[发明专利]一种张拉整体矩形平面桁架结构

说明书

本发明公开了一种张拉整体矩形平面桁架结构，目前尚无外形为矩形的张拉整体平面桁架结构；本发明中张拉整体平面桁架结构由两种基本单元沿水平方向交替扩展组合而成，第一种基本单元在上下弦布置水平拉索，腹部斜向布置两根相互交叉成一定角度的压杆；第二种基本单元在上下弦布置水平压杆，腹部斜向布置两根相互交叉成一定角度的拉索；组成桁架的基本单元数应大于等于2，且在两端部增设竖向压杆或拉索，中间上下对应节点间不增设竖向构件；当一端端部上下节点均添加固定约束时，此端也可不增设腹部竖向压杆或拉索。所有节点为铰接点，所有拉索存在预拉力，所有压杆存在预压力，拉索的预拉力和压杆的预压力相互平衡。

技术领域

本发明涉及一种张拉整体结构，尤其涉及一种由两种基本单元组成的张拉整体矩形平面桁架结构。

背景技术

张拉整体结构是一种由受压的杆和受拉的索组成的预应力自平衡体系，该类结构的刚度由预应力提供，其节点位置与构件的连接关系必须满足预应力自平衡条件。张拉整体结构体系具有轻质、受力合理、形态可控、形式新颖等特点，是当前也是今后空间结构的发展方向之一，是结构工程领域中新结构、新材料和新工艺等高新技术的集中体现。

平面桁架结构是最常见的工程结构形式之一，有着广泛的工程应用，其应用领域包括建筑结构的屋盖、雨棚、楼面的主受力构件以及机械、航天系统的组件或承载构件。但传统平面桁架结构一般不事先指定构件的拉压属性、不采用预应力，其极限跨度和轻巧程度受到一定的限制。

发明内容

本发明的目的是克服现有技术的不足，提供一种张拉整体矩形平面桁架结构，预先设定了构件的拉压属性，并且在结构中引入了预应力，能够充分利用高强受拉构件(比如高强拉索)的材料强度，同时降低结构的自重，是一种新型的平面桁架结构体系，具有较高的工程应用前景，目前尚无类似的张拉整体矩形平面桁架结构。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：一种张拉整体桁架结构，由两种基本单元沿水平方向交替组合而成。整个桁架体系的具体组成由以下参数唯一确定：基本单元数n、基本单元的长度l_i、基本单元的高度h。第一种基本单元A的下弦节点为a₁和a₂，上弦节点为a′₁和a′₂；节点a₁和a₂之间连接水平拉索a₁a₂，节点a′₁和a′₂之间连接水平拉索a′₁′₂；节点a₁和a′₂之间连接腹部斜向压杆a₁a′₂，节点a₂和a′₁之间连接腹部斜向压杆a₂a′₁。第二种基本单元B的下弦节点为b₁和b₂，上弦节点为b′₁和b′₂；节点b₁和b₂之间连接水平压杆b₁b₂，节点b′₁和b′₂之间连接水平压杆b′₁b′₂；节点b₁和b′₂之间连接腹部斜向拉索b₁b′₂，节点b₂和b′₁之间连接腹部斜向拉索b₂b′₁。桁架结构的组成单元个数应大于等于2，且结构必须由A和B两种基本单元沿水平方向交替组合而成，此时在两端部增设腹部竖向构件，中间上下弦对应节点间不增设腹部竖向压杆或腹部竖向拉索。当一端端部上下节点均添加固定约束时，则此端也可以不增设腹部竖向拉索或腹部竖向压杆。