基于泡沫理論的多面體空間結(jié)構(gòu)幾何構(gòu)成的研究.pdf

1、多面體空間結(jié)構(gòu)是一種全新的空間結(jié)構(gòu)，與傳統(tǒng)的大跨度結(jié)構(gòu)相比，它具有構(gòu)成簡單、重復性高、節(jié)點種類少、匯交桿件少，結(jié)構(gòu)承載、抗震、延性好等顯著特點。它提供了一種創(chuàng)新的結(jié)構(gòu)構(gòu)成思路，具有非常廣泛的應(yīng)用前景，它即融于傳統(tǒng)的空間結(jié)構(gòu)形式，又因其多面體自生成的仿生特點和多面體單元直接參與受力的力學特性而自成體系。北京奧運會游泳中心“水立方”首次大規(guī)模采用多面體空間結(jié)構(gòu)，不僅擁有完美的建筑外觀，同時結(jié)構(gòu)方面也具有抗震延性好等優(yōu)點。但是國內(nèi)外目前針對多

2、面體空間結(jié)構(gòu)這種新型結(jié)構(gòu)形式的研究尚不多見，基于上述優(yōu)點，多面體空間結(jié)構(gòu)的研究越來越受到學術(shù)界的重視。
　　本文首先從泡沫物理學理論出發(fā)，在自然界仿生學、化學中的微觀晶體、幾何學多面體等各個領(lǐng)域，尋找出幾種最基本的形狀規(guī)則且容易組合的多面體單元結(jié)構(gòu)，對其進行幾何構(gòu)成方面的研究，找出各種幾何單元體的構(gòu)成規(guī)律，得出正多面體面數(shù)越多占用其外接球空間不一定越大的結(jié)論，以及對富勒烯的研究得到一些普遍性規(guī)律。
　　對具有兩個形狀控制參數(shù)

3、的結(jié)構(gòu)單元體（蜂巢結(jié)構(gòu)和延長菱形十二面體結(jié)構(gòu)）進行幾何構(gòu)成分析，提出“胖高比”概念，構(gòu)造結(jié)構(gòu)總桿長與體積的函數(shù)關(guān)系，將“胖高比”引入函數(shù)關(guān)系式中，通過分析可以得到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)桿長情況以及極限情況，同時也給出了“胖高比”的合理取值范圍，以及通過桿長種類和形狀控制參數(shù)的關(guān)系，可以進一步優(yōu)化單元體結(jié)構(gòu)。
　　通過求出個單元體的頂點坐標，采用AUTO LISP程序?qū)λx出的單元結(jié)構(gòu)進行編程，實現(xiàn)在AUTOCAD中調(diào)入命令后，只要輸入形狀控制