[19]
中华人民共和国专利局
[12]发明专利申请公开说明书
[11]公开号CN 1140479A [43]公开日1997年1月15日
[21]申请号95191596.7[22]申请日95.10.20
[30]优先权
[32]94.11.14 [33]US [31]08/338,408
[32]95.03.08 [33]US [31]08/399,048
[86]国际申请PCT/US95/13614 1995.10.20
[87]国际公布WO96/15333 EN 1996.05.23
[85]进入国家阶段日期1996.08.13[71]申请人查尔斯·R·欧文斯
地址美国弗吉尼亚州
[72]发明人查尔斯·R·欧文斯
[74]专利代理机构中国国际贸易促进委员会专利商标事务所代理人马江立
[51]Int.CI 6E04B 1/19
权利要求书 3 页 说明书 12 页 附图 6 页
[54]发明名称
[57]摘要
而构成的结构框架能使施加在框架上的应力转向从
而使拉力极少发展并最大程度地使应力分解成为压
力。该框架是由多个单元方块构成的，每一个单元
方块具有十二个等长的支杆(12)排列成一个立方体
的边和八个另外的等长支杆(14)分别从立方体的每
一个角上伸出。八个向外伸出的支杆(14)中每一个
都与它所连接的立方体三个边支杆(12)中的每一个
形成相等的角度。这些向外伸出的支杆(14)的外端
(14E)是这样连接在一起的，使四个这样的支杆外
端(14E)连接成为一个组，许多这样的组连接成为
这些单元方块(10)的网络，从而构成结构框架。
95191596.7权 利 要 求 书第1/3页 1.一种结构框架，它包括：
多个间隔开的四轴体结构，所说四轴体结构具有四个从一公共原点伸出的支杆，在每一个所说四轴体结构内的每一个支杆都有一个端点， 八个相邻的所说四轴体结构的所说支杆的所说端点构成第一组八个点，有多个所说第一组的点，
所说第一组的八个端点中的每一个端点通过一个预定的结构互相连接，
所说预定结构的包络面包含着在所说结构框架中的第二组预定点中的一个点，所说第二组的点中的每一个点都与所说第二组的点中的十二个并且只有十二个相邻点间隔开相等的距离。
2.按照权利要求1的结构框架，其特征为，所说预定的连接结构为一组互连的支杆，所说互连支杆中的每一个支杆都与所说四轴体结构中的一个分开的结构的支杆的端点连接。
3.按照权利要求1的结构框架，其特征为，每一个所说四轴体结构的支杆都与三个连接的四轴体结构支杆中的每一个支杆形成基本上为109.47°的角度。
4.按照权利要求2的结构框架，其特征为，每一个所说四轴体结构的支杆都与三个连接的四轴体结构支杆中的每一个支杆形成基本上为109.47°的角度。
5.按照权利要求1的结构框架，其特征为，每一个所说四轴体结构支杆的长度都基本相等，从而构成一个四轴体。
6.按照权利要求3的结构框架，其特征为每一个所说四轴体结构的支杆的长度都基本相等，从而构成一个四轴体。
7.按照权利要求4的结构框架，其特征为每一个所说四轴体结构的支杆的长度都基本相等，从而构成一个四轴体。
8.按照权利要求2的结构框架，其特征为，所说预定的连接结凸为立方体框架。
9.按照权利要求4的结构框架，其特征为，所说预定的连接结构为立方体框架。
10.按照权利要求7的结构框架，其特征为，所说预定的连接结构为立方体框架。
11.一种结构框架，它包括：
多个互连的四轴体框架和立方体框架，每一四轴体框架具有四个从一公共原点伸出的支杆，每一立方体框架具有十二个边支杆，所说立方体框架和四轴体框架的所有支杆都基本上相等， 所说立方体框架和四轴体框架都这样互连，即将每一个四轴体支杆的外端连接到立方体框架的角上，并将每一个立方体框架的角连接到四轴体支杆的外端上，
从而每一个四轴体框架有四个支杆从其中心点上伸出，而每一个立方体框架有四个支杆从其角上伸出，
从而由每一个立方体框架的中心点确定一组点，所说一组点中的每一点都与所说一组点中的十二个并且只有十二个相邻点间隔开相等的距离。
12.一种结构框架用的结构单元，包括：
一个具有八个角和十二个支杆的立方体框架，和
八个向外伸出的支杆，每一个支杆都从所说八个角中一个分开的角向外伸出，每一个所说向外伸出的支杆都有一个外端。
13.按照权利要求12的结构单元，其特征为，每一个所说十二个支杆都具有相等的长度。
14.按照权利要求12的结构单元，其特征为，每一个所说向外伸出的支杆和与它连接的三个立方体支杆之间的角度都相等。
15.按照权利要求14的结构单元，其特征为，每一个所说十二个支杆都具有相等的长度。
16.一种结构框架，它包括：
多个权利要求12中的所述的结构单元，每一个所说向外伸出的支杆的每一个外端被连接到所说向外伸出的支杆的另外三个外端上。
17.制造一种结构框架的方法，它包括下列步骤：
选择一组具有合适强度并且尺寸基本相等的支杆， 用所说支杆组制出一组单元方块，每一个单元方块具有十二个立方体支杆和八个从立方体支杆的八个角的每一个角上向外伸出的斜角支杆，每一个所说八个向外伸出的支杆都有一个外端， 装配所说单元方块组，办法是连接四个分开的单元方块的一个向外伸出的支杆的所说外端，使从每一个单元方块的每一个角上的向外伸出的支杆与另外三个相邻单元方块的三个向外伸出的支杆形成一个四轴体。
18.制造一种结构框架的方法，它包括：
选择一组合适而基本相等的结构支杆，
将所说支杆的第一亚组连接成为一组立方体框架， 将所说支杆的第二亚组连接成为一组四轴体框架，四轴体框架的数目大约为立方体框架的两倍，
将每一个四轴体框架的每一个支杆的端点连接到立方体框架的一个角上并将立方体框架的每一角连接到四轴体框架的一个端点上。
19.制造一种结构框架的方法，它包括：
选择一组合适而基本相等的结构支杆，
将第一组所说支杆装配成为一组四轴体结构，
将第二组所说支杆装配成为具有八个预定角点的第二组预定结构，
将八个分开的所说四轴体结构的支杆的外端连接到每一个所说第二组结构的所说八个角点上，所说连接步骤包括将每一个四轴体支杆外端连接到所说第二组结构中一个结构的一个角点上。
95191596.7说 明 书第1/12页
结构框架
有关本申请的引用文件
本申请是1994年11月14日提出的序号为08/338,408、题为“应力调整结构”的专利申请的部分继续申请。
本发明的背景
本发明一般地涉及如同载荷支承框架和桁架那样的结构，更具体点说涉及那些能在可安全承载的应力和结构所需材料量之间作出更好权衡的结构。
提高强度对重量比是大多数设计追求的目标，这些设计中包括Richard Buckminster Fuller所提出和构造的许多设计。使用承载框架和桁架时，在大多数情况下，失败的发生是由于拉力方面的失败而不是由于压力方面。即使原来施加的载荷在材料内引起压应力，但该应力在材料内经过方向上的分解就会引出拉应力。例如一个承受载荷的拱顶会趋向下垂，以致在构成拱顶的桁架内引起拉应力，由于拉应力的失败而导致失败。人们曾用很多注意力来发展具有高抗拉强度的材料，以使用在载荷支承结构上，利用这些材料的抗拉强度，使施加的载荷至少有一部分可由这些拉力件内产生的拉应力来分解。这样一种方法曾在1967年授于Buckminster Fuller的美国专利3,354,591号中概要地说明过。该结构的一个较新的改进曾在1980年颁发的美国专利4,207,715号中描述过。这种拉力件和压力件结合的结构也曾在1987年颁发的美国专利4,711,062号中公开过。 简要说明
本发明为一由多个支杆组成的框架式结构。每一支杆理想上具有相等的长度，并被配置成为这样的形式，使施加在结构上的应力在结构中被分解时能产生最小的拉应力。这些成组的支杆可被分析成为多个互相连接的成组的结构单元(组件块)。这些在互连时构成本发明的框架的结构单元可用三种不同的方式去观察。即根据人们把构成本发明框架的成组支杆断开的地方，人们可以把结构单元
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