基于Yoshimura折纸模式的可展结构参数化设计

摘要

刚性折纸在折叠过程中可以保证折痕之间的面不会发生弯曲和拉压等其他形变,因此越来越多地被用于实际工程结构中.本文将Yoshimura折纸模式用于建筑结构设计中,研究一种可在平面进行板件连接,通过折叠能够形成立体结构的可展式建筑.首先利用雅克比矩阵法对Yoshimura折纸模式的基本单元进行自由度分析,得到了目标结构所需的运动轨迹;分析结构展开时的平面角和折叠后的二面角之间的关系,得到了两者之间相互影响的3个规律,并利用平面角、二面角、谷折数和单元长度各个参数建立了结构尺寸的计算公式;最后提出了增加结构高度的两种拓展模式:四边形增高和三角形增高,通过比较结构整体变形情况和破坏类型,最终选择三角形增高方案来实现结构高度的增加.通过以上研究,可以对基于Yoshimura折纸模式的可展建筑结构进行初步设计.