CN111997182A - 一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢 - Google Patents

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Abstract

本发明提出一种基于正四面体空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面之间的二面角为arccos(1/3)，当该不规则角钢作为基于正四面体装配式空间结构单元的直线杆件时，该基于正四面体装配式空间结构单元的每个侧面对应的三个角钢外侧肢面在同一平面内。

Description

一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢
技术领域
本发明涉及一种空间结构单元的杆件，特别是一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢。
背景技术
现有工业民用建筑空间结构往往采用网架、桁架，临时设施常常采用脚手架等形式，网架及桁架往往需要进行非常专业的工程设计，而且其基本单元是节点和杆件，重复率低、构件多、构件大小、长度等几何尺寸繁多，节点规格也很多，安装需要在专业的技术指导下，由专业的工人安装完成。临时舞台、看台、冰雪运动比赛台等设施大量采用脚手架搭建而成，其承载能力低、稳定性差，安装时间较长，需要进行进一步的改进装配式空间结构单元，因此亟需要一种承载能力高、稳定性强和安装效率高的基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢。
发明内容
为了提供一种承载能力高、稳定性强、安装效率高和布置灵活多变的装配式空间结构单元，本发明设计了一种规格单一、受力合理的基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢。
本发明提出一种基于正四面体空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面之间的二面角为arccos(1/3)，当该不规则角钢作为基于正四面体装配式空间结构单元的直线杆件时，该基于正四面体装配式空间结构单元的每个侧面对应的三个角钢外侧肢面在同一平面内。
优选地，该不规则角钢为等边角钢。
优选地，该不规则角钢为不等边角钢。
优选地，该不规则角钢的两端分别与其对应的两个装配面的角吻合，即该不规则角钢的两个肢面分别与其对应的两个装配面相交的两条棱线之间的夹角为60°(如图5)。
优选地，该不规则角钢的两个外侧肢面在相交处为弧面过渡。
优选地，该不规则角钢的两个内侧肢面在相交处为弧面过渡。
优选地，该不规则角钢的两个内侧肢面之间的二面角为arccos(1/3),使得该基于正四面体空间结构单元的每个侧面对应的三个角钢内侧肢面在同一平面内。
优选地，该不规则角钢的两端与装配面和加劲板之间为焊接或者螺栓连接。
优选地，该不规则角钢的材质为碳素钢。
优选地，该不规则角钢的材质为铝合金。
本发明涉及的一种基于正四面体的装配式空间结构单元具备如下特征：包括六个(组)直线杆件和四个装配面，相邻直线杆件之间夹角为60°，相对直线杆件之间夹角为90°；任一装配面与其中三个(组)相邻直线杆件的一端相交，与其余三个(组)直线杆件所在平面平行，每个装配面能与对应的基于正四面体的空间结构节点的连接面吻合。
基于正四面体的空间结构节点具备如下特点，在至少两个连接面上设置与基于正四面体的装配式空间结构单元连接的连接孔，连接孔的几何中心与所在连接面的几何中心重合，基于正四面体的空间结构节点与基于正四面体的装配式空间结构单元连接后，空间结构节点的连接面与基于正四面体的装配式空间结构单元的装配面吻合。
说明：例如5B、5C、5E、5F为5A的相邻直线杆件，5A和5D之间为相对直线杆件(如图3)，事实上，每个直线杆线都有四个相邻直线杆件和一个相对直线杆件。由于正四面体相邻两个面的二面角为arccos(1/3)，所以，使得夹角为arccos(1/3)的不规则角钢作为该基于正四面体的装配式空间结构单元的直线杆件可以使得该基于正四面体的装配式空间结构单元的每个侧面的三个角钢外侧肢面在同一平面内(如图4，5)。本发明所述“基于正四面体”的含义为：基于正四面体的装配式空间结构单元的各个侧面的位置关系和正四面体各个侧面的位置关系相同、各个直线杆件的位置关系和正四面体各条棱的位置关系相同。
一种基于正四面体的装配式空间结构单元，在平面受力的角度来说，它的各个面的三条边都构成等边三角形，比其他的空间结构的稳定性更强。在空间受力的角度来说，基于正四面体的装配式空间结构单元传力方式单一、可靠。因此，相对于其他的空间结构，基于正四面体的装配式空间结构单元会更加稳定、更加可靠，而且能够迅速分散节点处集中的应力。
采用外侧肢面夹角为arccos(1/3)的不规则角钢作为基于正四面体的装配式空间结构单元的直线杆件，使得该基于正四面体空间结构单元的每个侧面的三个角钢外侧肢面在同一平面内，从而优化基于正四面体的装配式空间结构单元的稳定性。
附图说明
图1基于正四面体空间结构单元的不规则角钢示意图
图2基于正四面体空间结构单元的不规则角钢截面图
图3基于正四面体的装配式空间结构单元三维图
图4未设置加劲板的基于正四面体的装配式空间结构单元三维图
图5装配面与不规则角钢的位置关系图
附图标记如下：1.不规则角钢；2.外侧肢面；3.内侧肢面；4.基于正四面体的装配式空间结构单元；5.直线杆件；6.装配面；7.加劲板；8.装配孔。
具体实施方式
具体实施方式一：
一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢1，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面2之间的二面角为arccos(1/3)，当该不规则角钢1作为基于正四面体装配式空间结构单元4的直线杆件5时，该基于正四面体装配式空间结构单元4的每个侧面对应的三个角钢外侧肢面2在同一平面内。(如图1，2，3，4)。
该不规则角钢1为等边角钢。该不规则角钢1为不等边角钢。该不规则角钢1的两端分别与其对应的两个装配面6的角吻合。(如图5)。
具体实施方式二：
一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢1，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面2之间的二面角为arccos(1/3)，当该不规则角钢1作为基于正四面体装配式空间结构单元4的直线杆件5时，该基于正四面体装配式空间结构单元4的每个侧面对应的三个角钢外侧肢面2在同一平面内。(如图1，2，3，4)。
该不规则角钢1的两个外侧肢面2在相交处为弧面过渡。该不规则角钢1的两个内侧肢面2在相交处为弧面过渡。该不规则角钢1的两个内侧肢面3之间的二面角为arccos(1/3)，使得该基于正四面体装配式空间结构单元4的每个侧面对应的三个角钢内侧肢面3在同一平面内。
具体实施方式三：
一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢1，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面2之间的二面角为arccos(1/3)，当该不规则角钢1作为基于正四面体装配式空间结构单元4的直线杆件5时，该基于正四面体装配式空间结构单元4的每个侧面对应的三个角钢外侧肢面2在同一平面内。(如图1，2，3，4)。
该不规则角钢1的两端与装配面6和加劲板7之间为焊接或者螺栓连接。该不规则角钢的材质为碳素钢。该不规则角钢的材质为铝合金。制作该基于正四面体装配式空间结构单元4时，先通过装配孔8固定装配面6，然后再连接该不规则角钢1以及加劲板7。

Claims (10)

1.一种基于正四面体空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面之间的二面角为arccos(1/3)，当该不规则角钢作为基于正四面体装配式空间结构单元的直线杆件时，该基于正四面体装配式空间结构单元的每个侧面对应的三个角钢外侧肢面在同一平面内。
2.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢为等边角钢。
3.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢为不等边角钢。
4.根据权利要求1-3所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两端分别与其对应的两个装配面的角吻合。
5.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两个外侧肢面在相交处为弧面过渡。
6.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两个内侧肢面在相交处为弧面过渡。
7.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两个内侧肢面之间的二面角为arccos(1/3),使得该基于正四面体空间结构单元的每个侧面对应的三个角钢内侧肢面在同一平面内。
8.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的两端与装配面和加劲板之间为焊接或者螺栓连接。
9.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的材质为碳素钢。
10.根据权利要求1所述的一种基于正四面体装配式空间结构单元的不规则角钢，其特征在于：该不规则角钢的材质为铝合金。
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