CN112549658B - 类似蜂窝填充型柱状折纸结构 - Google Patents

Abstract

本发明涉及建筑结构及航空航天领域，特别是一种类似蜂窝填充型柱状折纸结构。包括外层折纸筒和折纸三棱柱，外层折纸筒由矩形刚性折纸折叠而成，该矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，外层折纸筒的柱状空腔内紧密填充有数个折纸三棱柱；折纸三棱柱由矩形刚性折纸折叠而成，将该矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，折纸三棱柱与外层折纸筒之间的接触面紧密贴合，相邻折纸三棱柱之间的接触面紧密贴合；所述折纸三棱柱和外层折纸筒两侧端面的接触处、以及各相邻折纸三棱柱两侧端面的接触处分别通过焊缝进行连接。其成型简单，施工方便，可大量应用于装配式建筑结构，施工周期短，工程造价低，并且能够显著提高建筑的抗震性能。

Description

类似蜂窝填充型柱状折纸结构

技术领域

本发明涉及建筑结构及航空航天领域，特别是一种类似蜂窝填充型柱状折纸结构。

背景技术

随着近年来我国经济的快速发展，需要修建大量的工业建筑或者民用建筑，因而需要消耗大量的传统建筑材料，工程造价较高，施工周期长，且施工工序复杂。

折纸结构是近几十年发展起来的新型空间结构，具有很大的发展潜力，近些年基于刚性折纸的结构也是被广泛应用于工程和建筑设计过程中。基于刚性折纸的折纸结构可以作为建筑中主体结构的支撑体系，在建筑物遭遇强烈地震时先于主体结构发生破坏，吸收更多的地震能量，保护主体结构不被破坏，使高烈度地震区的建筑物具有更强的抗震性能。

随着近年来地球资源越来越紧缺，人类面临日益严峻的生存问题。因此，移民火星或其他星球的话题也在近年来越来越多。各个国家也在近年来竞相发起了越来越多的外太空探索项目。而基于刚性折纸的折纸结构也为在外星球建造人类生存的房屋设施提供了更好的前景。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术存在的上述缺陷，提出了一种类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其成型简单，施工方便，可大量应用于装配式建筑结构，施工周期短，工程造价低，并且能够显著提高建筑的抗震性能。

本发明的技术方案是：一种类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其中，包括外层折纸筒和填充在外层折纸筒内的数个折纸三棱柱，外层折纸筒由矩形刚性折纸折叠而成，该矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，外层折纸筒的柱状空腔内紧密填充有数个折纸三棱柱；

折纸三棱柱由矩形刚性折纸折叠而成，将该矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，折纸三棱柱与外层折纸筒之间的接触面紧密贴合，相邻折纸三棱柱之间的接触面紧密贴合；

所述折纸三棱柱和外层折纸筒两侧端面的接触处、以及各相邻折纸三棱柱两侧端面的接触处分别通过焊缝进行连接,对折纸三棱柱和外层折纸筒的位置进行初步的固定，防止折纸三棱柱、外层折纸筒之间在运输过程中产生相对错位。

本发明中，所述外层折纸筒的刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置；所述折纸三棱柱的刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。

所述外层折纸筒的截面为正三角形，外层折纸筒内紧密填充有数个折纸三棱柱，折纸三棱柱的截面亦为正三角形，每个折纸三棱柱分别由一张矩形刚性折纸折叠而成，与外层折纸筒的一侧面紧密贴合的数个折纸三棱柱将外层折纸筒该侧的矩形折纸工作面沿长度等分；

设外层折纸筒正三角形截面的边长为L₁，与外层折纸筒的一侧面紧密贴合的折纸三棱柱有n个，n个折纸三棱柱将与其接触的外层折纸筒的一侧面沿长度n等分，折纸三棱柱的正三角形截面的边长为

位于外层折纸筒正三角形截面的顶点的顶层填充有一个折纸三棱柱，其下方的第二层填充有三个折纸三棱柱，下方的第三层填充有五个折纸三棱柱，最底层即第n层填充的折纸三棱柱的数量为2n-1，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱的数量为：

所述外层折纸筒的截面形状为圆形，外层折纸筒呈圆筒状，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱绕整个折纸结构的中心轴径向对称分布，内部填充的折纸三棱柱包括内层折纸三棱柱和外层折纸三棱柱，外层折纸三棱柱位于外层折纸筒和内层折纸三棱柱之间的空腔内，内层折纸三棱柱的截面为全等的等腰三角形，设外层折纸筒的圆形截面的半径为r，内层折纸三棱柱等腰三角形截面的顶角处的顶点位于外层折纸筒圆形截面的圆心处；

设有n个内层折纸三棱柱，n个内层折纸三棱柱绕整个折纸结构的中心轴呈径向对称分布，将周角n等分，则内层折纸三棱柱等腰三角形截面的顶角为

n个内层折纸三棱柱组成一个正n边形棱柱，正n边形棱柱的截面为正n边形，设该正n边形的外接圆的半径为r₁，并且该外接圆的圆心与外层折纸筒圆形截面的圆心重合；

所述外层折纸三棱柱包括外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ，外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ依次间隔反向交错布置在内层折纸三棱柱和外层折纸筒之间的空腔内，外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ的截面分别为全等的等腰三角形，外层折纸三棱柱Ⅰ等腰三角形截面的顶角指向整个折纸结构圆形截面的中心，外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的顶角背离整个折纸结构圆形截面的中心，外层折纸三棱柱Ⅱ的等腰三角形截面的顶角处的侧棱与外层折纸筒的内壁紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的底边所在的矩形折纸工作面和与其接触的内层折纸三棱柱等腰三角形截面的底边所在的矩形折纸工作面全等且紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅱ的数量为n个；

所述外层折纸三棱柱Ⅰ的等腰三角形截面顶角处的侧棱和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ/内层折纸三棱柱的等腰三角形截面底角处的侧棱紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ的等腰三角形截面底角处的侧棱和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ的等腰三角形截面顶角处的侧棱以及外层折纸筒的内壁紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ的等腰三角形截面的腰所在的侧面和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ的等腰三角形截面的腰所在的侧面全等且紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ的数量亦为n个；

设外层折纸筒圆形截面的圆心为o点，内层折纸三棱柱等腰三角形截面的三个顶点为o点、a点和b点，直线oa和直线ob的长度相等，直线ab的中点为e点，外层折纸三棱柱Ⅱ的等腰三角形截面的三个顶点为c点、a点和b点，直线ca和直线cb的长度相等，外层折纸三棱柱Ⅰ的等腰三角形截面的三个顶点为b点、c点和d点，直线bc和直线bd的长度相等，直线cd的中点为f点，c点和d点均位于外层折纸筒的圆形截面上，整个折纸结构圆形截面的中心o点至直线ab的垂直距离即直线oe的长度为：

c点至直线ab的垂直距离即直线ce的长度为：

直线ab的长度为：

直线ca和直线cb的长度相等，其长度为：

c点与d点之间的长度为：

直线bc和直线bd的长度相等；

所述内层折纸三棱柱的矩形刚性折纸的长度L₂为：

外层折纸三棱柱Ⅱ的矩形刚性折纸的长度L₃为：

外层折纸三棱柱Ⅰ的矩形刚性折纸的长度L₄为：

所述外层折纸筒的截面形状为正方形，内部填充的折纸三棱柱的截面为等腰直角三角形，设外层折纸筒的一侧面分别与n个折纸三棱柱的等腰直角三角形截面的斜边所在的侧面紧密贴合，n个折纸三棱柱将外层折纸筒正方形截面的侧边沿长度n等分，外层折纸筒内填充有数量为4n²的折纸三棱柱。

设外层折纸筒正方形截面的边长为L₅，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱等腰直角三角形截面的斜边边长为

其直角边边长为

所述折纸三棱柱由矩形刚性折纸折叠而成，折纸三棱柱的矩形刚性折纸的长度L₆为：

本发明的有益效果是：

(1)便于施工，缩短施工周期：该刚性折纸结构所需的构件均为工厂预制，生产制作简单，可大量应用于装配式建筑结构，施工简单，成型方便；

(2)降低工程造价：所需生产材料价格低廉，减少了大量的传统建筑材料的使用，大大降低了施工成本；

(3)提高建筑的抗震性能：该刚性折纸结构可以作为建筑中主体结构的支撑体系，在建筑物遭遇强烈地震时先于主体结构发生破坏，保护主体结构不被破坏，提高了高烈度地震区建筑物的抗震性能。

综上所述，该发明不仅可以应用于土木建筑领域，在航空航天等众多领域均具有重要的意义和广泛的使用前景。

附图说明

图1是实施例1中本发明的立体结构示意图；

图2是实施例1中本发明的俯视结构示意图；

图3是实施例1中折纸三棱柱的展开状态图；

图4是实施例1中外层折纸筒的展开状态图；

图5是实施例2中本发明的立体结构示意图；

图6是实施例2中本发明的俯视结构示意图；

图7是实施例2中的一个内层折纸三棱柱和与其相邻的两个外层折纸三棱柱的俯视结构示意图；

图8(a)是实施例2内层折纸三棱柱的第一种展开状态图；

图8(b)是实施例2内层折纸三棱柱的第二种展开状态图；

图9(a)是实施例2外层折纸三棱柱Ⅱ的第一种展开状态图；

图9(b)是实施例2外层折纸三棱柱Ⅱ的第二种展开状态图；

图10(a)是实施例2外层折纸三棱柱Ⅰ的第一种展开状态图；

图10(b)是实施例2外层折纸三棱柱Ⅰ的第二种展开状态图；

图11是实施例2中外层折纸筒的展开状态图；

图12是实施例3中本发明的立体结构示意图；

图13是实施例3中本发明的俯视结构示意图；

图14(a)是实施例3中折纸三棱柱的第一种展开状态图；

图14(b)是实施例3中折纸三棱柱的第二种展开状态图；

图15是实施例3中外层折纸筒的展开状态图。

图中：1外层折纸筒；2折纸三棱柱；3外层折纸三棱柱Ⅰ；4外层折纸三棱柱Ⅱ；5内层折纸三棱柱。

具体实施方式

为了使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图对本发明的具体实施方式做详细的说明。

在以下描述中阐述了具体细节以便于充分理解本发明。但是本发明能够以多种不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广。因此本发明不受下面公开的具体实施方式的限制。

本发明所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构包括外层折纸筒和填充在外层折纸筒内的数个折纸三棱柱，外层折纸筒由刚性折纸折叠而成，优选的，外层折纸筒由矩形刚性折纸折叠而成，将矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，优选的，矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。

外层折纸筒的矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边固定连接后，外层折纸筒的柱状空腔内填充有数个折纸三棱柱，折纸三棱柱亦由刚性折纸折叠而成，优选的，折纸三棱柱由矩形刚性折纸折叠而成，将矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边固定连接，优选的，将该矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。折纸三棱柱与外层折纸筒之间的接触面紧密贴合，相邻两折纸三棱柱之间的接触面紧密贴合。为了防止在运输过程中折纸三棱柱从外层折纸筒内脱落，折纸三棱柱和外层折纸筒两侧端面的接触处、以及各相邻折纸三棱柱两侧端面的接触处分别通过焊缝进行连接，对折纸三棱柱和外层折纸筒的位置进行初步的固定，防止折纸三棱柱、外层折纸筒之间产生相对错位。

本发明中，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱的数量越多，整个刚性折纸结构的强度和刚度会随之提高，但是同时其施工难度和工程造价也相应提高，因此外层折纸筒内填充的折纸三棱柱数量的确定要综合考虑实际施工要求和施工成本等各方面因素。

实施例1

如图1至图4所示，本实施例中外层折纸筒1的截面为正三角形，外层折纸筒1由一张矩形刚性折纸折叠而成。在外层折纸筒内紧密填充有数个折纸三棱柱2，即外层折纸筒内布满了折纸三棱柱2，折纸三棱柱2的截面亦为正三角形，每个折纸三棱柱分别由一张矩形刚性折纸折叠而成。折纸三棱柱2与外层折纸筒1之间的接触面紧密贴合，相邻折纸三棱柱的接触面之间紧密贴合，与外层折纸筒的一侧面紧密贴合的数个折纸三棱柱将外层折纸筒该侧的矩形折纸工作面沿长度方向进行了等分。设外层折纸筒正三角形截面的边长为L₁，与外层折纸筒的一侧面紧密贴合的折纸三棱柱有n个，n个折纸三棱柱将与其接触的外层折纸筒的一侧面沿长度方向n等分。

如图2所示，本实施例中该刚性折纸结构的截面犹如金字塔，沿外层折纸筒的侧面均设有n个折纸三棱柱，n个折纸三棱柱将外层折纸筒正三角形截面的侧边等分为n段，因此折纸三棱柱的正三角形截面的边长为

位于外层折纸筒正三角形截面的顶点的顶层填充有一个折纸三棱柱，其下方的第二层填充有三个折纸三棱柱，下方的第三层填充有五个折纸三棱柱，下方各层填充的折纸三棱柱的数量依次递增，最底层即第n层填充的折纸三棱柱的数量为2n-1，因此自上而下每层需要填充的折纸三棱柱的数量依次为1、3、5、7……2n-1，这是一个公差为2的等差数列，因此外层折纸筒内填充的折纸三棱柱的数量为：

因此，当外层折纸筒内填充的折纸三棱柱对外层折纸筒的一侧面n等分时，共需要填充数量为n²个截面为正三角形且其边长为

的折纸三棱柱。

折纸三棱柱2由如图3所示的矩形刚性折纸折叠而成，该矩形刚性折纸由三个全等的矩形折纸工作面组成，该矩形刚性折纸的高度与整个折纸结构的高度相同，将矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。图中的虚线表示折痕，折痕将矩形刚性折纸沿长度方向进行了等分，因此该矩形刚性折纸的长度为

外层折纸筒1由如图4所示的矩形刚性折纸折叠而成，该矩形刚性折纸由三个全等的矩形折纸工作面组成，该矩形刚性折纸的高度与整个折纸结构的高度相同，将矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。图中的虚线表示折痕，折痕将矩形刚性折纸沿长度方向进行了等分，因此该矩形刚性折纸的长度为3L₁。

将外层折纸筒由矩形刚性折纸折叠成型后，可自上而下或者自下而上逐层填充折纸三棱柱，外层折纸筒与折纸三棱柱两侧端面的接触处以及相邻折纸三棱柱两侧端面的接触处均通过焊接方式连接，从而在端面的接触处形成焊缝，防止外层折纸筒与折纸三棱柱之间、以及折纸三棱柱之间产生相对错位。

实施例2

如图5至图11所示为本实施例所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构。与实施例1不同的是，首先，外层折纸筒的截面形状与实施例1不同，本实施例中，外层折纸筒1的截面形状为圆形，即外层折纸筒1呈圆筒状。其次，本实施例中折纸三棱柱的布置形式与实施例1不同。外层折纸筒内填充的折纸三棱柱绕整个折纸结构的中心轴径向对称分布，折纸三棱柱分为内、外两层，包括内层折纸三棱柱5和外层折纸三棱柱，外层折纸三棱柱位于外层折纸筒1和内层折纸三棱柱5之间的空腔内。内层折纸三棱柱5的截面为全等的等腰三角形，设外层折纸筒1的圆形截面的半径为r，内层折纸三棱柱的等腰三角形截面的顶角处的顶点位于外层折纸筒1圆形截面的圆心处。设有n个内层折纸三棱柱5，n个内层折纸三棱柱绕整个折纸结构的中心轴呈径向对称分布，将整个圆周即360°进行n等分，因此内层折纸三棱柱的等腰三角形截面的顶角为

n个内层折纸三棱柱5组成一个正n边形棱柱，正n边形棱柱的截面为正n边形，设该正n边形的外接圆的半径为r₁，并且该外接圆的圆心与外层折纸筒圆形截面的圆心重合。

外层折纸三棱柱包括外层折纸三棱柱Ⅰ3和外层折纸三棱柱Ⅱ4，外层折纸三棱柱Ⅰ3和外层折纸三棱柱Ⅱ4依次间隔反向交错布置在内层折纸三棱柱5和外层折纸筒1之间的空腔内，外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ的截面分别为全等的等腰三角形，外层折纸三棱柱Ⅰ等腰三角形截面的顶角指向整个折纸结构圆形截面的中心，外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的顶角背离整个折纸结构圆形截面的中心。如图6所示，外层折纸三棱柱Ⅱ4的等腰三角形截面的顶角处的侧棱与外层折纸筒的内壁紧密贴合。共布置有n个外层折纸三棱柱Ⅱ4，外层折纸三棱柱Ⅱ4等腰三角形截面的底边所在的矩形折纸工作面和与其接触的内层折纸三棱柱5等腰三角形截面的底边所在的矩形折纸工作面全等且紧密贴合。

所述外层折纸三棱柱Ⅰ3的等腰三角形截面顶角处的侧棱和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ4/内层折纸三棱柱5的等腰三角形截面底角处的侧棱紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ3的等腰三角形截面底角处的侧棱和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ4的等腰三角形截面顶角处的侧棱以及外层折纸筒1的内壁紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ3的等腰三角形截面的腰所在的侧面和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ4的等腰三角形截面的腰所在的侧面全等且紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ3的数量亦为n个。接下来对各折纸三棱柱的边长进行计算。

如图7所示，设外层折纸筒圆形截面的圆心为o点，内层折纸三棱柱5的等腰三角形截面的三个顶点为o点、a点和b点，直线oa和直线ob的长度相等，直线ab的中点为e点。外层折纸三棱柱Ⅱ4的等腰三角形截面的三个顶点为c点、a点和b点，直线ca和直线cb的长度相等。外层折纸三棱柱Ⅰ3的等腰三角形截面的三个顶点为b点、c点和d点，直线bc和直线bd的长度相等，直线cd的中点为f点。c点和d点均位于外层折纸筒的圆形截面上。由几何关系可知，整个折纸结构圆形截面的中心o点至直线ab的垂直距离即直线oe的长度为：

c点至直线ab的垂直距离即直线ce的长度为：

直线ab的长度为：

直线ca和直线cb的长度相等，其长度为：

由几何关系可知，c点与d点之间的长度为：

由几何关系可知，直线bc和直线bd的长度相等，由于直线bc的长度根据上述步骤(5)求得，至此内层折纸三棱柱和外层折纸三棱柱的各段边长均已求得。

内层折纸三棱柱由一张矩形刚性折纸折叠而成，图中的虚线表示折痕，该矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。在实际施工过程中，为了满足施工要求，同时便于折纸三棱柱的安装，折叠成内层折纸三棱柱5的矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边的连接可以设置在不同的位置，如图8(a)和图8(b)。内层折纸三棱柱的矩形刚性折纸的长度L₂为：

外层折纸三棱柱Ⅱ4也是由一张矩形刚性折纸折叠而成，图中的虚线表示折痕，该矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。在实际施工过程中，为了满足施工要求，同时便于折纸三棱柱的安装，折叠成外层折纸三棱柱Ⅱ4的矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边的连接可以设置在不同的位置，如图9(a)和图9(b)。外层折纸三棱柱Ⅱ4的矩形刚性折纸的长度L₃为：

外层折纸三棱柱Ⅰ3也是由一张矩形刚性折纸折叠而成，图中的虚线表示折痕，该矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。在实际施工过程中，为了满足施工要求，同时便于折纸三棱柱的安装，折叠成外层折纸三棱柱Ⅰ3的矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边的连接可以设置在不同的位置，如图10(a)和图10(b)。外层折纸三棱柱Ⅰ3的矩形刚性折纸的长度L₄为：

外层折纸筒1也是由一张矩形刚性折纸折叠而成，将该矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。外层折纸筒的矩形刚性折纸的长度为2πr。

施工时，可先布置内层折纸三棱柱，再依次布置外层折纸三棱柱。外层折纸筒与折纸三棱柱的两侧端面接触处、以及相邻折纸三棱柱的两侧端面接触处均采用焊缝连接，防止外层折纸筒、折纸三棱柱之间产生相对错位。

其他同实施例1。

实施例3

如图12至图15所示为本实施例所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构。与实施例1不同的是，首先，外层折纸筒的截面形状与实施例1不同，本实施例中，外层折纸筒1的截面形状为正方形。其次，本实施例中折纸三棱柱的布置形式与实施例1不同。

本实施例中，折纸三棱柱2紧密填充在外层折纸筒1内，折纸三棱柱2与外层折纸筒1的接触面紧密贴合，相邻折纸三棱柱2之间的接触面紧密贴合。折纸三棱柱2的截面为全等的等腰直角三角形。设外层折纸筒1的一侧面分别与n个折纸三棱柱2紧密贴合，即有n个折纸三棱柱2等腰直角三角形截面的斜边所在的侧面与外层折纸筒1的一侧面紧密贴合，且n个折纸三棱柱将外层折纸筒正方形截面的侧边沿长度n等分。外层折纸筒内填充有数量为4n²的折纸三棱柱。

如图13所示，设外层折纸筒的正方形截面的边长为L₅，由几何关系可知，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱等腰直角三角形截面的斜边边长为

其直角边边长为

折纸三棱柱2由一张矩形刚性折纸折叠而成，图中的虚线表示折痕，将该矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。在实际施工过程中，为了满足施工要求，同时便于折纸三棱柱的安装，折叠成折纸三棱柱的矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边的连接可以设置在不同的位置，如图14(a)和图14(b)。折纸三棱柱的矩形刚性折纸的长度L₆为：

外层折纸筒1由一张矩形刚性折纸折叠而成，将该矩形刚性折纸沿长度方向平分为四段，图中的虚线表示折痕，将该矩形刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。外层折纸筒1的矩形刚性折纸的长度为4L₅。

其他同实施例1。

以上对本发明所提供的类似蜂窝填充型柱状折纸结构进行了详细介绍。本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以对本发明进行若干改进和修饰，这些改进和修饰也落入本发明权利要求的保护范围内。对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (5)

1.一种类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其特征在于：包括外层折纸筒和填充在外层折纸筒内的数个折纸三棱柱，外层折纸筒由矩形刚性折纸折叠而成，该矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，外层折纸筒的柱状空腔内紧密填充有数个折纸三棱柱；

折纸三棱柱由矩形刚性折纸折叠而成，折纸三棱柱的矩形刚性折纸沿高度方向的两侧边固定连接，折纸三棱柱与外层折纸筒之间的接触面紧密贴合，相邻折纸三棱柱之间的接触面紧密贴合；

所述折纸三棱柱和外层折纸筒两侧端面的接触处、以及各相邻折纸三棱柱两侧端面的接触处分别通过焊缝进行连接，对折纸三棱柱和外层折纸筒的位置进行初步的固定，防止折纸三棱柱、外层折纸筒之间在运输过程中产生相对错位。

2.根据权利要求1所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其特征在于：所述外层折纸筒的刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置；所述折纸三棱柱的刚性折纸沿整个折纸结构高度方向的两侧边通过焊接方式固定连接，焊缝沿整个折纸结构的高度通高布置。

3.根据权利要求1所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其特征在于：所述外层折纸筒的截面为正三角形，外层折纸筒内紧密填充有数个折纸三棱柱，折纸三棱柱的截面亦为正三角形，每个折纸三棱柱分别由一张矩形刚性折纸折叠而成，与外层折纸筒的一侧面紧密贴合的数个折纸三棱柱将外层折纸筒该侧的矩形折纸工作面沿长度等分；

设外层折纸筒正三角形截面的边长为L₁，与外层折纸筒的一侧面紧密贴合的折纸三棱柱有n个，n个折纸三棱柱将与其接触的外层折纸筒的一侧面沿长度n等分，折纸三棱柱的正三角形截面的边长为

位于外层折纸筒正三角形截面的顶点的顶层填充有一个折纸三棱柱，其下方的第二层填充有三个折纸三棱柱，下方的第三层填充有五个折纸三棱柱，最底层即第n层填充的折纸三棱柱的数量为2n-1，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱的数量为：

4.根据权利要求1所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其特征在于：所述外层折纸筒的截面形状为圆形，外层折纸筒呈圆筒状，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱绕整个折纸结构的中心轴径向对称分布，内部填充的折纸三棱柱包括内层折纸三棱柱和外层折纸三棱柱，外层折纸三棱柱位于外层折纸筒和内层折纸三棱柱之间的空腔内，内层折纸三棱柱的截面为全等的等腰三角形，设外层折纸筒的圆形截面的半径为r，内层折纸三棱柱等腰三角形截面的顶角处的顶点位于外层折纸筒圆形截面的圆心处；

设有n个内层折纸三棱柱，n个内层折纸三棱柱绕整个折纸结构的中心轴呈径向对称分布，将周角n等分，则内层折纸三棱柱等腰三角形截面的顶角为

n个内层折纸三棱柱组成一个正n边形棱柱，正n边形棱柱的截面为正n边形，设该正n边形的外接圆的半径为r₁，并且该外接圆的圆心与外层折纸筒圆形截面的圆心重合；

所述外层折纸三棱柱包括外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ，外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ依次间隔反向交错布置在内层折纸三棱柱和外层折纸筒之间的空腔内，外层折纸三棱柱Ⅰ和外层折纸三棱柱Ⅱ的截面分别为全等的等腰三角形，外层折纸三棱柱Ⅰ等腰三角形截面的顶角指向整个折纸结构圆形截面的中心，外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的顶角背离整个折纸结构圆形截面的中心，外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的顶角处的侧棱与外层折纸筒的内壁紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的底边所在的矩形折纸工作面和与其接触的内层折纸三棱柱等腰三角形截面的底边所在的矩形折纸工作面全等且紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅱ的数量为n个；

所述外层折纸三棱柱Ⅰ等腰三角形截面顶角处的侧棱和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ/内层折纸三棱柱的等腰三角形截面底角处的侧棱紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ的等腰三角形截面底角处的侧棱和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ的等腰三角形截面顶角处的侧棱以及外层折纸筒的内壁紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ等腰三角形截面的腰所在的侧面和与其相邻的外层折纸三棱柱Ⅱ等腰三角形截面的腰所在的侧面全等且紧密贴合，外层折纸三棱柱Ⅰ的数量为n个；

设外层折纸筒圆形截面的圆心为o点，内层折纸三棱柱等腰三角形截面的三个顶点为o点、a点和b点，直线oa和直线ob的长度相等，直线ab的中点为e点，外层折纸三棱柱Ⅱ的等腰三角形截面的三个顶点为c点、a点和b点，直线ca和直线cb的长度相等，外层折纸三棱柱Ⅰ的等腰三角形截面的三个顶点为b点、c点和d点，直线bc和直线bd的长度相等，直线cd的中点为f点，c点和d点均位于外层折纸筒的圆形截面上，整个折纸结构圆形截面的中心o点至直线ab的垂直距离即直线oe的长度为：

c点至直线ab的垂直距离即直线ce的长度为：

直线ab的长度为：

直线ca和直线cb的长度相等，其长度为：

c点与d点之间的长度为：

直线bc和直线bd的长度相等；

所述内层折纸三棱柱的矩形刚性折纸的长度L₂为：

外层折纸三棱柱Ⅱ的矩形刚性折纸的长度L₃为：

外层折纸三棱柱Ⅰ的矩形刚性折纸的长度L₄为：

5.根据权利要求1所述的类似蜂窝填充型柱状折纸结构，其特征在于：所述外层折纸筒的截面形状为正方形，内部填充的折纸三棱柱的截面为等腰直角三角形，设外层折纸筒的一侧面分别与n个折纸三棱柱等腰直角三角形截面的斜边所在的侧面紧密贴合，n个折纸三棱柱将外层折纸筒正方形截面的侧边沿长度n等分，外层折纸筒内填充有数量为4n²的折纸三棱柱；

设外层折纸筒正方形截面的边长为L₅，外层折纸筒内填充的折纸三棱柱等腰直角三角形截面的斜边边长为

其直角边边长为

所述折纸三棱柱由矩形刚性折纸折叠而成，折纸三棱柱的矩形刚性折纸的长度L₆为：

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