点第一种连接方式，第一连接节点的包括两组编织杆2、一组起始边杆1和连接组件。

所述连接组件包括一组起始边杆连接组件、两组编织杆连接组件和两种组件之间的组件连接螺栓a13。

所述起始边杆连接组件包括两个起始边杆节点板a9、两个起始边杆限位板a10、两个起始边杆连接螺栓a11和两个起始边杆限位螺栓a12。

每层起始边杆在连接位置开有法线方向贯穿杆体的两个起始边杆孔a101，所述起始边杆限位板a10共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，第一层杆件和第二层杆件之间形成空隙，起始边杆限位板a10上开有与起始边杆孔a101相对应的限位板连接螺栓孔a102，起始边杆孔a101和限位板连接螺栓孔a102通过贯穿两孔的起始边杆限位螺栓a12固定，所述起始边杆限位板a10的前后两端设有外凸的限位榫头a103，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述起始边杆节点板a前后夹设有两块，每块起始边杆节点板a9上开有四个与限位榫头相配合的限位榫槽a104，所述限位榫头a103前后插接在对应的限位榫槽a104上，所述起始边杆节点板a9上、限位榫槽a104的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔a105，节点板连接螺栓孔a105对齐第一层杆件和第二层杆件之间的空隙，前后两侧的起始边杆节点板a9通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔a105的起始边杆连接螺栓a11固定，其中一端的限位榫头a103外伸出限位榫槽a104形成共四个连接头，所述连接头上开有起始边杆组件连接螺栓孔a106，两两上下对齐形成两组、供两个组件连接螺栓a13连接。

所述编织杆连接组件包括两个编织杆节点板a14、两个编织杆限位板a15、两个编织杆连接螺栓a17和两个编织杆限位螺栓a16。

每层编织杆在连接端的端部开有法线方向的两个编织杆孔a107，所述编织杆限位板a共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，两块编织杆限位板a之间形成空隙，编织杆限位板a15上开有与编织杆孔a107相对应的编织杆限位螺栓孔a108，编织杆孔a107和编织杆限位螺栓孔a108通过贯穿两孔的编织杆限位螺栓a16固定，所述编织杆限位板a15的前后两端设有外凸的限位榫头b109，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述编织杆节点板a14前后夹设有两块，每块编织杆节点板a14上开有四个与限位榫头b109相配合的限位榫槽b110，所述限位榫头b109前后插接在对应的限位榫槽b110上，所述编织杆节点板a14上、限位榫槽a104的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔b111，节点板连接螺栓孔b111对齐两块编织杆限位板a之间的空隙，前后两侧的编织杆节点板a14通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔b111的编织杆连接螺栓a17固定，两块编织杆限位板a15的连接端的一侧分别设有一个外凸的连接头，连接头上分别开有一个编织杆组件连接螺栓孔a112，两个编织杆组件连接螺栓孔a112上下对齐形成一组、供一个组件连接螺栓a13连接。

两个编织杆连接组件上共两组编织杆组件连接螺栓孔a112分别对齐两组起始边杆组件连接螺栓孔a106，对齐采用上下交替叠加，通过贯穿的两个组件连接螺栓a13固定连接。

参见图10-11所示为第二连接节点连接方式，所述第二连接节点包括两组起始边杆1、两组角边连接组件和两个组件之间的组件连接螺栓b22。

所述角边连接组件包括两个角边节点板18、两个角边限位板19、两个角边连接螺栓21和两个角边限位螺栓20。

每层起始边杆1在连接端的端部开有法线方向的两个起始边杆孔b113，所述角边限位板共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，两块角边限位板之间形成空隙，角边限位板19上开有与起始边杆孔b相对应的角边连接螺栓孔114，起始边杆孔b113和角边连接螺栓孔114通过贯穿两孔的角边限位螺栓20固定，所述角边限位板19的前后两端设有外凸的限位榫头c115，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述角边节点板18前后夹设有两块，每块角边节点板18上开有四个与限位榫头c115相配合的限位榫槽c116，所述限位榫头c115前后插接在对应的限位榫槽c116上，所述角边节点板18上、限位榫槽c116的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔c117，节点板连接螺栓孔c117对齐两块角边限位板19之间的空隙，前后两侧的角边节点板18通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔c117的角边连接螺栓21固定，两块角边限位板19的连接端的一侧分别设有一个外凸的连接头，连接头上分别开有一个角边组件连接螺栓孔118，两个角边组件连接螺栓孔118上下对齐形成一组、供一个组件连接螺栓b22连接。

两个角边连接组件上共两组角边组件连接螺栓孔118上下交替叠加对齐，通过贯穿的组件连接螺栓b22固定连接。

参见图12-14所示为第一连接节点第二种连接方式，所述第一连接节点包括一组起始边杆1，两组编织杆2、两块连接节点板23、两个起始边杆连接螺栓b24、两个编织杆连接螺栓b25和两个组件连接螺栓c26。

所述起始边杆1在连接位置开有两个法线方向的起始边杆孔c119，所述编织杆在连接位置分别开有法线方向的编织杆孔b120和开有法线方向的节点板编织杆连接孔121，所述编织杆孔b120位于节点板编织杆连接孔121的后侧。

所述连接节点板23相对设置两块分别夹在第一层杆件和第二层杆件的外侧，连接节点板23上对应起始边杆孔c119和节点板编织杆连接孔121的位置分别开有节点板孔122，所述起始边杆连接孔101和节点板孔122通过贯穿两孔的起始边杆连接螺栓b24固定连接，所述节点板编织杆连接孔121与节点板孔122通过贯穿两孔的组件连接螺栓c26固定连接，第一层杆件和第二层杆件的编织杆孔b120通过贯穿的编织杆连接螺栓b25固定连接。

参见图15-16所示为第一连接节点第三种连接方式，与第二种连接方式不同的是，所述连接节点板为整块节点板或者对称设置的分体节点板27，每块连接节点板上的四个节点板孔122全部位于整块节点板上或者每个分体节点板上设置两个节点板孔122。

参见图17-21所示为第一连接节点第四种连接方式，所述第一连接节点包括一个起始边杆连接组件、两个编织杆连接组件和两个组件连接螺栓d33。

所述编织杆连接组件包括两根编织杆2、两个金属端头套管28和两个编织杆连接螺栓c29，所述编织杆的连接端开有垂直法线方向贯穿杆体的编织杆孔c123，所述金属端头套管的管体上开有与编织杆孔c123对应的套管孔124，所述编织杆孔c123和套管孔124内贯穿有编织杆连接螺栓c29，所述金属端头套管28的前端固定连接有连接片31，所述连接片31上开有连接片孔30。

所述起始边杆连接组件包括两根起始边杆、两块起始边杆节点板b34、两块起始边杆限位板b35、四个起始边杆连接螺栓c32。

每层起始边杆在连接位置开有垂直法线方向贯穿杆体的两个起始边杆孔d125，所述起始边杆限位板b35共设置两块、设在第一层杆件的两侧，所述起始边杆限位板b35的前后两端设有外凸的限位榫头d126，每块板每端共两个，每块板一共四个，所述起始边杆节点板b34前后夹设有两块，每块起始边杆节点板b34上开有四个与限位榫头d126相配合的限位榫槽d127，所述限位榫头d126前后插接在对应的限位榫槽d127上，所述起始边杆节点板b34上、对应起始边杆孔d125开各自设有一个节点板连接螺栓孔d128，节点板连接螺栓孔d128对齐各起始边杆孔d125，前后两侧的起始边杆节点板b34通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔d128和起始边杆孔d125通过起始边杆连接螺栓c32固定，其中一端的限位榫头d126外伸出限位榫槽d127形成共四个连接头，所述连接头上开有起始边杆组件连接螺栓孔b128。

所述起始边杆组件连接螺栓孔b128与连接片孔30对齐贯穿有组件连接螺栓d33固定连接。

参见图4所示，当节点处使用金属套管时，所述金属套管7与杆件套合，通过套管连接螺栓将金属套管与杆件固定。

各弹性杆件在开孔位置可以套有金属套管7，金属套管上对应各孔也开有相应的套管连接孔8。金属套管套于杆件连接位置打孔处，其作用是增加杆件节点位置强度，防止杆件节点位置打孔之后出现劈裂，所述金属套管是横截面为圆环的中空管体，横截面圆环内环直径略大于所保护杆件截面直径，横截面圆环外环直径略大于内环直径，金属套管与杆件以螺栓形式固定。

这种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系的施工方法，施工步骤如下：

步骤一，建立算法程序，通过三维建模软件生成空间曲面，将空间曲面导入程序并设置参数后，自动生成与空间曲面的形状对应的双层或多层弹性杆件编织骨架结构模型并形成规划组织方案；然后在程序中输入材料参数，对得到的骨架结构进行力学模拟，得到在各种自然力包括重力、轴力和弯矩作用下稳定的形态，在程序中对该结构进行受力模拟观察其受力后的变形，然后对该弹性杆件的规划组织方案进行评估。

步骤二，评估合格后导出规划组织方案，该规划组织方案中包括各弹性杆件的长度和各弹性杆件间的连接点位置，根据方案生成弹性杆件编号和连接点编号；随后根据弹性杆件编号切割杆件，并在弹性杆件上的连接点位置标记相应的连接点编号，同时根据空间形体的实际情况，确定施工过程中弹性杆件连接的先后顺序。

步骤三，对弹性杆件进行加工，每根弹性杆件都需要表面修饰、切割、组合和标记编号。

步骤四，根据第一层杆件的编号、节点编号和施工顺序将弹性杆件在对应位置逐个顺次穿插并在节点处通过连接点连接，随着弹性杆件逐个连接在一起，空间曲面形态初步成形，当第一层杆件全部相连完毕，得到该空间曲面的第一层骨架结构。

步骤五，在前一层骨架结构的基础上，继续根据下一层杆件编号、节点编号和施工顺序将弹性杆件在对应位置逐个顺次穿插并在节点处通过连接点连接，随着弹性杆件逐个连接在一起，空间曲面形态逐渐成形，编织在一起的弹性杆件由于受弯受压相互作用达到受力平衡，当最后一层杆件全部相连完毕，得到该多层编织结构空间曲面的最终骨架结构。

本方案所述连接点的连接方式，除上文所述金属构件外，可采用绑扎带绑扎连接、栓钉连接或3D打印连接节点连接等方式，所述绑扎带为棉绳、尼龙带或金属带，所述3D整体打印的节点连接为塑料节点、尼龙节点或金属节点。参见图22-23所示，实施例为3D打印连接件130。所述连接节点板采用3D打印连接件130，所述3D打印连接件的材料为尼龙，3D打印连接件具有使起始边杆1或编织杆2通过的杆位孔131，3D打印连接件还具有使3D打印连接件130之间相互连接并转动的件位孔132，所述件位孔132位于杆位孔131的上方并且开孔方向与其空间垂直。杆位孔131以使杆件可以通过，同时不限制杆件的转动。件位孔132可与另一连接件的下端进行连接，且两连接件之间可以相互转动。该连接件可通过多个件块相互连接，进行多层编织结构系统的杆件连接，并具有施工简易、适用性强的特点。

Claims (10)

1.一种多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：包括空间曲面的骨架结构，所述骨架结构为上下交叠或者内外交叠的两层以上网格状骨架，每层网格状骨架均为一组连续、可弯曲的弹性杆件（3），所述弹性杆件的横截面为圆形或圆环形，弹性杆件通过杆体之间弯曲相互编织穿插、杆体之间各个连接点的连接形成自体成型网格状骨架，所述连接点为铰接连接或刚接连接，所述弹性杆件作为网格状骨架的受力构件以及空间曲面轮廓的形成构件；

所述网格状骨架包括下层或内层的第一层杆件（4）和上层或外层的第二层杆件（5），所述第二层杆件（5）的叠加方向与第一层杆件（4）呈法线方向的上侧或者外侧；

所述网格状骨架包括组成编织结构体系空间曲面形态的编织杆（2）和编织结构体系边缘的起始边杆（1），网格状骨架的连接节点包括编织杆与编织杆的连接、编织杆与起始边杆的连接和起始边杆与起始边杆的连接，所述编织杆与编织杆之间通过相互交叠处的铰接或刚接节点连接，所述编织杆与起始边杆边杆之间通过第一连接节点固定连接，所述起始边杆与起始边杆之间通过第二节点固定连接。

2.根据权利要求1所述的多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述弹性杆件（3）为单一的管状杆、片状杆或者实心杆；或由管状杆、片状杆或者实心杆经过套合或者聚合形成的复合杆，

所述弹性杆件由PC、PE、PPR、碳纤维增强复合材料、玻璃纤维增强复合材料或竹材制成。

3.根据权利要求1所述的多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述弹性杆件为透明或半透明的杆件，所述弹性杆件还包括与主体骨架贴合设置的发光装置，所述发光装置包括电路控制器和发光带，所述发光带固定连接在至少一根弹性杆件上；所述发光带为LED灯带、光纤或EL冷光线线性发光材料中的一种或几种。

4.根据权利要求1所述的自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述第一连接节点包括两组编织杆（2）、一组起始边杆（1）和连接组件，

所述连接组件包括一组起始边杆连接组件、两组编织杆连接组件和两种组件之间的组件连接螺栓a（13），

所述起始边杆连接组件包括两个起始边杆节点板a（9）、两个起始边杆限位板a（10）、两个起始边杆连接螺栓a（11）和两个起始边杆限位螺栓a（12），

每层起始边杆在连接位置开有法线方向贯穿杆体的两个起始边杆孔a（101），所述起始边杆限位板a（10）共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，第一层杆件和第二层杆件之间形成空隙，起始边杆限位板a（10）上开有与起始边杆孔a（101）相对应的限位板连接螺栓孔a（102），起始边杆孔a（101）和限位板连接螺栓孔a（102）通过贯穿两孔的起始边杆限位螺栓a（12）固定，所述起始边杆限位板a（10）的前后两端设有外凸的限位榫头a（103），每块板每端共两个，每块板一共四个，所述起始边杆节点板a前后夹设有两块，每块起始边杆节点板a（9）上开有四个与限位榫头相配合的限位榫槽a（104），所述限位榫头a（103）前后插接在对应的限位榫槽a（104）上，所述起始边杆节点板a（9）上、限位榫槽a（104）的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔a（105），节点板连接螺栓孔a（105）对齐第一层杆件和第二层杆件之间的空隙，前后两侧的起始边杆节点板a（9）通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔a（105）的起始边杆连接螺栓a（11）固定，其中一端的限位榫头a（103）外伸出限位榫槽a（104）形成共四个连接头，所述连接头上开有起始边杆组件连接螺栓孔a（106），两两上下对齐形成两组、供两个组件连接螺栓a（13）连接，

所述编织杆连接组件包括两个编织杆节点板a（14）、两个编织杆限位板a（15）、两个编织杆连接螺栓a（17）和两个编织杆限位螺栓a（16），

每层编织杆在连接端的端部开有法线方向的两个编织杆孔a（107），所述编织杆限位板a共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，两块编织杆限位板a之间形成空隙，编织杆限位板a（15）上开有与编织杆孔a（107）相对应的编织杆限位螺栓孔a（108），编织杆孔a（107）和编织杆限位螺栓孔a（108）通过贯穿两孔的编织杆限位螺栓a（16）固定，所述编织杆限位板a（15）的前后两端设有外凸的限位榫头b（109），每块板每端共两个，每块板一共四个，所述编织杆节点板a（14）前后夹设有两块，每块编织杆节点板a（14）上开有四个与限位榫头b（109）相配合的限位榫槽b（110），所述限位榫头b（109）前后插接在对应的限位榫槽b（110）上，所述编织杆节点板a（14）上、限位榫槽a（104）的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔b（111），节点板连接螺栓孔b（111）对齐两块编织杆限位板a之间的空隙，前后两侧的编织杆节点板a（14）通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔b（111）的编织杆连接螺栓a（17）固定，两块编织杆限位板a（15）的连接端的一侧分别设有一个外凸的连接头，连接头上分别开有一个编织杆组件连接螺栓孔a（112），两个编织杆组件连接螺栓孔a（112）上下对齐形成一组、供一个组件连接螺栓a（13）连接，

两个编织杆连接组件上共两组编织杆组件连接螺栓孔a（112）分别对齐两组起始边杆组件连接螺栓孔a（106），对齐采用上下交替叠加，通过贯穿的两个组件连接螺栓a（13）固定连接。

5.根据权利要求1所述的自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述第二连接节点包括两组起始边杆（1）、两组角边连接组件和两个组件之间的组件连接螺栓b（22），

所述角边连接组件包括两个角边节点板（18）、两个角边限位板（19）、两个角边连接螺栓（21）和两个角边限位螺栓（20），

每层起始边杆（1）在连接端的端部开有法线方向的两个起始边杆孔b（113），所述角边限位板共设置两块、设在第一层杆件和第二层杆件之间，两块角边限位板之间形成空隙，角边限位板（19）上开有与起始边杆孔b相对应的角边连接螺栓孔（114），起始边杆孔b（113）和角边连接螺栓孔（114）通过贯穿两孔的角边限位螺栓（20）固定，所述角边限位板（19）的前后两端设有外凸的限位榫头c（115），每块板每端共两个，每块板一共四个，所述角边节点板（18）前后夹设有两块，每块角边节点板（18）上开有四个与限位榫头c（115）相配合的限位榫槽c（116），所述限位榫头c（115）前后插接在对应的限位榫槽c（116）上，所述角边节点板（18）上、限位榫槽c（116）的左右两侧开各自设有一个节点板连接螺栓孔c（117），节点板连接螺栓孔c（117）对齐两块角边限位板（19）之间的空隙，前后两侧的角边节点板（18）通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔c（117）的角边连接螺栓（21）固定，两块角边限位板（19）的连接端的一侧分别设有一个外凸的连接头，连接头上分别开有一个角边组件连接螺栓孔（118），两个角边组件连接螺栓孔（118）上下对齐形成一组、供一个组件连接螺栓b（22）连接，

两个角边连接组件上共两组角边组件连接螺栓孔（118）上下交替叠加对齐，通过贯穿的组件连接螺栓b（22）固定连接。

6.根据权利要求1所述的自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述第一连接节点包括一组起始边杆（1），两组编织杆（2）、两块连接节点板（23）、两个起始边杆连接螺栓b（24）、两个编织杆连接螺栓b（25）和两个组件连接螺栓c（26），

所述起始边杆（1）在连接位置开有两个法线方向的起始边杆孔c（119），所述编织杆在连接位置分别开有法线方向的编织杆孔b（120）和开有法线方向的节点板编织杆连接孔（121），所述编织杆孔b（120）位于节点板编织杆连接孔（121）的后侧，

所述连接节点板（23）相对设置两块分别夹在第一层杆件和第二层杆件的外侧，连接节点板（23）上对应起始边杆孔c（119）和节点板编织杆连接孔（121）的位置分别开有节点板孔（122），所述起始边杆孔c（119）和节点板孔（122）通过贯穿两孔的起始边杆连接螺栓b（24）固定连接，所述节点板编织杆连接孔（121）与节点板孔（122）通过贯穿两孔的组件连接螺栓c（26）固定连接，第一层杆件和第二层杆件的编织杆孔b（120）通过贯穿的编织杆连接螺栓b（25）固定连接。

7.根据权利要求6所述的自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述连接节点板为整块节点板或者对称设置的分体节点板（27），每块连接节点板上的四个节点板孔（122）全部位于整块节点板上或者每个分体节点板上设置两个节点板孔（122），所述连接节点板采用3D打印连接件（130），所述3D打印连接件的材料为尼龙，3D打印连接件具有使起始边杆（1）或编织杆（2）通过的杆位孔（131），3D打印连接件还具有使3D打印连接件（130）之间相互连接并转动的件位孔（132），所述件位孔（132）位于杆位孔（131）的上方并且开孔方向与其空间垂直。

8.根据权利要求1所述的自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：所述第一连接节点包括一个起始边杆连接组件、两个编织杆连接组件和两个组件连接螺栓d（33），

所述编织杆连接组件包括两根编织杆（2）、两个金属端头套管（28）和两个编织杆连接螺栓c（29），所述编织杆的连接端开有垂直法线方向贯穿杆体的编织杆孔c（123），所述金属端头套管的管体上开有与编织杆孔c（123）对应的套管孔（124），所述编织杆孔c（123）和套管孔（124）内贯穿有编织杆连接螺栓c（29），所述金属端头套管（28）的前端固定连接有连接片（31），所述连接片（31）上开有连接片孔（30），

所述起始边杆连接组件包括两根起始边杆、两块起始边杆节点板b（34）、两块起始边杆限位板b（35）、四个起始边杆连接螺栓c（32），

每层起始边杆在连接位置开有垂直法线方向贯穿杆体的两个起始边杆孔d（125），所述起始边杆限位板b（35）共设置两块、设在第一层杆件的两侧，所述起始边杆限位板b（35）的前后两端设有外凸的限位榫头d（126），每块板每端共两个，每块板一共四个，所述起始边杆节点板b（34）前后夹设有两块，每块起始边杆节点板b（34）上开有四个与限位榫头d（126）相配合的限位榫槽d（127），所述限位榫头d（126）前后插接在对应的限位榫槽d（127）上，所述起始边杆节点板b（34）上、对应起始边杆孔d（125）开各自设有一个节点板连接螺栓孔d（128），节点板连接螺栓孔d（128）对齐各起始边杆孔d（125），前后两侧的起始边杆节点板b（34）通过贯穿两板的节点板连接螺栓孔d（128）和起始边杆孔d（125）通过起始边杆连接螺栓c（32）固定，其中一端的限位榫头d（126）外伸出限位榫槽d（127）形成共四个连接头，所述连接头上开有起始边杆组件连接螺栓孔b（129），

所述起始边杆组件连接螺栓孔b（129）与连接片孔（30）对齐贯穿有组件连接螺栓d（33）固定连接。

9.根据权利要求4-8任意一项所述的自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系，其特征在于：各弹性杆件在开孔位置均套有金属套管（7），金属套管上对应各孔也开有相应的套管连接孔（8）。

10.一种根据权利要求1-9任意一项所述的多层自体成型弹性杆空间曲面编织结构体系的施工方法，其特征在于，施工步骤如下：

步骤一，建立算法程序，通过三维建模软件生成空间曲面，将空间曲面导入程序并设置参数后，自动生成与空间曲面的形状对应的双层或多层弹性杆件编织骨架结构模型并形成规划组织方案；然后在程序中输入材料参数，对得到的骨架结构进行力学模拟，得到在各种自然力包括重力、轴力和弯矩作用下稳定的形态，在程序中对该结构进行受力模拟观察其受力后的变形，然后对该弹性杆件的规划组织方案进行评估；

步骤二，评估合格后导出规划组织方案，该规划组织方案中包括各弹性杆件的长度和各弹性杆件间的连接点位置，根据方案生成弹性杆件编号和连接点编号；随后根据弹性杆件编号切割杆件，并在弹性杆件上的连接点位置标记相应的连接点编号，同时根据空间形体的实际情况，确定施工过程中弹性杆件连接的先后顺序；

步骤三，对弹性杆件进行加工，每根弹性杆件都需要表面修饰、切割、组合和标记编号；

步骤四，根据第一层杆件的编号、节点编号和施工顺序将弹性杆件在对应位置逐个顺次穿插并在节点处通过连接点连接，随着弹性杆件逐个连接在一起，空间曲面形态初步成形，当第一层杆件全部相连完毕，得到该空间曲面的第一层骨架结构；

步骤五，在前一层骨架结构的基础上，继续根据下一层杆件编号、节点编号和施工顺序将弹性杆件在对应位置逐个顺次穿插并在节点处通过连接点连接，随着弹性杆件逐个连接在一起，空间曲面形态逐渐成形，编织在一起的弹性杆件由于受弯受压相互作用达到受力平衡，当最后一层杆件全部相连完毕，得到该多层编织结构空间曲面的最终骨架结构。