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(jiǎn)單、重復(fù)性高、節(jié)點(diǎn)種類少、匯交桿件少，結(jié)構(gòu)承載、抗震、延性好等顯著特點(diǎn)。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(diǎn)和多面體單元直接參與受力的力學(xué)特性而自成體系。北京奧運(yùn)會(huì)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(shí)結(jié)構(gòu)方面也具有抗震延性好等優(yōu)點(diǎn)。但是國(guó)內(nèi)外目前針對(duì)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(diǎn)，多面體空間結(jié)構(gòu)的研究越來(lái)越受到學(xué)術(shù)界的重視。
　　本文首先從泡沫物理學(xué)理論出發(fā)，在自然界仿生學(xué)、化學(xué)中的微觀晶體、幾何學(xué)多面體等各個(gè)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(duì)其進(jìn)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(duì)富勒烯的研究得到一些普遍性規(guī)律。
　　對(duì)具有兩個(gè)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(zhǎng)菱形十二面體結(jié)構(gòu)）進(jìn)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(zhǎng)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(guò)分析可以得到結(jié)構(gòu)的最優(yōu)桿長(zhǎng)情況以及極限情況，同時(shí)也給出了“胖高比”的合理取值范圍，以及通過(guò)桿長(zhǎng)種類和形狀控制參數(shù)的關(guān)系，可以進(jìn)一步優(yōu)化單元體結(jié)構(gòu)。
　　通過(guò)求出個(gè)單元體的頂點(diǎn)坐標(biāo)，采用AUTO LISP程序?qū)λx出的單元結(jié)構(gòu)進(jìn)行編程，實(shí)現(xiàn)在AUTOCAD中調(diào)入命令后，只要輸入形狀控制