一类环形张拉整体的设计方法与实现-土木工程新材料结构及新型结构.pdf

一类环形张拉整体的设计方法与实现 强翰霖 ，王谆 ，曹徐阳 ，陆金钰 ，李娜1 1 1 1 2 (1. 东南大学 土木工程学院, 江苏 南京 210096; (2. 南京林业大学 机械电子工程学院, 江苏 南京 210037) 摘 ：论文提出了用半规则张拉整体单元构建一种新型环形张拉整体结构的过程与方法。首先 给出了半规则张拉整体的由来及概念，并阐述了基于平衡矩阵理论的找形方法。根据该找形算法 通过变换经典半八面体张拉整体得出一种半规则张拉整体，提出了设计公式。并对其进行拼装组 合构建环形张拉整体结构，分析了初始预应力分布。最后，通过在索穹顶结构中引入已构建的环 形张拉整体圈梁，构建出一种大跨度空间结构体系。论文通过上述设计过程验证了半规则张拉整 体在构建环形张拉整体上的可行性和优势。 关键词：半规则张拉整体; 平衡矩阵; 奇异值分解; 环形张拉整体 中图分类号：TU394 DESIGNANDIMPLEMENTATIONOFATYPEOF TENSEGRITYTORUS H.L.Qiang ，Z.Wang ，X.Y.Cao ，J.Y.Lu ，N.Li1 1 1 1 2 (1.SchoolofCivilEngineering,SoutheastUniversity,Nanjing210096,China; (2.CollegeofElectronicandMechanicalEngineering,NanjingForestryUniversity,Nanjing210037,China) Abstract:Thepaperprovidedthe designmethod ofanewtensegritytoruswith semi-regulartensegrity modules.Firstly,theoriginandconceptofthesemi-regulartensegrityweregiven.Thentheform-finding methodbasedonequilibriummatrixtheorywasdiscussed.Accordingtothegeometrictransformationof classical half-octahedral tensegrity, a design formula for semi-regular tensegrity modules was derived which could be assembled to implement a new type of tensegrity torus. The distribution of its initial internalprestress was also analyzed. Finally,based on the combination ofthe existing tensegrity torus andthecabledomestructure,afull-tensionlarge-spanroofstructuresystemwasproposed.Basedonthe design procedure, we verified the feasibility and superiority of building the tensegrity torus with semi-regulartensegrity. Keywords:semi-regulartensegrity;equilibriummatrix;singularvaluedecomposition;tensegritytorus 1. 引言 “张拉整体”（tensegrity）概念最先由富勒 （Fuller）提出，是张拉（tension）和整体 （integrity）  资助项目：国家自然科学基金资助项 ；江苏省高校自然科学研究面上项目（12KJB560005）；国家级大学生创新创业训练 计划项 (1310286017)； 第一作者：强翰霖 (1993-), 男, 本科生, 主要从事钢结构研究,E-mail:qiangxiaobao2014@ 通讯作者：