CN118265833A - 模块式骨架构造以及用于它的单位模块 - Google Patents

Abstract

本发明提供模块式骨架构造及用于它的单位模块，在组合单位模块而形成桁架构造物时，不使用单位模块以外的连接部件，仅组合单位模块即可，且通过在内部形成互补的四棱锥区域等，能够组装成稳定的桁架构造，利用桁架构造能够相对于屋顶或地板等水平框架以直角结合的方式形成墙壁等垂直框架。是建造成为立体桁架构造的单位架构的单位模块，将单位模块相互接合而构筑立体桁架构造物的模块式骨架构造，单位模块由具有细长接合面2的框构件3形成正四面体或正八面体的棱线部分，将具有细长接合面2的框构件3的端部连结，组装成为正四面体状架构的四模块1或为正八面体状架构的八模块，将具有细长接合面2的框构件3彼此以细长接合面2接合而作为单位模块的四模块1或八模块相互连结，形成立体桁架构造物。

Description

模块式骨架构造以及用于它的单位模块

技术领域

本发明涉及使用了立体桁架的构造物的模块式骨架构造以及用于该模块式骨架构造的单位模块。

背景技术

利用将单一形状的部件组合成正四面体或正八面体而成的立体桁架的模块构成构造物的屋顶、侧壁等的桁架构造体，仅由形状的部件构成，因此能够简化部件的管理、施工流程，并且能够通过部件的模块式来实现施工作业的高效化。

例如，下述专利文献是由理查德·巴克明斯特·富勒(Richard BuckminsterFuller)氏提出的，公开了利用将单一形状的部件组合成正四面体或正八面体的立体桁架的模块构成构造物的屋顶、侧壁等的八角桁架(Octet truss，八面体桁架)构造。

专利文献1：美国专利第2986241号说明书

在该专利文献1中，对成为平面状或层状的矢量平衡体那样的构造即八角桁架构造进行了叙述，表示了形成图43、图44所示那样的B-36轰炸机的停机坞的屋顶和壁的例子。

此外，关于八角桁架构造，现有技术提出了很多方案，利用接头(连结部件)结合框架(弦杆，chord member)来制造成为立体桁架构造的单位架构的四面体架构，将四面体架构相互接合来构筑立体桁架构造物的内容在下述专利文献中有其例子。

专利文献2：日本专利第4431805号公报

专利文献3：日本专利第4709982号公报

为了组合单一形状的部件而形成立体桁架构造物，模块(单元)化成是重要因素，但在上述专利文献1中，表示了代替压杆(Strut)模块而构筑了图41所示的片模块的八角桁架构造的例子。八角桁架构造是由正四面体状架构区域和正八面体状架构区域构成、使其任一方成为互补的空间区域的桁架构造。

片模块可以是如图40所示的凸缘40从一个边缘延伸的铝薄片39，但从其一端延伸的凸缘41和42从另外两个边缘以适当的角度延伸，并且横放在框架***的八面体和四面体的面上。

凸缘41朝向片的上方和外侧方向，凸缘42朝向下方和外侧。

图42的桁架的八面体之一组装有4片铝片39。

下述专利文献4的构造物的单元式骨架构造及骨架部件单元提案了通过将矢量平衡体形桁架作为基本模块，能够在内部确保较大的空间。

专利文献4：日本专利4889020号公报

在专利文献4中，使由相同长度的骨架部件构成的多个矢量平衡体形桁架的单元每两个单元在任一个侧面相对、将相对的侧面的底边和顶边的对应的四个节点分别由与骨架部件A相同长度的连结部件B架设并接合，并且将相对的侧面的三角形对的对应节点相互接合而在侧面方向上连结。

根据该专利文献4，由于在连结的矢量平衡体形桁架的侧面间形成有四棱锥桁架，因此能够将单一且不稳定的矢量平衡体形桁架的单元组装成稳定的桁架构造。

另外，由于将切掉了立方体(正六面体)的各顶点的形状的矢量平衡体形桁架作为基本单元，因此能够在各桁架构造的内部确保比较大的立方体的内部空间。

发明内容

发明要解决的技术问题

在上述专利文献1中，在图40所示的模块中，片的凸缘的片角度不统一，根据其使用部位而适当变化，并非全部为相同的部件。另外，图41的桁架的八面体组装有4个铝片39，但难以将该八面体作为单一的模块来构建桁架构造物。

另外，在专利文献1的桁架构造物中，如图43、图44所示，为了形成由形成三角形的桁架构成的屋顶、壁以及地板的框组，相对于屋顶，壁倾斜地形成。

上述专利文献4的构造物的单元式骨架构造及骨架部件单元为了组合多个矢量平衡体形桁架的单元而形成立体桁架构造，需要利用与骨架部件A相同长度的连结部件B进行架设并接合这样的2种部件的组合。

本发明的目的在于消除上述现有例的不良情况，提供一种模块式骨架构造和用于该模块式骨架构造的单位模块，在组合单位模块而形成桁架构造物时，能够不使用单位模块以外的连接部件地、仅通过单位模块的组合实现，而且，能够通过在内部形成互补(相互补充)的四棱锥区域等而组装成为稳定的桁架构造，并且能够通过桁架构造相对于屋顶或地板等水平的框架以直角结合的方式形成墙壁等垂直的框架。

用于解决课题的手段

为了实现上述目的，在本发明的要点在于，作为模块式骨架构造，第一要点是建造成为立体桁架构造的单位架构的单位模块，将单位模块相互接合而构筑立体桁架构造物的模块式骨架构造，

单位模块中，正四面体或正八面体的棱线部分由具有细长接合面的框架形成，是将这些具有细长接合面的框架的端部连结，建造成为立体桁架构造的单位架构的单位模块，将单位模块相互接合而构筑立体桁架构造物的模块式骨架构造，

单位模块组装成作为正四面体状架构的四模块或作为正八面体状架构的八模块，其中，正四面体或正八面体的棱线部分由具有细长接合面的框构件(frame)形成，将这些具有细长接合面的框构件的端部连结，框构件的细长接合面形成为将正四面体或正八面体的棱线平面地切削而得的面，以与从模块的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定所述细长接合面的朝向，

使具有细长接合面的框构件彼此以细长接合面接合，将作为单位模块的四模块或八模块彼此相互连结而形成立体桁架构造物。

第二要点在于，立体桁架构造物是由正四面体状架构区域和正八面体状架构区域构成的、使其中任一方成为互补的空间区域的八角桁架构造。

第三要点在于，在由四模块组装的立体桁架构造物中，使四模块彼此的具有细长接合面的框构件彼此以细长接合面接合的结合结果是，在立体桁架构造物的内部构成互补的四棱锥状桁架架构区域。

第四要点在于，在由八模块组装的立体桁架构造物中，使八模块彼此的具有细长接合面的框构件彼此以细长接合面接合的结合结果是，在立体桁架构造物的内部构成互补的正四面体状架构区域。

第五要点在于，八模块通过将两个四模块相互连结，增加相互平行的具有√2长度的框构件而形成，通过将该八模块相互连结，构成由具有√2长度的框构件形成的互补的四面体状架构区域。

第六要点在于，单位模块彼此的结合通过具有细长接合面的框构件彼此的相互固定来进行。

第七要点在于，单位模块彼此的结合通过接头部件的相互固定来进行。

第八要点在于，单位模块彼此的结合通过具有细长接合面的框构件彼此的固定和接头部件的相互固定这两者来进行。

第九要点在于，单位模块彼此的结合通过在细长接合面形成凹凸，利用基于该凹凸的半接榫的接合来进行。

第十要点在于，利用节点板将单位模块的接头彼此的集合部位覆盖并连结，从而加强单位模块间的接合。

第十一要点在于，节点板由圆盘板形成。

第十二要点在于，外周部的单位模块的接头彼此的集合部位被折弯90°的圆盘板覆盖并连结，以加强单位模块间的接合。

作为在模块式骨架构造中使用的单位模块，第一要点在于，设想为正四面体，成为正四面体的棱线部分的框构件由具有细长接合面的部件形成，这些具有细长接合面的部件为相同的长度，将其端部连结而组装成作为正四面体状架构的四模块，其中，框构件的细长接合面为平面地切削正四面体或正八面体的棱线而得到的面，以与从模块的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定所述细长接合面的朝向。

第二要点在于，设想为正八面体，成为正八面体的棱线部分的框构件由具有细长接合面的部件形成，这些具有细长接合面的部件为相同的长度，将其端部连结而组装成作为正八面体状架构的八模块，其中，框构件的细长接合面为平面地切削正四面体或正八面体的棱线而得到的面，以与从模块的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定所述细长接合面的朝向。

第三要点在于，设想为正四面体，成为正四面体的棱线部分的框构件由具有细长接合面的部件形成，这些具有细长接合面的部件为相同的长度，将2个连结其端部而组装的作为正四面体状架构的四模块相互连结，并增加相互并行的具有√2长度的框构件而组装成作为正八面体状架构的八模块。

第四要点在于，具有细长接合面的框构件端部通过接头部件连结。第五要点在于，具有细长接合面的框构件选自平板、中空管件、H形等其它型钢、角钢件、槽钢件中的任一种。

第六要点在于，接头部件将3个向具有细长接合面的框构件接合的接合片部在俯视时彼此间以120°或90°的开度展开，这些接合片部在顶板或侧板相互连结。

根据技术方案1记载的本发明，为了构筑能够块状地使用的单位模块，并将该单位模块以构筑立体桁架构造物的方式进行组合，能够通过使成为正四面体或八面体的棱线部分的框构件以使具有细长接合面的部件的细长接合面接合来进行，因此，特别是，能够不使用单位模块以外的部件作为连结部件，而仅通过单位模块的组合来构筑立体桁架构造物，能够以较少的工时简单且迅速地进行组装，而且，由于能够仅通过单位模块的组合来形成，因此能够提高预制化。

进而，在组合单位模块时，成为正四面体或八面体的棱线部分的框构件相互重叠而变成双重结构，因此强度增加，如果其为立体桁架构造物的倾斜构件的部分，则立体桁架构造物自身变得牢固。

另外，各单位模块通过对成为棱线部分的框构件使细长接合面接合来进行组装，由此不仅在侧面方向上而且在上下方向上也能够层叠模块来组装多层的稳定桁架构造。

进而，通过简单地使单位模块相连，能够构筑形状可变的稳定桁架构造，因此能够容易地应对构筑后的规格变更、空间变化的要求。

根据所需的单位模块空间的数量，能够应用于从塑料大棚、小屋、避难所等小规模的组装式构造物至大楼等大规模构造物的各种模块空间构造物。

由于能够仅通过单位模块的组合来构筑构造物的骨架，因此部件的制作、管理容易，即使在组装时，只要将相同形状的模块以相同模式连结即可，因此能够实现施工的高效化、成本降低。

另外，在使作为地面、墙壁的四模块的组合水平或垂直展开而作为立体桁架构造物的情况下，地面部分与墙壁部分的结合成为上述水平或垂直且在正交方向上排列的框架彼此的接合，能够将作为地面、墙壁的立体桁架构造物成直角地组装，能够形成相对于地面呈直角立起(或下降)的墙壁。

根据技术方案2记载的本发明，作为模块式骨架构造，是具有正四面体状架构区域和正八面体状架构区域的八角桁架构造(Octet truss，八面体桁架)，正四面体状架构区域和正八面体状架构区域的任一方形成互补的空间区域，因此能够仅通过四模块组装稳定的桁架构造。

根据技术方案3记载的本发明，将作为正四面体状架构的四模块通过使2个棱线部分的框构件以具有细长接合面的部件的细长接合面接合来形成时，该细长接合面重叠的框构件成为倾斜构件，另一方面，其他框构件以细长接合面朝向外侧的方式水平或垂直地在正交方向上排列。若将其进一步组合，则在立体桁架构造物的内部构成互补的四棱锥状桁架架构区域。

像这样，在单位模块为四模块的情况下，四模块在前后、左右组装时，在单位模块的侧面间构成互补的四棱锥状桁架架构区域，或者构成使互补的四棱锥状桁架架构区域合体而成的八角桁架构造，仅通过四模块就能够组装稳定的桁架构造。

根据技术方案4记载的本发明，在单位模块为八模块的情况下，当组装八模块时，构成在单位模块的侧面间构成互补的正四面体状架构区域的四桁架空间，能够仅通过四模块组装稳定的桁架构造。

根据技术方案5和技术方案15记载的本发明，通过使用两个四模块形成八模块，并增加相互并行的具有√2长度的框构件，将形成的八模块相互连结，能够构成互补的具有√2长度的四面体状架构区域。

根据技术方案6～技术方案8记载的本发明，能够选择单位模块彼此的结合是通过具有长接合面的框构件彼此的相互固定、还是通过接头部件的相互固定、还是通过具有细长接合面的框构件彼此的固定以及接头部件的相互固定这两者，在任一情况下，均能够使成为正四面体或八面体的棱线部分的框构件以具有细长接合面的部件的细长接合面接合来进行结合，因此能够进行牢固的结合。

根据技术方案9记载的本发明，通过在细长接合面形成凹凸，并利用基于该凹凸的半接榫进行接合，使细长接合面接合而将单位模块彼此相互连结，能够实现牢固的结合。

根据技术方案(10)～(12)记载的本发明，能够利用节点板在接头部件彼此之间加强单位模块间的接合。另外，节点板由圆盘板形成，由此能够利用一块节点板加强四个单位模块的接合。而且，外周部的单位模块的接头彼此的集合部位由折弯90°的圆盘板覆盖并连结，能够加强单位模块间的接合。

根据技术方案13记载的本发明，作为正四面体状架构的四模块能够通过仅组装相同长度的部件而形成，能够以较少的部件件数价廉地制作。

根据技术方案14记载的本发明，作为正八面体状架构的八模块能够通过仅组装相同长度的部件而形成，能够以较少的部件件数价廉地制作。

根据技术方案15记载的本发明，由具有细长接合面的框构件形成正四面体或正八面体的棱线部分的单位模块中，框构件端部能够通过由接头部件连结而形成，能够不进行将框构件端部相互焊接等麻烦的作业而形成，另外，构造强度也能够由接头部件充分确保。

根据技术方案16记载的本发明，框构件只要是具有细长接合面的机构，则能够使用各种截面形状的框架，能够选择平板、中空管件、H形等其他型钢、角钢件、槽钢件中的任一种。

根据技术方案17记载的本发明，表示接头部件的一例，通过在接头部件形成向具有细长接合面的框构件接合的接合片部，能够经由该接合片部简单地组装框构件。

发明效果

如上所述，本发明的模块式骨架构造及用于该模块式骨架构造的单位模块，在组合单位模块而形成桁架构造物时，不使用单位模块以外的连结部件，仅组合单位模块即可，而且，通过在内部形成互补的空间区域等，能够组装成稳定的桁架构造，并且，通过桁架构造，相对于屋顶、地板等水平的框架，能够以成直角的结合形成墙壁等垂直的框架。

附图说明

图1是表示本发明的骨架构造的一个实施方式的平面图。

图2是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为正四面体状架构时的单位模块相互的组装状态的说明图。

图3是本发明的骨架构造中整体为盘状体的状态的图1的立体图。

图4是表示在本发明的骨架构造中使盘状体正交的状态的侧面图。

图5是表示在本发明的骨架构造中使盘状体正交的状态的立体图。

图6是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为四模块的一个实施方式的立体图。

图7是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为四模块的一个实施方式的平面图。

图8是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块所使用的接头部件的一例的正面图。

图9是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块所使用的接头部件的一例的立体图。

图10是表示接头部件相互的结合的说明图。

图11是表示接头部件相对于具有细长接合面的框构件的接合的说明图。

图12是表示单位模块的相互接合的一例的立体图。

图13是表示在本发明的骨架构造中，在单位模块为四模块的情况下，在内部形成四棱锥状桁架架构区域的平面图。

图14是表示在本发明的骨架构造中，在单位模块为四模块的情况下，在内部构成四棱锥状桁架架构区域的结合状态的立体图。

图15是表示在本发明的骨架构造中，在单位模块为四模块的情况下，在内部形成四棱锥状桁架架构区域的说明图。

图16是表示在本发明的骨架构造中，在单位模块为四模块的情况下，在内部形成正八面体状架构区域的平面图。

图17是图16的局部放大图。

图18是表示节点板(gusset plate)的应用例的正面图。

图19是表示在本发明的骨架构造中单位模块的组装的展开状况的说明图。

图20是正四面体的说明图。

图21是表示正四面体的中心与顶点的关系的说明图。

图22是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为正八面体状架构的八模块的情况的一个实施方式的立体图。

图23是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为正八面体状架构的八模块的情况下的一个实施方式的平面图。

图24是表示在本发明的单位模块为正八面体状架构的八模块的情况下的单位模块的组装所形成的桁架构造物中，在内部形成正四面体状架构区域的一个例子的平面图。

图25是使图23的单位模块进一步增殖的情况的平面图。

图26是表示由两个四模块制作作为正八面体状架构的八模块的立体图。

图27是表示由两个四模块形成的八模块的组合的立体图。

图28是表示利用角钢件制作单位模块的具有细长接合面的框构件的例子的立体图。

图29是表示由H形钢形成具有细长接合面的框构件的四模块的实施方式的立体图。

图30是表示由H形钢形成具有细长接合面的框构件的四模块的组合状态的立体图。

图31是表示由槽钢件制作单位模块的具有细长接合面的框构件的例子的立体图。

图32是表示由槽钢件形成具有细长接合面的框构件的四模块的组合状态的立体图。

图33是表示由四个四模块的组合形成正八面体状架构的立体图。

图34是由64个四模块的组合形成的骨架构造的立体图。

图35是由216个四模块的组合形成的骨架构造的立体图。

图36是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为一体型四模块的实施方式的立体图。

图37是表示基于一体型四模块的组装状态的说明图。

图38是表示本发明的骨架构造中使用的单位模块为一体型四模块的另一实施方式的立体图。

图39是表示基于另一实施方式的一体型四模块的组装状态的说明图。

图40是表示在现有例中由巴克明斯特·富勒提出的单元模块的一例的立体图。

图41是表示在现有例中由巴克明斯特·富勒提出的提案的由单位模块组成的立体桁架构造物的平面图。

图42是在现有例中由巴克明斯特·富勒提出的提案的由单位模块组成的八面体的立体图。

图43是表示在现有例中由巴克明斯特·富勒提出的提案的由立体桁架构造物形成飞机停机坪的屋顶和墙壁的例子的正面图。

图44是表示在现有例中由巴克明斯特·富勒提出的提案的由立体桁架构造物形成飞机停机坪的屋顶和墙壁的例子的侧面图。

具体实施方式

以下，参照附图详细说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的骨架构造的一个实施方式的平面图，制造成为立体桁架构造的单位架构(称为单位模块)的四面体架构，将作为四面体架构的四模块1相互接合而构筑立体桁架构造物。

首先，对四模块1进行说明。四模块1为正四面体，正四面体如图20所示，由正三角形的3个面A构成，因此具有4个顶点B和6个边C。此外，如图21所示，连接正四面体的中心D和正四面体的顶点B的线E彼此的角度为109.5度。

框构件3的细长接合面2是将正四面体的边C(棱线)平面地削去的面，该平面所成的角度相对于正四面体的中心D在细长接合面2的宽度方向上没有倾斜。另外，细长接合面2的宽度尺寸取决于上述削去的程度，但没有特别限定。即，框构件3的细长接合面2的朝向以与从四模块1的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定。

如图6、图7所示，四模块1为正四面体，准确地说设想为正四面体，由具有细长接合面2的框构件3形成成为正四面体的棱线部分的框构件，利用接头部件4将具有这些细长接合面2的框构件3的端部连结而组装成正四面体状架构。正四面体的正三角形成为开口面。另外，框构件3全部为相同的长度。

具有上述细长接合面2的框构件3成为正四面体状架构的轴构件(在构造耐力的主要部分使用的构架件)，共计6根通过接头部件4相互组装。上述正四面体状架构的“状”是指，在四模块1中，细长接合面2共计有6面，而且在4个顶点部分具有作为接头部件4的顶部的正三角形的平面7，全部为14面体，但大致为正四面体状。

具有上述细长接合面2的框构件3在图示中是作为带状角材的长方形细长平板，但只要在作为正四面体状架构组装时朝向外侧的面是细长接合面2，则作为轴构件，其截面可以为半月形或三角形等其他的角形、或中空的管状等在形状上没有特别限定。

像这样，框构件3只要具有细长接合面2，则能够使用各种截面形状的框构件，能够选择平板、中空管件、H形及其他型钢、角钢件、槽钢件中的任一种。

图28表示用角钢件11制作框构件3的例子，图29、图30表示用H形钢13形成的例子，图31、图32表示用槽钢件14制作的例子。

另外，具有细长接合面2的框构件3的材质也可以根据完成的立体桁架构造物的用途进行各种选择，可以是钢、铝等金属、木、合成树脂等。在以海洋构造物等作为对象的情况下，也可以使用防腐蚀性高的钛。

接头部件4的材质也同样，能够根据用途进行各种选择，可以是钢、铝等金属、木、合成树脂等。

组装具有细长接合面2的框构件3的接头部件4只要能够利用具有该细长接合面2的框构件3组装成正四面体架构，则不特别限制形状，但优选将三个向具有细长接合面2的框构件3接合的接合片部5在俯视时彼此以120°的开度展开，这些接合片部5通过顶板或侧板6相互连结。图示的例子中通过侧板6相互连结。侧板6也可以没有。

另外，为了不妨碍作为单位模块的四模块1的相互接合，长方形细长平板2的端面不覆盖接头部件4的顶部，接头部件4的顶部7为正三角形的开口面，或者如图所示为俯视大致正三角形(六边形)的顶板。接合片部5的端部、侧板6与该顶部7的各(边)缘连续地连接。图8、图9将接头部件4放大表示。

虽然省略图示，但在由顶板构成接头部件4的顶部7的情况下，也可以在其中央部设置螺栓接合用的贯通孔。

另外，如图10所示，接头部件4也可以通过焊接或其他手段将多个(在图示中为4个)结合而使整体成为大块体。

关于具有上述细长接合面2的框构件3与接头部件4的结合，在接头部件4的接合片部5与长方形细长平板2的结合部位，使双方重叠然后进行固定，或者采用在具有细长接合面2的框构件3形成缝隙，将接合片部5***该缝隙中而夹住的结构，接合片部5与框构件3两者的固定通过利用螺栓螺母的紧固或焊接等进行。

图6、图7表示接头部件4的接合片部5在具有细长接合面2的框构件3的外侧接合的例子，但也可以相反地在内侧接合。图11表示在内侧(参照图11a)接合的情况和在外侧(参照图11b)接合的情况这两种接合例。

此外，在接合片部5在具有细长接合面2的框构件3的外侧接合的情况下，如果接头部件4的接合片部5以相对于细长接合面2不突出的方式形成同一平面，则接头部件4的存在不妨碍具有细长接合面2的框构件3彼此的重叠接合。

接着，对利用该四模块1形成立体桁架构造物的情况进行说明。四模块1作为单位模块相互接合而组装形成立体桁架构造物，但该四模块1彼此的接合如图2等所示，将具有细长接合面2的框构件3彼此在细长接合面2重叠而接合。

此外，将该四模块1的彼此接合并固定存在下述两种情况：将具有细长接合面2的框构件3彼此在框构件3的部分进行固定的情况；和具有细长接合面2的框构件3彼此不固定而将接头部件4彼此结合来进行的情况。

另外，为了将具有细长接合面2的框构件3重叠而彼此在该框构件3的部分固定，能够通过利用螺栓、螺母的紧固、焊接、凹凸结合、基于带等的敛紧(caulking band)等方法进行结合。

进而，为了加固框构件3彼此的重叠，如图12所示，也可以在细长接合面2形成凹凸8，通过利用该凹凸8的半接榫(halving joint)而接合。

作为基于该凹凸8的半接榫的接合例，除了图12的图示之外，还能够设想将细长接合面2设为点状的凹凸的压纹的情况、基于齿的波状的锯齿状的情况等。

通过四模块1的彼此接合而能够组装的立体桁架构造物的形态可以是盘状、立方体状等各种形态，如图1所示，能够在内部构成互补的四棱锥状桁架架构区域B。

在由四模块1组装的立体桁架构造物中，使这些四模块1的具有细长接合面2的框构件3彼此以细长接合面2接合了的结合结果是，在立体桁架构造物的内部构成互补的四棱锥状桁架架构区域B。

如图13所示，在将四模块1以将顶点集中于一点的方式组合四个的情况下，与形成四模块1的顶点相对的面的边对应的框构件3的细长接合面2中的一个相对于上述集中于一点的顶点的集合形成将其包围的正方形框A，在此形成互补的四棱锥状桁架架构区域B。

对该互补的四棱锥状桁架架构区域B进一步进行说明，当使作为正四面体状架构的单位模块的四模块1在两个成为棱线部分的框构件3的部分与细长接合面2接合时，该细长接合面2重叠的框构件3成为倾斜构件，另一方面，其他的框构件3以细长接合面2朝向外侧的方式水平或垂直地在正交方向上排列。若将其组合，则形成上述互补的四棱锥状桁架架构区域B的底边面的正方形框A。

另外，上述互补的四棱锥状桁架架构区域B的体积与将两个四模块1合起来的体积相同。

在像这样连结的四模块1被前后、左右地组装时，能够在单位模块的侧面间形成互补的四棱锥状桁架架构区域B，能够仅通过四模块来组装稳定的桁架构造。

而且，在组合四模块1时，成为正四面体的棱线部分的框构件3彼此重叠而成为双重结构，因此强度增加，如果其为倾斜构件的部分，则立体桁架构造物的倾斜构件变得牢固。

另外，如图14、图15、图16所示，也能够以在内部组装使上述互补的四棱锥状桁架架构区域B合体而成的正八面体状架构区域C的方式形成桁架构造物。

图33是与图14的结构体相同的结构，但形成有由4个四模块1形成的棱线的长度为四模块1的2倍的正四面体状桁架(用灰色表示)，在其内部形成互补的正八面体状架构区域C。

与该正四面体状桁架相同大小的正四面体状桁架(用白色表示)在正四面体状桁架的彼此的中点交叉，形成新的对偶(dual)的正四面体状桁架。在该情况下，位于对偶的正四面体状桁架的外侧的各4个顶点构成立方体状桁架构造的8个顶点。该立方体(cube)状桁架构造由8个正四面体状模块组成。

图15的右侧是与四棱锥状桁架架构区域B一起在内部构成正八面体状架构区域C的情况，左侧是将四棱锥状桁架架构区域B的底边面四边形作为开放面而朝向外侧不构成正八面体状架构区域C的情况。上侧是组装后的状态，下侧是组装后的状态。

此外，四模块1的组合比较自由，在图18中表示其展开的例子，准备两个使四个四模块1以三旋转对称的方式结合而成的结构(图18的左端)，将其中的一个翻转(图18的中央)，以彼此的顶点在四处对齐的方式将框构件3接合，则能够形成平面状的三旋转对称的桁架构造(图18的右端)。

如图16、图17所示，也可以通过基于节点板9的连结将作为上述正四面体状架构的四模块1的顶点的接头4彼此集合的部位覆盖。

节点板9在图示的例子中是圆形的圆盘板，利用节点板9在接头部件彼此之间加强单位模块间的接合。

另外，通过节点板9采用圆盘板，能够利用一块节点板加强四个单位模块的接合。

进而，如图18所示，利用由折弯90°的圆盘板构成的节点板9′覆盖并连结外周部的单位模块的接头彼此的集合部位，加强单位模块间的接合。通过采用这样的结构，节点板9′能够加强单位模块间的接合。

图34、图35表示四模块1的组合的增殖形态。图34中，正四面体状模块的棱线长度的4倍的正四面体状桁架构造(以灰色表示)由24个正四面体模块形成。

与该棱线的长度为4倍的正四面体状桁架构造相同大小的正四面体状桁架构造(用白色表示)在彼此的棱线的中点交叉，形成对偶的正四面体状桁架构造。此时，位于对偶的正四面体状桁架的外侧的各4个顶点构成立方体状桁架构造的8个顶点。最终立方体状桁架构造由64个正四面体状模块形成。

在图35中，位于对偶的正四面体状桁架的外侧的各4个顶点构成立方体状桁架构造的8个顶点。全部正四面体模块组成的立方体桁架构造由216个正四面体模块组成。

在本发明的模块式骨架构造中，作为该建筑物，建筑具有地板X、墙壁Y、屋顶Z的结构的情况下，上述四棱锥状桁架架构区域B的底边面四边形水平或垂直地排列，形成建筑面即可。

图3是整体为盘状体的状态的立体图，水平地形成用于使四模块1彼此结合的接合面a和使四模块1彼此接合的接合面b。

图4、图5表示使上述盘状体正交的状态。如图4、图5所示，地板X部分与墙壁Y部分的结合、或者墙壁Y与屋顶Z部分的接合成为水平或垂直并且在正交方向上排列的框构件彼此的接合，能够将作为地板X、墙壁Y、屋顶Z的立体桁架构造物组装成直角，能够形成相对于地板、屋顶Z成直角地立起(或下降)的墙壁Y。

在图4中，c是用于水平地将四模块1彼此接合的该模块的接合面，是地板X的扩张。d是用于垂直地将四模块1彼此接合的该模块的接合面，成为墙壁Y的扩张。e是用于水平地将四模块1彼此接合的该模块的接合面，成为屋顶Z的扩张。

关于这样构筑的立体桁架构造物的耐力、变形形状，对基于四模块的互补的四棱锥桁架即四棱锥状桁架架构区域B的效用进行说明。

立体桁架构造由于轻量且能够形成大径间，因此多用于屋顶构造等。因此，关于载荷，雪载荷、风载荷等铅垂载荷是起主导作用的，在设计上通过强度设计进行研究。考虑将在平面上形成大跨度的立体桁架构造应用于长期支承极大的铅垂载荷的构造物。在该情况下，必须考虑地震的影响，要求立体桁架相对于水平载荷的保持耐力、塑性变形能力。

若将图1所示的立体桁架作为格构(lattice)形式来看，则构成由四模块形成的互补的四棱锥状区域的立体桁架，能够看作使上表面、下表面为正方形的格构、使倾斜构件在向构成下表面的下弦杆的投影面重合的部件结构。在该情况下，形成互补的四棱锥状桁架架构区域的各个部件构成三维方向的部件。

因此，即使构成立体桁架构造的桁架单个部件弯曲，也能够考虑应力的再分配，能够期待相对于地震力的韧性。另外，构成基于四模块的互补的四棱锥状桁架架构区域的桁架构造与其他的立体桁架的部件构成相比，通过部件数和节点数为最小限度的四模块的预制装配化，能够形成富有经济性的立体桁架。

在上述实施方式中，表示了四模块1通过接头部件4将具有细长接合面2的框构件3的端部连结而组装成正四面体状架构的例子，但也可以省略该接头部件4，将框构件3的端部彼此直接结合而形成为一体型。

图36表示一体型的四模块1的第一例。框构件3的端部彼此由结合板15固定。该固定通过焊接或粘接进行。

另外，作为一体型的四模块1的第二例，图38表示将框构件3的端部彼此直接焊接或粘接的情况。

图37、图39表示这种一体型的四模块1的组装例。图37是以图36的一体型的四模块1进行组装的结构，图39是以图38的一体型的四模块1进行组装的结构。

接着，作为本发明的第二实施方式，如图22、图23所示，对于使成为立体桁架构造的单位架构的单位模块形成为作为正八面体状架构的八模块10的情况进行说明。正八面体是正多面体的一种，是用8个正三角形包围空间的立体形状。也是将正四面体的各顶点切到边的中心的形状。

本发明的八模块10的情况也与上述四模块1相同，准确地说是假定为正八面体，由具有细长接合面2的框构件3形成成为八面体的棱线部分的框构件，由接头部件4连结这些具有细长接合面2的框构件3的端部而组装成正八面体状架构。

框构件3全部为相同的长度。八模块是2个四棱锥状框架共用正方形框架而上下构成的结构，3组正方形的框架彼此交叉而形成8个三角形格子。

虽然省略了图示，但接头部件4将3个向具有细长接合面的框构件接合的接合片部在俯视时彼此以90°的开度展开，这些接合片部在顶板或侧板彼此连结。

具有细长接合面2的框构件3成为正八面体状架构的轴构件，通过接头部件4共计组装12根，正八面体状架构的“大致”是指细长接合面2有12面，另外在6个顶点部分具有正四边形的平面，在作为侧面的8个正三角形的桁架面加上上述这些面而全部为26面体。

接头部件4只要是能够通过具有该细长接合面2的框构件3组装成正八面体状架构的部件即可，形状没有特别限定，但也可以将向具有细长接合面2的框构件3接合的接合片部5的四个在俯视时彼此以90°的开度展开，这些接合片部5在顶板或侧板彼此连结。

具有上述细长接合面2的框构件3在图示中是作为带状角材的长方形细长平板，但只要在组装成正八面体状架构时朝向外侧的面是细长接合面2，则作为轴构件，其截面可以是半月形或三角形等其他角形，也可以是中空的管状等，形状没有特别限定。

与上述四模块1的情况相同，具有细长接合面2的框构件3可以选择平板、中空管材、H形等型钢、角钢件、槽钢件中的任一种。

另外，具有细长接合面2的框构件3的材质也可以根据要完成的立体桁架构造物的用途进行各种选择，为钢、铝等金属、木、合成树脂等。在以海洋构造物等作为对象的情况下，也可以使用防腐蚀性高的钛。

接头部件4的材质也同样地能够根据用途进行各种选择，为钢、铝等金属、木、合成树脂等。

框构件3的细长接合面2是将正八面体的边C(棱线)平面地削去而得的面，该平面所成的角度相对于正八面体的中心在细长接合面2的宽度方向上没有倾斜。另外，细长接合面2的宽度尺寸取决于上述削去的程度，但没有特别限定(未图示)。即，框构件3的细长接合面2的朝向以与从四模块1的中心连接细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定。

接头部件4的接合片部5与长方形细长平板2的结合是重叠或***，固定是基于螺栓、螺母的紧固、焊接等，接头部件4的接合片部5在具有细长接合面2的框构件3的内侧接合的情况、在外侧接合的情况、以及***的情况等与上述四模块1相同。

接着，对由该八模块10形成立体桁架构造物的情况进行说明。八模块10彼此接合而形成立体桁架构造物，与所述四模块1同样地，该接合是将具有细长接合面2的框构件3彼此在细长接合面2重叠而进行接合。

此外，该八模块10彼此的接合存在以下两种的情况，进行具有细长接合面2的框构件3彼此的固定的情况，和具有细长接合面2的框构件3彼此不固定而通过接头部件4彼此的结合来进行的情况。

另外，为了将具有细长接合面2的框构件3重叠而彼此在该框构件3部分进行固定，能够通过基于螺栓、螺母的紧固、焊接、凹凸结合、基于带等的敛紧等方法进行结合，但也可以在细长接合面2形成凹凸，进行基于半接榫(嵌合的一种)的接合。

如上所述，在内部具有共用底边面四边形的两个四棱锥桁架的八模块10如图24所示，在以三次旋转对称性组装的情况下，在立体桁架构造物内部形成互补的正四面体状架构区域D。

图25是进一步展开八模块10的组合而构成盘体的情况，当使具有细长接合面2的框构件3的细长接合面2接合时，该细长接合面2重叠的框构件成为倾斜构件。关于在立体桁架构造物的内部形成互补的正四面体状架构区域D的情况，与图24相同。

关于具有仅由八模块形成的互补的正四面体状架构区域的立体桁架构造物的耐力、变形形状，如以上所说明的那样。

作为本发明的第三实施方式，如图26所示，将2个四模块彼此连结，并且增加具有框构件3的√2的长度的框构件3a而形成上述八模块10。

如图27所示，通过将该八模块10彼此连结，能够形成由具有√2长度的框构件3a形成的互补的四面体状架构区域D。

虽然未图示，但是在上述八模块10的情况下，也与图36、图38中所示的一体型的四模块1同样，可以形成为不使用接头部件的一体型的模块。

附图标记说明

1……四模块2……细长接合面

3、3a……框构件4……接头部件

5……接合片部6……侧板

7……顶部8……凹凸

9、9′……节点板

10……八模块11……角钢件

13……H型钢14……槽钢件

39……铝片40、41、42……凸缘

A……正方形框B……四棱锥状桁架架构区域

C……正八面体状架构区域D……正四面体状架构区域

X……地板Y……墙壁

Z……屋顶

a、b、c、d、e……正方形框的一部分。

Claims (18)

1.一种模块式骨架构造，其建造成为立体桁架构造的单位架构的单位模块，将单位模块相互接合而构筑立体桁架构造物，该模块式骨架构造的特征在于：

单位模块组装成作为正四面体状架构的四模块或作为正八面体状架构的八模块，其中，正四面体或正八面体的棱线部分由具有细长接合面的框构件形成，将这些具有细长接合面的框构件的端部连结，框构件的细长接合面形成为将正四面体或正八面体的棱线平面地切削而得的面，以与从模块的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定所述细长接合面的朝向，

使具有细长接合面的框构件彼此以细长接合面接合，将作为单位模块的四模块或八模块彼此相互连结而形成立体桁架构造物。

2.根据权利要求1所述的模块式骨架构造，其特征在于：

立体桁架构造物是由正四面体状架构区域和正八面体状架构区域构成的、使其中任一方成为互补的空间区域的八角桁架构造。

3.根据权利要求1所述的模块式骨架构造，其特征在于：

在由四模块组装的立体桁架构造物中，使四模块彼此的具有细长接合面的框构件彼此以细长接合面接合的结合结果是，在立体桁架构造物的内部构成互补的四棱锥状桁架架构区域。

4.根据权利要求1所述的模块式骨架构造，其特征在于：

在由八模块组装的立体桁架构造物中，使八模块彼此的具有细长接合面的框构件彼此以细长接合面接合的结合结果是，在立体桁架构造物的内部构成互补的正四面体状架构区域。

5.根据权利要求4所述的模块式骨架构造，其特征在于：

八模块通过将两个四模块相互连结，增加相互平行的具有√2长度的框构件而形成，通过将该八模块相互连结，构成由具有√2长度的框构件形成的互补的四面体状架构区域。

6.根据权利要求1所述的模块式骨架构造，其特征在于：

单位模块彼此的结合通过具有细长接合面的框构件彼此的相互固定来进行。

7.根据权利要求1所述的模块式骨架构造，其特征在于：

单位模块彼此的结合通过接头部件的相互固定来进行。

8.根据权利要求1所述的模块式骨架构造，其特征在于：

单位模块彼此的结合通过具有细长接合面的框构件彼此的固定和接头部件的相互固定这两者来进行。

9.根据权利要求1～8中任一项所述的模块式骨架构造，其特征在于：

单位模块彼此的结合通过在细长接合面形成凹凸，利用基于该凹凸的半接榫的接合来进行。

10.根据权利要求1～9中任一项所述的模块式骨架构造，其特征在于：

利用节点板将单位模块的接头彼此的集合部位覆盖并连结，从而加强单位模块间的接合。

11.如权利要求10所述的模块式骨架构造，其特征在于：

节点板由圆盘板形成。

12.如权利要求11所述的模块式骨架构造，其特征在于：

外周部的单位模块的接头彼此的集合部位被折弯90°的圆盘板覆盖并连结，以加强单位模块间的接合。

13.一种模块式骨架构造中使用的单位模块，其特征在于：

设定为正四面体，成为正四面体的棱线部分的框构件由具有细长接合面的部件形成，这些具有细长接合面的部件为相同的长度，将其端部连结而组装成作为正四面体状架构的四模块，其中，框构件的细长接合面为平面地切削正四面体或正八面体的棱线而得到的面，以与从模块的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定所述细长接合面的朝向。

14.一种模块式骨架构造中使用的单位模块，其特征在于：

设定为正八面体，成为正八面体的棱线部分的框构件由具有细长接合面的部件形成，这些具有细长接合面的部件为相同的长度，将其端部连结而组装成作为正八面体状架构的八模块，其中，框构件的细长接合面为平面地切削正四面体或正八面体的棱线而得到的面，以与从模块的中心连结细长接合面的各中点的垂线正交的方式决定所述细长接合面的朝向。

15.一种模块式骨架构造中使用的单位模块，其特征在于：

设定为正四面体，成为正四面体的棱线部分的框构件由具有细长接合面的部件形成，这些具有细长接合面的部件为相同的长度，将2个连结其端部而组装的作为正四面体状架构的四模块相互连结，并增加相互并行的具有√2长度的框构件而组装成作为正八面体状架构的八模块。

16.根据权利要求13～15中任一项所述的用于模块式骨架构造的单位模块，其特征在于：

具有细长接合面的框构件端部通过接头部件连结。

17.如权利要求13～16中任一项所述的用于模块式骨架构造的单位模块，其特征在于：

具有细长接合面的框构件选自平板、中空管件、H形等其它型钢、角钢件、槽钢件中的任一种。

18.根据权利要求16或17所述的用于模块式骨架构造的单位模块，其特征在于：

接头部件将3个向具有细长接合面的框构件接合的接合片部在俯视时彼此间以120°或90°的开度展开，这些接合片部在顶板或侧板相互连结。