CN110130498A - 一种环状张拉整体结构 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环状张拉整体结构，包括初始构型，初始构型经找形形成自平衡构型，初始构型包括n个正八边形和连接杆件组，n个正八边形呈环状均匀分布，相邻正八边形之间通过连接杆件组连接；正八边形由8根第一拉杆组成；连接杆件组由4根压杆和4根第二拉杆组成，4根压杆与4根第二拉杆之间为顺时针旋转布置或逆时针旋转布置。本发明的技术方案，张拉整体结构的第一拉杆、第二拉杆存在预拉力，压杆存在预压力，预拉力与预压力相互平衡，结构稳定，进而可以将张拉整体结构安装在沿环向布置的3个或3个以上柱子上，柱子与正八边形的节点相连接，形成空中环状结构，结构轻盈，造型美观。

Description

一种环状张拉整体结构
技术领域
本发明涉及张拉整体结构技术领域，更具体的说是涉及一种环状张拉整体结构。
背景技术
张拉整体结构是由一组相互独立的受压单元与一套连续的受拉单元相交构成的自应力、自平衡的空间铰接网格结构体系。张拉整体结构来自于大自然连续拉和间断压的客观规律，张拉整体结构中压杆承受压力，拉杆只能承受拉力，拉杆也可以用拉索代替，施加预应力后所有拉杆都处于受拉状态，形成自平衡体系，一旦一根拉杆拉力降低为0，整个结构失去稳定性，其概念最早由Fuller于20世纪六十年代提出，因具有外形美观、质量轻盈、内力自平衡等优点引起广泛关注。
但是，在将张拉整体结构应用在大跨度空间结构中过程中遇到了难题，目前仍没有真正的张拉整体建筑结构作品。
因此，提供一种能应用在大跨度空间结构的环状张拉整体结构是本领域技术人员亟需解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种环状张拉整体结构，能够应用在大跨度空间结构上，且结构轻盈，造型美观。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种环状张拉整体结构，包括初始构型，所述初始构型经找形形成自平衡构型，所述初始构型包括n个正八边形和连接杆件组，n个所述正八边形呈环状均匀分布，相邻所述正八边形之间通过所述连接杆件组连接；所述正八边形由8根第一拉杆组成；所述连接杆件组由4根压杆和4根第二拉杆组成，4根所述压杆与4根所述第二拉杆之间为顺时针旋转布置或逆时针旋转布置。
进一步的，所述初始构型呈环状均匀分布的n个所述正八边形沿着周向共有n个截面，所述截面编号依次为：(Ⅰ-1)、(Ⅰ)、(Ⅰ+1)～(n)，其中Ⅰ为大于1的整数；每个所述截面均有8个节点，8个节点编号分别为：1、2、3、4、5、6、7、8；所述截面编号与所述节点编号组成了唯一节点编号，所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ-1)1、(Ⅰ-1)2、(Ⅰ-1)3、(Ⅰ-1)4、(Ⅰ-1)5、(Ⅰ-1)6、(Ⅰ-1)7、(Ⅰ-1)8，所述截面(Ⅰ)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ)1、(Ⅰ)2、(Ⅰ)3、(Ⅰ)4、(Ⅰ)5、(Ⅰ)6、(Ⅰ)7、(Ⅰ)8，所述截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ+1)1、(Ⅰ+1)2、(Ⅰ+1)3、(Ⅰ+1)4、(Ⅰ+1)5、(Ⅰ+1)6、(Ⅰ+1)7、(Ⅰ+1)8，所述截面(n)的唯一节点编号分别为：(n)1、(n)2、(n)3、(n)4、(n)5、(n)6、(n)7、(n)8；
所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ-1)2之间、所述(Ⅰ-1)2与所述(Ⅰ-1)3之间、所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ-1)4之间、所述(Ⅰ-1)4与所述(Ⅰ-1)5之间、所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ-1)6之间、所述(Ⅰ-1)6与所述(Ⅰ-1)7之间、所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ-1)8之间，所述(Ⅰ-1)8与所述(Ⅰ-1)1之间均通过第一拉杆连接；
所述截面(Ⅰ)的唯一节点编号之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ)2之间、所述(Ⅰ)2与所述(Ⅰ)3之间、所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ)4之间、所述(Ⅰ)4与所述(Ⅰ)5之间、所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ)6之间、所述(Ⅰ)6与所述(Ⅰ)7之间、所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ)8之间，所述(Ⅰ)8与所述(Ⅰ)1之间均通过第一拉杆连接；
所述截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同,其中所述(Ⅰ+1)1与所述(Ⅰ+1)2之间、所述(Ⅰ+1)2与所述(Ⅰ+1)3之间、所述(Ⅰ+1)3与所述(Ⅰ+1)4之间、所述(Ⅰ+1)4与所述(Ⅰ+1)5之间、所述(Ⅰ+1)5与所述(Ⅰ+1)6之间、所述(Ⅰ+1)6与所述(Ⅰ+1)7之间、所述(Ⅰ+1)7与所述(Ⅰ+1)8之间，所述(Ⅰ+1)8与所述(Ⅰ+1)1之间均通过第一拉杆连接；
所述截面(n)的唯一节点编号之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中所述(n)1与所述(n)2之间、所述(n)2与所述(n)3之间、所述(n)3与所述(n)4之间、所述(n)4与所述(n)5之间、所述(n)5与所述(n)6之间、所述(n)6与所述(n)7之间、所述(n)7与所述(n)8之间，所述(n)8与所述(n)1之间均通过第一拉杆连接；
其余所述截面的唯一节点编号之间的连接方式均与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同。
进一步的，所述截面(Ⅰ-1)与所述截面(Ⅰ)之间设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)6通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)8通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)2通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)4通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)8通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)6通过第二拉杆连接；
所述截面(Ⅰ)、所述截面(Ⅰ+1)之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同，所述截面(Ⅰ)与所述截面(Ⅰ+1)之间同样设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)6通过压杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)8通过压杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)2通过压杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)4通过压杆连接，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)8通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)6通过第二拉杆连接；
其余相邻所述截面之间的连接方式均与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同。
进一步的，所述截面(Ⅰ-1)与所述截面(Ⅰ)之间设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)4通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)6通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)8通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)2通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)6通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)8通过第二拉杆连接；
所述截面(Ⅰ)、所述截面(Ⅰ+1)之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同，其中所述截面(Ⅰ)与所述截面(Ⅰ+1)之间同样设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)4通过压杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)6通过压杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)8通过压杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)2通过压杆连接，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)6通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)8通过第二拉杆连接；
其余相邻所述截面之间的连接方式均与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同。
进一步的，所述正八边形的外接圆直径尺寸不超过所述环状张拉整体结构半径的1/2。
进一步的，相邻所述正八边形之间的夹角θ＝360°/n。
进一步的，所述正八边形的数量n≥12。
通过采取以上方案，本发明的有益效果是：
环状张拉整体结构的第一拉杆、第二拉杆存在预拉力，压杆存在预压力，预拉力与预压力相互平衡，施加预应力后形成稳定的自平衡结构体系，进而可以安装在沿环向布置的3个或3个以上柱子上，柱子与正八边形的节点相连接，形成空中环状结构，结构轻盈，造型美观。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的一种环状张拉整体结构的平面图；
图2附图为本发明提供的一种环状张拉整体结构的轴测图；
图3附图为本发明提供的截面(Ⅰ-1)的节点编号及第一拉杆编号示意图；
图4附图为本发明提供的截面(Ⅰ)的节点编号及第一拉杆编号示意图；
图5附图为本发明提供的截面(Ⅰ+1)的节点编号及第一拉杆编号示意图；
图6附图为本发明提供的正八边形的唯一节点编号及相邻截面之间的连接杆件组顺时针旋转布置示意图；
图7附图为本发明提供的正八边形的唯一节点编号及相邻截面之间的连接杆件组逆时针旋转布置示意图。
图中：A-第一拉杆,B-压杆，C-第二拉杆。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1：
如图1、2所示，本发明实施例公开了一种环状张拉整体结构，包括初始构型，初始构型经找形形成自平衡构型，初始构型包括n个正八边形和连接杆件组，n个正八边形呈环状均匀分布，相邻正八边形之间通过连接杆件组连接；正八边形由8根第一拉杆A组成；连接杆件组由4根压杆B和4根第二拉杆C组成，4根压杆B与4根第二拉杆C之间为顺时针旋转布置或逆时针旋转布置，其中压杆B用粗线表示，第一拉杆A和第二拉杆C用细线表示。本发明的技术方案，环状张拉整体结构的第一拉杆A、第二拉杆C存在预拉力，压杆B存在预压力，预拉力与预压力相互平衡，施加预应力后形成稳定的自平衡结构体系，进而可以安装在沿环向布置的3个或3个以上柱子上，柱子与正八边形的节点相连接，形成空中环状结构，结构轻盈，造型美观。
具体的，如图3-5所示，初始构型中呈环状均匀分布的n个正八边形沿着周向共有n个截面，截面编号依次为：(Ⅰ-1)、(Ⅰ)、(Ⅰ+1)～(n)，其中Ⅰ为大于1的整数；每个截面均有8个节点，8个节点编号分别为：1、2、3、4、5、6、7、8；截面编号与节点编号组成了唯一节点编号，截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ-1)1、(Ⅰ-1)2、(Ⅰ-1)3、(Ⅰ-1)4、(Ⅰ-1)5、(Ⅰ-1)6、(Ⅰ-1)7、(Ⅰ-1)8，截面(Ⅰ)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ)1、(Ⅰ)2、(Ⅰ)3、(Ⅰ)4、(Ⅰ)5、(Ⅰ)6、(Ⅰ)7、(Ⅰ)8，截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ+1)1、(Ⅰ+1)2、(Ⅰ+1)3、(Ⅰ+1)4、(Ⅰ+1)5、(Ⅰ+1)6、(Ⅰ+1)7、(Ⅰ+1)8，截面(n)的唯一节点编号分别为：(n)1、(n)2、(n)3、(n)4、(n)5、(n)6、(n)7、(n)8；
压杆B用符号“━”连接两端唯一节点编号，第一拉杆A和第二拉杆C用符号“—”连接两端唯一节点编号；
在截面(Ⅰ-1)上，(Ⅰ-1)1与(Ⅰ-1)2之间、(Ⅰ-1)2与(Ⅰ-1)3之间、(Ⅰ-1)3与(Ⅰ-1)4之间、(Ⅰ-1)4与(Ⅰ-1)5之间、(Ⅰ-1)5与(Ⅰ-1)6之间、(Ⅰ-1)6与(Ⅰ-1)7之间、(Ⅰ-1)7与(Ⅰ-1)8之间，(Ⅰ-1)8与(Ⅰ-1)1之间均通过第一拉杆A连接；其中，截面(Ⅰ-1)上的第一拉杆A顺序编号为：(I-1)1—(I-1)2、(I-1)2—(I-1)3、(I-1)3—(I-1)4、(I-1)4—(I-1)5、(I-1)5—(I-1)6、(I-1)6—(I-1)7、(I-1)7—(I-1)8、(I-1)8—(I-1)1；
截面(Ⅰ)的唯一节点编号之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中(Ⅰ)1与(Ⅰ)2之间、(Ⅰ)2与(Ⅰ)3之间、(Ⅰ)3与(Ⅰ)4之间、(Ⅰ)4与(Ⅰ)5之间、(Ⅰ)5与(Ⅰ)6之间、(Ⅰ)6与(Ⅰ)7之间、(Ⅰ)7与(Ⅰ)8之间，(Ⅰ)8与(Ⅰ)1之间均通过第一拉杆A连接；其中，截面(Ⅰ)上的第一拉杆A顺序编号为：(I)1—(I)2、(I)2—(I)3、(I)3—(I)4、(I)4—(I)5、(I)5—(I)6、(I)6—(I)7、(I)7—(I)8、(I)8—(I)1；
截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同,其中(Ⅰ+1)1与(Ⅰ+1)2之间、(Ⅰ+1)2与(Ⅰ+1)3之间、(Ⅰ+1)3与(Ⅰ+1)4之间、(Ⅰ+1)4与(Ⅰ+1)5之间、(Ⅰ+1)5与(Ⅰ+1)6之间、(Ⅰ+1)6与(Ⅰ+1)7之间、(Ⅰ+1)7与(Ⅰ+1)8之间，(Ⅰ+1)8与(Ⅰ+1)1之间均通过第一拉杆A连接；截面(Ⅰ+1)上的第一拉杆A顺序编号为：(I+1)1—(I+1)2、(I+1)2—(I+1)3、(I+1)3—(I+1)4、(I+1)4—(I+1)5、(I+1)5—(I+1)6、(I+1)6—(I+1)7、(I+1)7—(I+1)8、(I+1)8—(I+1)1。
截面(n)的唯一节点编号之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中(n)1与(n)2之间、(n)2与(n)3之间、(n)3与(n)4之间、(n)4与(n)5之间、(n)5与(n)6之间、(n)6与(n)7之间、(n)7与(n)8之间，(n)8与(n)1之间均通过第一拉杆A连接；
依次类推，其余截面的唯一节点编号之间的连接方式均与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同。
具体的，如图6所示，4根压杆B与4根第二拉杆C之间为顺时针旋转布置，虚线代表非真实比例，截面(Ⅰ-1)与截面(Ⅰ)之间设有4根压杆B和4根第二拉杆C，4根压杆B编号分别为：(I-1)1━(I)6、(I-1)3━(I)8、(I-1)5━(I)2和(I-1)7━(I)4；4根第二拉杆C编号分别为：(I-1)1—(I)8、(I-1)3—(I)2、(I-1)5—(I)4和(I-1)7—(I)6；
(Ⅰ-1)1与(Ⅰ)6通过压杆(I-1)1━(I)6连接，(Ⅰ-1)3与(Ⅰ)8通过压杆(I-1)3━(I)8连接，(Ⅰ-1)5与(Ⅰ)2通过(I-1)5━(I)2连接，(Ⅰ-1)7与(Ⅰ)4通过(I-1)7━(I)4连接，(Ⅰ-1)1与(Ⅰ)8通过第二拉杆(I-1)1—(I)8连接，(Ⅰ-1)3与(Ⅰ)2通过第二拉杆(I-1)3—(I)2连接，(Ⅰ-1)5与(Ⅰ)4通过第二拉杆(I-1)5—(I)4连接，(Ⅰ-1)7与(Ⅰ)6通过第二拉杆(I-1)7—(I)6连接；
截面(Ⅰ)、截面(Ⅰ+1)之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)、截面(Ⅰ)之间的连接方式相同，截面(Ⅰ)与截面(Ⅰ+1)之间同样设有4根压杆和4根第二拉杆，4根压杆B编号分别为：(I)1━(I+1)6、(I)3━(I+1)8、(I)5━(I+1)2和(I)7━(I+1)4；4根第二拉杆C编号分别为：(I)1—(I+1)8、(I)3—(I+1)2、(I)5—(I+1)4和(I)7—(I+1)6；
(Ⅰ)1与(Ⅰ+1)6通过(I)1━(I+1)6连接，(Ⅰ)3与(Ⅰ+1)8通过压杆(I)3━(I+1)8连接，(Ⅰ)5与(Ⅰ+1)2通过压杆(I)5━(I+1)2连接，(Ⅰ)7与(Ⅰ+1)4通过压杆(I)7━(I+1)4连接，(Ⅰ)1与(Ⅰ+1)8通过第二拉杆(I)1—(I+1)8连接，(Ⅰ)3与(Ⅰ+1)2通过第二拉杆(I)3—(I+1)2连接，(Ⅰ)5与(Ⅰ+1)4通过第二拉杆(I)5—(I+1)4连接，(Ⅰ)7与(Ⅰ+1)6通过第二拉杆(I)7—(I+1)6连接；
依次类推，其余相邻截面之间的连接方式均与截面(Ⅰ-1)、截面(Ⅰ)之间的连接方式相同。
按上述连接方式，从截面(Ⅰ-1)到截面(Ⅰ)、从截面(Ⅰ)到截面(Ⅰ+1)，以此类推，一直到从截面(n-1)到截面(n)，从截面(n)到截面(1)循环一周，就可以形成所有压杆B和第二拉杆C；
每个截面有8根第一拉杆A，n个截面形成8n根第一拉杆A，每两个截面之间有4根压杆B和4根第二拉杆C，n个截面间形成4n根压杆B和4n根第二拉杆C，有4n根压杆B和12n根拉杆(第一拉杆A和第二拉杆C)共同形成了一个完整的张拉整体结构。
本实施例中，正八边形的尺寸为环状张拉整体结构内径的1/2，当正八边形的数量n选择为36个，Ⅰ＝2，相邻正八边形之间的夹角θ＝360°/36＝10°。
值得提出的是：本发明不仅仅限制于正八边形，还可以是正六边形，正十二边形，按照本发明的编号方式、连接方法，依然能构成环状张拉整体结构。
实施例2：
如图1、2所示，本发明实施例公开了一种环状张拉整体结构，包括初始构型，初始构型经找形形成自平衡构型，初始构型包括n个正八边形和连接杆件组，n个正八边形呈环状均匀分布，相邻正八边形之间通过连接杆件组连接；正八边形由8根第一拉杆A组成；连接杆件组由4根压杆B和4根第二拉杆C组成，4根压杆B与4根第二拉杆C之间为顺时针旋转布置或逆时针旋转布置，其中压杆B用粗线表示，第一拉杆A和第二拉杆C用细线表示。本发明的技术方案，第一拉杆A、第二拉杆C存在预拉力，压杆B存在预压力，预拉力与预压力相互平衡，施加预应力整体结构发生稍许变形后形成自平衡结构体系，进而张拉整体结构能够安装在沿环向布置的3个或3个以上柱子上，柱子与正八边形的节点相连接，形成空中环状结构，结构轻盈，造型美观。
具体的，如图3-5所示，初始构型中呈环状均匀分布的n个正八边形沿着周向共有n个截面，截面编号依次为：(Ⅰ-1)、(Ⅰ)、(Ⅰ+1)～(n)，其中Ⅰ为大于1的整数；每个截面均有8个节点，8个节点编号分别为：1、2、3、4、5、6、7、8；截面编号与节点编号组成了唯一节点编号，截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ-1)1、(Ⅰ-1)2、(Ⅰ-1)3、(Ⅰ-1)4、(Ⅰ-1)5、(Ⅰ-1)6、(Ⅰ-1)7、(Ⅰ-1)8，截面(Ⅰ)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ)1、(Ⅰ)2、(Ⅰ)3、(Ⅰ)4、(Ⅰ)5、(Ⅰ)6、(Ⅰ)7、(Ⅰ)8，(Ⅰ+1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ+1)1、(Ⅰ+1)2、(Ⅰ+1)3、(Ⅰ+1)4、(Ⅰ+1)5、(Ⅰ+1)6、(Ⅰ+1)7、(Ⅰ+1)8，截面(n)的唯一节点编号分别为：(n)1、(n)2、(n)3、(n)4、(n)5、(n)6、(n)7、(n)8；
压杆B用符号“━”连接两端唯一节点编号，第一拉杆A和第二拉杆C用符号“—”连接两端唯一节点编号；
在截面(Ⅰ-1)上，(Ⅰ-1)1与(Ⅰ-1)2之间、(Ⅰ-1)2与(Ⅰ-1)3之间、(Ⅰ-1)3与(Ⅰ-1)4之间、(Ⅰ-1)4与(Ⅰ-1)5之间、(Ⅰ-1)5与(Ⅰ-1)6之间、(Ⅰ-1)6与(Ⅰ-1)7之间、(Ⅰ-1)7与(Ⅰ-1)8之间，(Ⅰ-1)8与(Ⅰ-1)1之间均通过第一拉杆A连接；其中，截面(Ⅰ-1)上的第一拉杆A顺序编号为：(I-1)1—(I-1)2、(I-1)2—(I-1)3、(I-1)3—(I-1)4、(I-1)4—(I-1)5、(I-1)5—(I-1)6、(I-1)6—(I-1)7、(I-1)7—(I-1)8、(I-1)8—(I-1)1；
截面(Ⅰ)的唯一节点编号之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中(Ⅰ)1与(Ⅰ)2之间、(Ⅰ)2与(Ⅰ)3之间、(Ⅰ)3与(Ⅰ)4之间、(Ⅰ)4与(Ⅰ)5之间、(Ⅰ)5与(Ⅰ)6之间、(Ⅰ)6与(Ⅰ)7之间、(Ⅰ)7与(Ⅰ)8之间，(Ⅰ)8与(Ⅰ)1之间均通过第一拉杆A连接；其中，截面(Ⅰ)上的第一拉杆A顺序编号为：(I)1—(I)2、(I)2—(I)3、(I)3—(I)4、(I)4—(I)5、(I)5—(I)6、(I)6—(I)7、(I)7—(I)8、(I)8—(I)1；
截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同,其中(Ⅰ+1)1与(Ⅰ+1)2之间、(Ⅰ+1)2与(Ⅰ+1)3之间、(Ⅰ+1)3与(Ⅰ+1)4之间、(Ⅰ+1)4与(Ⅰ+1)5之间、(Ⅰ+1)5与(Ⅰ+1)6之间、(Ⅰ+1)6与(Ⅰ+1)7之间、(Ⅰ+1)7与(Ⅰ+1)8之间，(Ⅰ+1)8与(Ⅰ+1)1之间均通过第一拉杆A连接；截面(Ⅰ+1)上的第一拉杆A顺序编号为：(I+1)1—(I+1)2、(I+1)2—(I+1)3、(I+1)3—(I+1)4、(I+1)4—(I+1)5、(I+1)5—(I+1)6、(I+1)6—(I+1)7、(I+1)7—(I+1)8、(I+1)8—(I+1)1。
截面(n)的唯一节点编号之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中(n)1与(n)2之间、(n)2与(n)3之间、(n)3与(n)4之间、(n)4与(n)5之间、(n)5与(n)6之间、(n)6与(n)7之间、(n)7与(n)8之间，(n)8与(n)1之间均通过第一拉杆A连接；
依次类推，其余截面的唯一节点编号之间的连接方式均与截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同。
具体的，如图7所示，4根压杆B与4根第二拉杆C之间为逆时针旋转布置，虚线代表非真实比例，截面(Ⅰ-1)与截面(Ⅰ)之间设有4根压杆B和4根第二拉杆C，4根压杆B编号分别为：(I-1)1━(I)4、(I-1)3━(I)6、(I-1)5━(I)8和(I-1)7━(I)2；4根第二拉杆C编号分别为：(I-1)1—(I)2、(I-1)3—(I)4、(I-1)5—(I)6和(I-1)7—(I)8；
(Ⅰ-1)1与(Ⅰ)4通过压杆(I-1)1━(I)4连接，(Ⅰ-1)3与(Ⅰ)6通过压杆(I-1)3━(I)6连接，(Ⅰ-1)5与(Ⅰ)8通过压杆(I-1)5━(I)8连接，(Ⅰ-1)7与(Ⅰ)2通过压杆(I-1)7━(I)2连接，(Ⅰ-1)1与(Ⅰ)2通过第二拉杆(I-1)1—(I)2连接，(Ⅰ-1)3与(Ⅰ)4通过第二拉杆(I-1)3—(I)4连接，(Ⅰ-1)5与(Ⅰ)6通过第二拉杆(I-1)5—(I)6连接，(Ⅰ-1)7与(Ⅰ)8通过第二拉杆(I-1)7—(I)8连接；
截面(Ⅰ)、截面(Ⅰ+1)之间的连接方式与截面(Ⅰ-1)、截面(Ⅰ)之间的连接方式相同，其中截面(Ⅰ)与截面(Ⅰ+1)之间同样设有4根压杆B和4根第二拉杆C，4根压杆B编号分别为：(I)1━(I+1)4、(I)3━(I+1)6、(I)5━(I+1)8和(I)7━(I+1)2；4根第二拉杆C编号分别为：(I)1—(I+1)2、(I)3—(I+1)4、(I)5—(I+1)6和(I)7—(I+1)8；
(Ⅰ)1与(Ⅰ+1)4通过压杆(I)1━(I+1)4连接，(Ⅰ)3与(Ⅰ+1)6通过压杆(I)3━(I+1)6连接，(Ⅰ)5与(Ⅰ+1)8通过压杆(I)5━(I+1)8连接，(Ⅰ)7与(Ⅰ+1)2通过压杆(I)7━(I+1)2连接，(Ⅰ)1与(Ⅰ+1)2通过第二拉杆(I)1—(I+1)2连接，(Ⅰ)3与(Ⅰ+1)4通过第二拉杆(I)3—(I+1)4连接，(Ⅰ)5与(Ⅰ+1)6通过第二拉杆(I)5—(I+1)6连接，(Ⅰ)7与(Ⅰ+1)8通过第二拉杆(I)7—(I+1)8连接；
依次类推，其余相邻截面之间的连接方式均与截面(Ⅰ-1)、截面(Ⅰ)之间的连接方式相同。
按上述连接方式，从截面(Ⅰ-1)到截面(Ⅰ)、从截面(Ⅰ)到截面(Ⅰ+1)，以此类推，一直到从截面(n-1)到截面(n)，从截面(n)到截面(1)循环一周，就可以形成所有压杆B和第二拉杆C；
每个截面有8根第一拉杆A，n个截面形成8n根第一拉杆A，每两个截面之间有4根压杆B和4根第二拉杆C，n个截面间形成4n根压杆B和4n根第二拉杆C，有4n根压杆B和12n根拉杆(第一拉杆A和第二拉杆C)共同形成了一个完整的张拉整体结构。
本实施例中，正八边形的尺寸为环状张拉整体结构内径的1/2，当正八边形的数量n选择为36个，Ⅰ＝2，相邻正八边形之间的夹角θ＝360°/36＝10°。
值得提出的是：本发明不仅仅限制于正八边形，还可以是正六边形，正十二边形，按照本发明的编号方式、连接方法，依然能构成环状张拉整体结构。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。

Claims (7)

1.一种环状张拉整体结构，包括初始构型，所述初始构型经找形形成自平衡构型，其特征在于，所述初始构型包括n个正八边形和连接杆件组，n个所述正八边形呈环状均匀分布，相邻所述正八边形之间通过所述连接杆件组连接；所述正八边形由8根第一拉杆组成；所述连接杆件组由4根压杆和4根第二拉杆组成，4根所述压杆与4根所述第二拉杆之间为顺时针旋转布置或逆时针旋转布置。
2.根据权利要求1所述的一种环状张拉整体结构，其特征在于，所述初始构型中呈环状均匀分布的n个所述正八边形沿着周向共有n个截面，所述截面编号依次为：(Ⅰ-1)、(Ⅰ)、(Ⅰ+1)～(n)，其中Ⅰ为大于1的整数；每个所述截面均有8个节点，8个节点编号分别为：1、2、3、4、5、6、7、8；所述截面编号与所述节点编号组成了唯一节点编号，所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ-1)1、(Ⅰ-1)2、(Ⅰ-1)3、(Ⅰ-1)4、(Ⅰ-1)5、(Ⅰ-1)6、(Ⅰ-1)7、(Ⅰ-1)8，所述截面(Ⅰ)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ)1、(Ⅰ)2、(Ⅰ)3、(Ⅰ)4、(Ⅰ)5、(Ⅰ)6、(Ⅰ)7、(Ⅰ)8，所述截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号分别为：(Ⅰ+1)1、(Ⅰ+1)2、(Ⅰ+1)3、(Ⅰ+1)4、(Ⅰ+1)5、(Ⅰ+1)6、(Ⅰ+1)7、(Ⅰ+1)8，所述截面(n)的唯一节点编号分别为：(n)1、(n)2、(n)3、(n)4、(n)5、(n)6、(n)7、(n)8；
所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ-1)2之间、所述(Ⅰ-1)2与所述(Ⅰ-1)3之间、所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ-1)4之间、所述(Ⅰ-1)4与所述(Ⅰ-1)5之间、所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ-1)6之间、所述(Ⅰ-1)6与所述(Ⅰ-1)7之间、所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ-1)8之间，所述(Ⅰ-1)8与所述(Ⅰ-1)1之间均通过第一拉杆连接；
所述截面(Ⅰ)的唯一节点编号之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ)2之间、所述(Ⅰ)2与所述(Ⅰ)3之间、所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ)4之间、所述(Ⅰ)4与所述(Ⅰ)5之间、所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ)6之间、所述(Ⅰ)6与所述(Ⅰ)7之间、所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ)8之间，所述(Ⅰ)8与所述(Ⅰ)1之间均通过第一拉杆连接；
所述截面(Ⅰ+1)的唯一节点编号之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同,其中所述(Ⅰ+1)1与所述(Ⅰ+1)2之间、所述(Ⅰ+1)2与所述(Ⅰ+1)3之间、所述(Ⅰ+1)3与所述(Ⅰ+1)4之间、所述(Ⅰ+1)4与所述(Ⅰ+1)5之间、所述(Ⅰ+1)5与所述(Ⅰ+1)6之间、所述(Ⅰ+1)6与所述(Ⅰ+1)7之间、所述(Ⅰ+1)7与所述(Ⅰ+1)8之间，所述(Ⅰ+1)8与所述(Ⅰ+1)1之间均通过第一拉杆连接；
所述截面(n)的唯一节点编号之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同，其中所述(n)1与所述(n)2之间、所述(n)2与所述(n)3之间、所述(n)3与所述(n)4之间、所述(n)4与所述(n)5之间、所述(n)5与所述(n)6之间、所述(n)6与所述(n)7之间、所述(n)7与所述(n)8之间，所述(n)8与所述(n)1之间均通过第一拉杆连接；
其余所述截面的唯一节点编号之间的连接方式均与所述截面(Ⅰ-1)的唯一节点编号之间的连接方式相同。
3.根据权利要求2所述的一种环状张拉整体结构，其特征在于，所述截面(Ⅰ-1)与所述截面(Ⅰ)之间设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)6通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)8通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)2通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)4通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)8通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)6通过第二拉杆连接；
所述截面(Ⅰ)、所述截面(Ⅰ+1)之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同，所述截面(Ⅰ)与所述截面(Ⅰ+1)之间同样设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)6通过压杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)8通过压杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)2通过压杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)4通过压杆连接，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)8通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)6通过第二拉杆连接；
其余相邻所述截面之间的连接方式均与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同。
4.根据权利要求2所述的一种环状张拉整体结构，其特征在于，所述截面(Ⅰ-1)与所述截面(Ⅰ)之间设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)4通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)6通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)8通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)2通过压杆连接，所述(Ⅰ-1)1与所述(Ⅰ)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)3与所述(Ⅰ)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)5与所述(Ⅰ)6通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ-1)7与所述(Ⅰ)8通过第二拉杆连接；
所述截面(Ⅰ)、所述截面(Ⅰ+1)之间的连接方式与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同，其中所述截面(Ⅰ)与所述截面(Ⅰ+1)之间同样设有4根压杆和4根第二拉杆，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)4通过压杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)6通过压杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)8通过压杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)2通过压杆连接，所述(Ⅰ)1与所述(Ⅰ+1)2通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)3与所述(Ⅰ+1)4通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)5与所述(Ⅰ+1)6通过第二拉杆连接，所述(Ⅰ)7与所述(Ⅰ+1)8通过第二拉杆连接；
其余相邻所述截面之间的连接方式均与所述截面(Ⅰ-1)、所述截面(Ⅰ)之间的连接方式相同。
5.根据权利要求1所述的一种环状张拉整体结构，其特征在于，所述正八边形的外接圆直径尺寸不超过所述环状张拉整体结构半径的1/2。
6.根据权利要求1所述的一种环状张拉整体结构，其特征在于，相邻所述正八边形之间的夹角θ＝360°/n。
7.根据权利要求1-6任意所述的一种环状张拉整体结构，其特征在于，所述正八边形的数量n≥12。
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