基于泡沫理論的多面體空間結構幾何構成的研究.pdf

1、多面體空間結構是一種全新的空間結構，與傳統(tǒng)的大跨度結構相比，它具有構成簡單、重復性高、節(jié)點種類少、匯交桿件少，結構承載、抗震、延性好等顯著特點。它提供了一種創(chuàng)新的結構構成思路，具有非常廣泛的應用前景，它即融于傳統(tǒng)的空間結構形式，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構，不僅擁有完美的建筑外觀，同時結構方面也具有抗震延性好等優(yōu)點。但是國內外目前針對多

2、面體空間結構這種新型結構形式的研究尚不多見，基于上述優(yōu)點，多面體空間結構的研究越來越受到學術界的重視。
　　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構，對其進行幾何構成方面的研究，找出各種幾何單元體的構成規(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、的結構單元體（蜂巢結構和延長菱形十二面體結構）進行幾何構成分析，提出“胖高比”概念，構造結構總桿長與體積的函數(shù)關系，將“胖高比”引入函數(shù)關系式中，通過分析可以得到結構的最優(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)的關系，可以進一步優(yōu)化單元體結構。
　　通過求出個單元體的頂點坐標，采用AUTO LISP程序對所選出的單元結構進行編程，實現(xiàn)在AUTOCAD中調入命令后，只要輸入形狀控制