專利名稱：垂四面體建筑結構體系的制作方法
所屬領域本發(fā)明屬于一種幾何建筑結構，尤其是一種垂四面體建筑結構體系。
背景技術：
在建筑結構體系中，結構力學原理是工程建筑的基石。隨著經濟的發(fā)展和科學技術的進步，各國充分認識到了基礎科學研究的重要意義。從建筑結構來講，對于形成整個結構的面、線、點的精確度、幾何結構精準度的要求越來越高。而目前，各種建筑結構局限于簡單的幾何圖形(正立體幾何圖形)的特性研究，對常規(guī)的正立體幾何結構有了充分的認識，也可以利用這種簡單的立體幾何圖形來實施設計，但對于非正立體幾何圖形的特性和功能的基礎研究僅僅處于理論研究的初級階段，更談不上具體的工業(yè)化設計了。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種特殊建筑結構體系，它是利用非正立體幾何圖形的特性、尤其是垂四面體的特性而實現(xiàn)的，該垂四面體結構所構成的建筑結構體系性能穩(wěn)固，結構穩(wěn)定。
本發(fā)明所述的垂四面體為頂端與對面三角形垂心連線垂直于該三角形的六棱四面體結構，這種垂四面體所構成的垂四面體結構有以下13個特征1.同一頂端的三條棱的相鄰的三個角的銳、直、鈍的角類型相同；2.相對的棱為立體垂直；3.同一棱的垂足重和；4.頂端與對面三角形垂心的連線分別垂直于垂心所在的三角形；5.頂垂線交于一點(垂拔交點)；6.頂端與對面三角形垂心的連線的交點與各三角形的三個頂點分別組成四個新的垂四面體，它們相對的原垂四面體的棱和頂端分別是它們的頂端與對面三角形垂心的連線和連線的交點；7.相對的棱的中點的連線(對棱線)相等；8.相對的棱的中點的連線(對棱線)相交于一點；9.相對的棱的中點的連線(對棱線)的交點平分各連線；
10.相對的棱的中點的連線的交點是該垂四面體的重心；11.頂垂線的交點(垂拔交點)、各對棱線中點連線的交點(重心)以及該垂四面體的外接球心在一條直線上即各頂端與對面三角形垂心的連線所構成的頂垂線的交點、各相對的棱的中點的連線(即對棱線)的交點和各三角形外接圓圓心上的立體垂線的交點即該垂四面體外接球心三點在一條直線上；12.各相對的棱的中點的連線(即對棱線)的交點(重心)，平分各頂端與對面三角形垂心所構成的垂拔交點和三角形外接圓心上的立體垂線的交點的連線；13.垂四面體二十四點共球，即棱的中點、棱上的垂足、三角形垂心與頂點連線的中點共二十四點，在以重心為球心、對棱線為直徑的同一球面上。
本發(fā)明根據(jù)上述特征所實現(xiàn)的技術內容是這樣的垂四面體的頂端向底面三角形所引出的頂垂線或底面三角形的垂心為建筑結構的支撐柱或支撐點，各對棱線在垂四面體內的交點為建筑結構的應力結點。
垂四面體的結構框架可安裝一球體，該球體是以垂四面體相對的各棱的中點連線的交點為球心、以對棱線的中點連線為直徑所構成的球體；垂四面體所有的中線、垂線等及各棱的性能連線均可為預應力鋼筋、結構套管，性能連線的結點、連線與各棱的交點均可為建筑構架或建筑單元；所述的交點或者應力結點均為各建筑構件的交匯點。
本發(fā)明的有益之處在于通過垂四面體的棱、各棱的不同性質的連線以及中點、交點的自身特性、關系特性，如垂足、垂拔交點、重心、共球等，可以在進行建筑結構中予以體現(xiàn)。這樣所實現(xiàn)的建筑結構有以下優(yōu)勢1.頂端與對面三角形所構成的頂垂線可以作為建筑結構的重心結點，可使整體結構更加穩(wěn)固，不易動搖；2.各面的三角形(共四個三角形)的垂線的交點以及該交點與對面頂端連線的交點(垂拔交點)這五個點可以作為建筑結構的互通結點，增強整個結構的穩(wěn)定性；3.共球球面上的二十四個結點位置均在垂四面體的結構層面上，使用這些結點不會影響整個結構的穩(wěn)固；4.重心平分垂拔交點和外接球球心的連線，可以作為整個結構體系的中樞。
5.本發(fā)明的應用領域為建筑結構方面，互通性、穩(wěn)定性、結構力學特性十分可靠，是建筑結構領域的全新應用理念，適用于三角形藝術建筑、立體三角支架為基礎的球形建筑、垂塔、大型互通游樂建筑、多功能結構化立體建筑等。


圖1為本發(fā)明的結構示意簡圖。
具體實施例方式
參見圖1的本結構體系的結構示意簡圖。垂四面體ABCD為頂端與對面三角形垂心連線垂直于該三角形的六棱四面體結構，頂端A對平面BDC的垂線為AH，垂心為H，其他頂端的垂心分別為E、F、G，各個垂線的交點為垂拔交點I。每一面的三角形的外接圓心的外拔垂線分別為JN、KN、LN、MN，這些外拔垂線的交點為垂四面體的外接球心。各棱的中點為2、3、5、7、10、12，其所形成的對棱線(2-7、3-10、5-12)的交點即為重心O，點O平分線段IN，六條邊的垂足為1、4、6、8、9、11，垂心與各頂點連線的中點為13、14、15、16、17、18、19、20、21、22、23、24，本實施例中的數(shù)字1～24均為以點O為球心、以各對棱線的中心連線為直徑的共球球體球面上的點。在應用本結構體系時，如果不需要把上述的二十四點作為球面上的點，也可以增大或縮小直徑。
在工業(yè)應用本結構體系過程中，垂四面體的頂端的垂線或垂心為建筑結構的支撐柱或點，相對各對棱線的中點連線在垂四面體內的交點為建筑結構的應力結點(重心)，垂四面體所有的中線、垂線等各棱的性能連線均可為預應力鋼筋、結構套管，性能連線的結點、連線與各棱的交點均可為建筑構架或建筑單元。本實施例所述的交點或者應力結點均為各建筑構件的交匯點。
以立體游樂建筑這樣一個具體的事例說明如下六棱體的六條棱作為結構支撐，其頂垂線作為內部建筑的支撐主柱，或者以該垂心為主支撐點，下安裝一臺座。各種功能連線可以是各種連通的支撐套管，功能連線的交點(結點)作為一游樂中轉間，該結點四通八達，是交通的樞紐關口。結構體系的共球球體上的二十四點的某些點作為目的點，指揮臺的建筑單元可以設置在ION線段上。
權利要求
1.一種垂四面體建筑結構體系，其特征在于垂四面體的頂端向底面三角形所引出的頂垂線或底面三角形的垂心為建筑結構的支撐柱或支撐點，各對棱線在垂四面體內的交點為建筑結構的應力結點。
2.根據(jù)權利要求1所述的垂四面體建筑結構體系，其特征在于垂四面體的結構框架可安裝一球體，該球體是以垂四面體對棱線的交點為球心、以對棱線為直徑所構成的球體。
3.根據(jù)權利要求1所述的垂四面體建筑結構體系，其特征在于垂四面體所有的中線、垂線等以及各棱的性能連線均可為預應力鋼筋、結構套管，性能連線的結點、連線與各棱的交點均可為建筑構架或建筑單元。
4.根據(jù)權利要求1、2、3所述的垂四面體建筑結構體系，其特征在于所述的交點或者應力結點均為各建筑構件的交匯點。
全文摘要
本發(fā)明屬于一種垂四面體建筑結構體系。主要特點是垂四面體的頂端的垂線或垂心為建筑結構的支撐柱或支撐點，對棱線在垂四面體內的交點為建筑結構的應力結點。本發(fā)明的應用領域為建筑結構方面，互通性、穩(wěn)定性、結構力學特性十分可靠，是建筑結構領域的全新應用理念，適用于三角形藝術建筑、立體三角支架為基礎的球形建筑、垂塔、大型互通游樂建筑、多功能結構化立體建筑等。
文檔編號E04B1/00GK1609360SQ20031010667
公開日2005年4月27日 申請日期2003年10月20日 優(yōu)先權日2003年10月20日
發(fā)明者朱笛 申請人:朱笛