自应力、自平衡结构的找形方法——节点平衡法

摘要

自应力、自平衡结构是Emmerich研究张力集成(Tensegrity)体系时提出的一种特殊的结构形式，它是由刚性构件(杆)和柔性单元(索)在特殊组合条件下所构成。这种结构与常规结构的不同之处在于它是在内部预应力作用下才能具有成形及承受外荷载的刚度，而且通过内部应力可以达到自平衡，即不需要外部支撑就可以达到自身的平衡，“自应力、自平衡”即由此而来。由于此类结构的特殊性，所以并不是所有的结构都可以达到自应力、自平衡。 本文对自应力、自平衡结构应满足的条件进行了详细的讨论，得出一些自平衡结构必须满足的条件，并提出了自应力、自平衡结构的找形方法。并利用此方法对一类特殊的自平衡结构——平板型张力集成结构的集成单元进行了详细的找形分析。得出一类平板型张力集成结构必须满足的条件，我们发现能够达到自应力、自平衡的结构比我们想象的要少的多。