本發(fā)明涉及一種張拉整體結(jié)構(gòu)，尤其涉及一種由兩種基本單元組成的張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)：

張拉整體結(jié)構(gòu)是一種由受壓的桿和受拉的索組成的預(yù)應(yīng)力自平衡體系，該類結(jié)構(gòu)的剛度由預(yù)應(yīng)力提供，其節(jié)點位置與構(gòu)件的連接關(guān)系必須滿足預(yù)應(yīng)力自平衡條件。張拉整體結(jié)構(gòu)體系具有輕質(zhì)、受力合理、形態(tài)可控、形式新穎等特點，是當(dāng)前也是今后空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展方向之一，是結(jié)構(gòu)工程領(lǐng)域中新結(jié)構(gòu)、新材料和新工藝等高新技術(shù)的集中體現(xiàn)。

平面桁架結(jié)構(gòu)是最常見的工程結(jié)構(gòu)形式之一，有著廣泛的工程應(yīng)用，其應(yīng)用領(lǐng)域包括建筑結(jié)構(gòu)的屋蓋、雨棚、樓面的主受力構(gòu)件以及機(jī)械、航天系統(tǒng)的組件或承載構(gòu)件。但傳統(tǒng)平面桁架結(jié)構(gòu)一般不事先指定構(gòu)件的拉壓屬性、不采用預(yù)應(yīng)力，其極限跨度和輕巧程度受到一定的限制。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)，預(yù)先設(shè)定了構(gòu)件的拉壓屬性，并且在結(jié)構(gòu)中引入了預(yù)應(yīng)力，能夠充分利用高強(qiáng)受拉構(gòu)件(比如高強(qiáng)拉索)的材料強(qiáng)度，同時降低結(jié)構(gòu)的自重，是一種新型的平面桁架結(jié)構(gòu)體系，具有較高的工程應(yīng)用前景，目前尚無類似的張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)。

本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：一種張拉整體桁架結(jié)構(gòu)，由兩種基本單元沿水平方向交替組合而成。整個桁架體系的具體組成由以下參數(shù)唯一確定：基本單元數(shù)n、基本單元的長度li、基本單元的高度h。第一種基本單元a的下弦節(jié)點為a1和a2，上弦節(jié)點為a′1和a′2；節(jié)點a1和a2之間連接水平拉索a1a2，節(jié)點a′1和a′2之間連接水平拉索a′1a′2；節(jié)點a1和a′2之間連接腹部斜向壓桿a1a′2，節(jié)點a2和a′1之間連接腹部斜向壓桿a2a′1。第二種基本單元b的下弦節(jié)點為b1和b2，上弦節(jié)點為b′1和b′2；節(jié)點b1和b2之間連接水平壓桿b1b2，節(jié)點b′1和b′2之間連接水平壓桿b′1b′2；節(jié)點b1和b′2之間連接腹部斜向拉索b1b′2，節(jié)點b2和b′1之間連接腹部斜向拉索b2b′1。桁架結(jié)構(gòu)的組成單元個數(shù)應(yīng)大于等于2，且結(jié)構(gòu)必須由a和b兩種基本單元沿水平方向交替組合而成，此時在兩端部增設(shè)腹部豎向構(gòu)件，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點間不增設(shè)腹部豎向壓桿或腹部豎向拉索。當(dāng)一端端部上下節(jié)點均添加固定約束時，則此端也可以不增設(shè)腹部豎向拉索或腹部豎向壓桿。

進(jìn)一步地，當(dāng)n≥2且n為偶數(shù)時，桁架由n/2個基本單元a和n/2個基本單元b依次交替組成；從左至右第i個組成單元，當(dāng)i為奇數(shù)時，該單元為基本單元ai，當(dāng)i為偶數(shù)時，該單元為基本單元bi。左端端部為基本單元a1，左端端部下弦節(jié)點為節(jié)點a1，上弦節(jié)點為節(jié)點a′1；順次與其連接的第二個基本單元為基本單元b2，節(jié)點a2和節(jié)點b2重合(按左端節(jié)點a2標(biāo)注)，節(jié)點a′2和節(jié)點b′2重合(按左端節(jié)點a′2標(biāo)注)；順次連接的第三個基本單元為基本單元a3，節(jié)點b3和節(jié)點a3重合(按左端節(jié)點b3標(biāo)注)，節(jié)點b′3和節(jié)點a′3重合(按左端節(jié)點b′3標(biāo)注)；右端端部第n個基本單元為基本單元bn，節(jié)點an和節(jié)點bn重合(按左端節(jié)點an標(biāo)注)，節(jié)點a′n和節(jié)點b′n重合(按左端節(jié)點a′n標(biāo)注)；右端端部下弦節(jié)點為節(jié)點bn+1，上弦節(jié)點為節(jié)點b′n+1。節(jié)點a1和a′1之間增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1，節(jié)點bn+1和b′n+1之間增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點ai和a′i間不增設(shè)腹部豎向拉索，bj和b′j間不增設(shè)腹部豎向壓桿。當(dāng)節(jié)點a1和a′1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1；當(dāng)節(jié)點bn+1和b′n+1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1。其余所有水平拉索、腹部斜向拉索、水平壓桿、腹部斜向壓桿的布置由各自基本單元構(gòu)成決定，沒有變化。

進(jìn)一步地，當(dāng)n≥3且n為奇數(shù)時，若左右兩端部的基本組成單元為基本單元a，則結(jié)構(gòu)由(n+1)/2個基本單元a及(n-1)/2個基本單元b組成；從左至右第i個組成單元，當(dāng)i為奇數(shù)，該單元為基本單元ai，當(dāng)i為偶數(shù)時，該單元為基本單元bi。左端端部為基本單元a1，左端端部下弦節(jié)點為節(jié)點a1，上弦節(jié)點為節(jié)點a′1；順次與其連接的第二個基本單元為基本單元b2，節(jié)點a2和節(jié)點b2重合(按左端節(jié)點a2標(biāo)注)，節(jié)點a′2和節(jié)點b′2重合(按左端節(jié)點a′2標(biāo)注)；順次連接的第三個基本單元為基本單元a3，節(jié)點b3和節(jié)點a3重合(按左端節(jié)點b3標(biāo)注)，節(jié)點b′3和節(jié)點a′3重合(按左端節(jié)點b′3標(biāo)注)；右端端部第n個基本單元為基本單元an，節(jié)點an和節(jié)點bn重合(按左端節(jié)點bn標(biāo)注)，節(jié)點a′n和節(jié)點b′n重合(按左端節(jié)點b′n標(biāo)注)；右端端部下弦節(jié)點為節(jié)點an+1，上弦節(jié)點為節(jié)點a′n+1。節(jié)點a1和a′1之間增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1，節(jié)點an+1和a′n+1之間增設(shè)腹部豎向拉索an+1a′n+1，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點ai和a′i間不增設(shè)腹部豎向拉索，bj和b′j間不增設(shè)腹部豎向壓桿。當(dāng)節(jié)點a1和a′1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1；當(dāng)節(jié)點an+1和a′n+1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向拉索an+1a′n+1。其余所有水平拉索、腹部斜向拉索、水平壓桿、腹部斜向壓桿的布置由各自基本單元構(gòu)成決定，沒有變化。

當(dāng)左右兩端部的基本組成單元為基本單元b時，結(jié)構(gòu)由(n+1)/2個基本單元b及(n-1)/2個基本單元a組成；從左至右第i個組成單元，當(dāng)i為奇數(shù)，該單元為基本單元b，當(dāng)i為偶數(shù)時，該單元為基本單元a。左端端部為基本單元b1，左端端部下弦節(jié)點為節(jié)點b1，上弦節(jié)點為節(jié)點b′1；順次與其連接的第二個基本單元為基本單元a2，節(jié)點b2和節(jié)點a2重合(按左端節(jié)點b2標(biāo)注)，節(jié)點b′2和節(jié)點a′2重合(按左端節(jié)點b′2標(biāo)注)；順次連接的第三個基本單元為基本單元b3，節(jié)點a3和節(jié)點b3重合(按左端節(jié)點a3標(biāo)注)，節(jié)點a′3和節(jié)點b′3重合(按左端節(jié)點a′3標(biāo)注)；右端端部第n個基本單元為基本單元bn，節(jié)點an和節(jié)點bn重合(按左端節(jié)點an標(biāo)注)，節(jié)點a′n和節(jié)點b′n重合(按左端節(jié)點a′n標(biāo)注)；右端端部下弦節(jié)點為節(jié)點bn+1，上弦節(jié)點為節(jié)點b′n+1。節(jié)點b1和b′1之間增設(shè)腹部豎向壓桿b1b′1，節(jié)點bn+1和b′n+1之間增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點ai和a′i間不增設(shè)腹部豎向拉索，bj和b′j間不增設(shè)腹部豎向壓桿。當(dāng)節(jié)點b1和b′1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向壓桿b1b′1；當(dāng)節(jié)點bn+1和b′n+1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1。所有水平拉索、腹部斜向拉索、水平壓桿、腹部斜向壓桿的布置由各自基本單元構(gòu)成決定，沒有變化。

進(jìn)一步地，當(dāng)n≥2，可依照需要，每一組成單元ai及bj長度可取不同一值li及l(fā)j，單元高度必須取同一值h。第i個組成單元ai中，水平拉索長度均為li，腹部斜向壓桿長度均為第j個組成單元bj中，水平壓桿長度均為lj，腹部斜向拉索長度均為腹部豎向拉索和腹部豎向壓桿的長度均為h。結(jié)構(gòu)整體長度為∑(li+lj)，整體高度為h。

進(jìn)一步地，當(dāng)n≥2且左端端部第一個組成單元為a1時，a1單元內(nèi)水平拉索的預(yù)拉力均為fac1，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fas1，當(dāng)增設(shè)腹部豎向拉索時，其預(yù)拉力為faca；與a1單元相連的為基本單元b2，b2單元內(nèi)水平壓桿的預(yù)壓力均為fbs2，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbc2；則fac1、fas1、fbs2、fbc2及faca滿足以下關(guān)系：

fac1＝-fas1cosα1

faca＝-fas1sinα1

fbc2＝-(fas1sinα1)/sinα2

fbs2＝-(fas1cosα1+fbc2cosα2+fac1)

tanα1＝h/l1，tanα2＝h/l2

與b2單元相連的為基本單元a3，a3單元內(nèi)水平拉索的預(yù)拉力均為fac3，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fas3；則fbs2、fbc2、fas3及fac3滿足以下關(guān)系：

fas3＝-(fbc2sinα2)/sinα3

fac3＝-(fbc2cosα2+fas3cosα3+fbs2)

tanα3＝h/l3

以此類推，當(dāng)i為奇數(shù)時，第i個組成單元ai內(nèi)，水平拉索的預(yù)拉力均為faci，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fasi；與其相連的為單元bj(j＝i+1)內(nèi)，水平壓桿的預(yù)壓力均為fbsj，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbcj；則faci、fasi、fbcj及fbsj滿足以下關(guān)系：

fbcj＝-(fasisinαi)/sinαj

fbsj＝-(fasicosαi+fbcjcosαj+faci)

tanαi＝h/li；tanαj＝h/lj

當(dāng)n≥2且左端端部第一個組成單元為b1時，b1單元內(nèi)水平壓桿的預(yù)壓力均為fbs1，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbc1，當(dāng)增設(shè)腹部豎向壓桿時，其預(yù)壓力為fbsa；與b1單元相連的為基本單元a2，a2單元內(nèi)水平拉索的預(yù)拉力均為fac2，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fas2；則fbs1、fbc1、fbsa、fac2及fas2滿足以下關(guān)系：

fbs1＝-fbc1cosα1

fbsa＝-fbc1sinα1

fas2＝-(fbc1sinα1)/sinα2

fac2＝-(fbc1cosα1+fas2cosα2+fbs1)

tanα1＝h/l1，tanα2＝h/l2

與a2單元相連的為基本單元b3，b3單元內(nèi)水平壓桿的預(yù)壓力均為fbs3，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbc3；則fac2、fas2、fbs3及fbc3滿足以下關(guān)系：

fbc3＝-(fas2sinα2)/sinα3

fbs3＝-(fas2cosα2+fbc3cosα3+fac2)

tanα3＝h/l3

以此類推，當(dāng)i為奇數(shù)時，第i個組成單元bi內(nèi)，水平壓桿的預(yù)壓力均為fbsi，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbci；與其相連的為單元aj(j＝i+1)內(nèi)，水平拉索的預(yù)拉力均為facj，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fasj；則fbsi、fbci、fasj及facj滿足以下關(guān)系：

fasj＝-(fbcisinαi)/sinαj

facj＝-(fbcicosαi+fasjcosαj+fbsi)

tanαi＝h/li；tanαj＝h/lj

進(jìn)一步地，在無外荷載作用且忽略結(jié)構(gòu)自重時，所有節(jié)點均位于其初始位置上，當(dāng)受到外荷載作用時，張拉整體桁架體系通過改變構(gòu)件的內(nèi)力、調(diào)節(jié)節(jié)點的位置來抵抗外荷載的作用，但拉索始終處于受拉狀態(tài)，壓桿始終處于受壓狀態(tài)。

本發(fā)明的有益效果是，本發(fā)明中的張拉整體桁架體系由兩種基本單元交替組合構(gòu)成，可依照需求改變基本單元的個數(shù)及每個組成基本單元的長度和高度；當(dāng)組成單元數(shù)為奇數(shù)且各組成單元長度相同時，整體結(jié)構(gòu)左右對稱，當(dāng)組成單元數(shù)為偶數(shù)且各組成單元長度相同時，整體結(jié)構(gòu)左右反對稱。

附圖說明

圖1為本發(fā)明中張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)基本單元a的示意圖，圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，基本單元長度為la,高度為h；

圖2為本發(fā)明中張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)基本單元b的示意圖，圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，基本單元長度為lb,高度為h；

圖3為本發(fā)明中當(dāng)n＝3且兩端部組成單元為基本單元a時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖4為本發(fā)明中當(dāng)n＝3且兩端部組成單元為基本單元b時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖5為本發(fā)明中當(dāng)n＝4時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖6為本發(fā)明中當(dāng)n≥3且n為奇數(shù)，兩端組成單元為基本單元a時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖7為本發(fā)明中當(dāng)n≥3且n為奇數(shù)，兩端組成單元為基本單元b時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖8為本發(fā)明中當(dāng)n≥2且n為偶數(shù)時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖9為本發(fā)明中當(dāng)n≥2且n為偶數(shù)，一端端部上下兩節(jié)點施加固定約束時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h；

圖10為本發(fā)明中當(dāng)n≥2且n為偶數(shù)，兩端端部上下兩節(jié)點均施加固定約束時，張拉整體矩形平面桁架結(jié)構(gòu)的示意圖；圖中粗線表示壓桿，細(xì)線表示拉索，各組成單元長度可按需求取不同值li，高度取同一值h。

具體實施方式

1、構(gòu)件的連接關(guān)系與分類。如圖1所示，第一種基本單元a的下弦節(jié)點為a1和a2，上弦節(jié)點為a′1和a′2；節(jié)點a1和a2之間連接水平拉索a1a2，節(jié)點a′1和a′2之間連接水平拉索a′1a′2；節(jié)點a1和a′2之間連接腹部斜向壓桿a1a′2，節(jié)點a2和a′1之間連接腹部斜向壓桿a2a′1。如圖2所示，第二種基本單元b的下弦節(jié)點為b1和b2，上弦節(jié)點為b′1和b′2；節(jié)點b1和b2之間連接水平壓桿b1b2，節(jié)點b′1和b′2之間連接水平壓桿b′1b′2；節(jié)點b1和b′2之間連接腹部斜向拉索b1b′2，節(jié)點b2和b′1之間連接腹部斜向拉索b2b′1。

如圖5、圖8所示，當(dāng)n≥2且n為偶數(shù)時，桁架由n/2個基本單元a和n/2個基本單元b依次交替組成；從左至右第i個組成單元，當(dāng)i為奇數(shù)時，該單元為基本單元ai，當(dāng)i為偶數(shù)時，該單元為基本單元bi。左端端部為基本單元a1，左端端部下弦節(jié)點為節(jié)點a1，上弦節(jié)點為節(jié)點a′1；順次與其連接的第二個基本單元為基本單元b2，節(jié)點a2和節(jié)點b2重合(按左端節(jié)點a2標(biāo)注)，節(jié)點a′2和節(jié)點b′2重合(按左端節(jié)點a′2標(biāo)注)；順次連接的第三個基本單元為基本單元a3，節(jié)點b3和節(jié)點a3重合(按左端節(jié)點b3標(biāo)注)，節(jié)點b′3和節(jié)點a′3重合(按左端節(jié)點b′3標(biāo)注)；右端端部第n個基本單元為基本單元bn，節(jié)點an和節(jié)點bn重合(按左端節(jié)點an標(biāo)注)，節(jié)點a′n和節(jié)點b′n重合(按左端節(jié)點a′n標(biāo)注)；右端端部下弦節(jié)點為節(jié)點bn+1，上弦節(jié)點為節(jié)點b′n+1。節(jié)點a1和a′1之間增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1，節(jié)點bn+1和b′n+1之間增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點ai和a′i間不增設(shè)腹部豎向拉索，bj和b′j間不增設(shè)腹部豎向壓桿。當(dāng)節(jié)點a1和a′1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1；當(dāng)節(jié)點bn+1和b′n+1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1，可參照圖9、圖10布置。其余所有水平拉索、腹部斜向拉索、水平壓桿、腹部斜向壓桿的布置由各自基本單元構(gòu)成決定，沒有變化。

如圖3、圖6所示，當(dāng)n≥3且n為奇數(shù)，且左右兩端部的基本組成單元為基本單元a時，結(jié)構(gòu)由(n+1)/2個基本單元a及(n-1)/2個基本單元b組成；從左至右第i個組成單元，當(dāng)i為奇數(shù)，該單元為基本單元ai，當(dāng)i為偶數(shù)時，該單元為基本單元bi。左端端部為基本單元a1，左端端部下弦節(jié)點為節(jié)點a1，上弦節(jié)點為節(jié)點a′1；順次與其連接的第二個基本單元為基本單元b2，節(jié)點a2和節(jié)點b2重合(按左端節(jié)點a2標(biāo)注)，節(jié)點a′2和節(jié)點b′2重合(按左端節(jié)點a′2標(biāo)注)；順次連接的第三個基本單元為基本單元a3，節(jié)點b3和節(jié)點a3重合(按左端節(jié)點b3標(biāo)注)，節(jié)點b′3和節(jié)點a′3重合(按左端節(jié)點b′3標(biāo)注)；右端端部第n個基本單元為基本單元an，節(jié)點an和節(jié)點bn重合(按左端節(jié)點bn標(biāo)注)，節(jié)點a′n和節(jié)點b′n重合(按左端節(jié)點b′n標(biāo)注)；右端端部下弦節(jié)點為節(jié)點an+1，上弦節(jié)點為節(jié)點a′n+1。節(jié)點a1和a′1之間增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1，節(jié)點an+1和a′n+1之間增設(shè)腹部豎向拉索an+1a′n+1，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點ai和a′i間不增設(shè)腹部豎向拉索，bj和b′j間不增設(shè)腹部豎向壓桿。當(dāng)節(jié)點a1和a′1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向拉索a1a′1；當(dāng)節(jié)點an+1和a′n+1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向拉索an+1a′n+1。其余所有水平拉索、腹部斜向拉索、水平壓桿、腹部斜向壓桿的布置由各自基本單元構(gòu)成決定，沒有變化。

如圖4、圖7所示，當(dāng)左右兩端部的基本組成單元為基本單元b時，結(jié)構(gòu)由(n+1)/2個基本單元b及(n-1)/2個基本單元a組成；從左至右第i個組成單元，當(dāng)i為奇數(shù)，該單元為基本單元bi，當(dāng)i為偶數(shù)時，該單元為基本單元ai。左端端部為基本單元b1，左端端部下弦節(jié)點為節(jié)點b1，上弦節(jié)點為節(jié)點b′1；順次與其連接的第二個基本單元為基本單元a2，節(jié)點b2和節(jié)點a2重合(按左端節(jié)點b2標(biāo)注)，節(jié)點b′2和節(jié)點a′2重合(按左端節(jié)點b′2標(biāo)注)；順次連接的第三個基本單元為基本單元b3，節(jié)點a3和節(jié)點b3重合(按左端節(jié)點a3標(biāo)注)，節(jié)點a′3和節(jié)點b′3重合(按左端節(jié)點a′3標(biāo)注)；右端端部第n個基本單元為基本單元bn，節(jié)點an和節(jié)點bn重合(按左端節(jié)點an標(biāo)注)，節(jié)點a′n和節(jié)點b′n重合(按左端節(jié)點a′n標(biāo)注)；右端端部下弦節(jié)點為節(jié)點bn+1，上弦節(jié)點為節(jié)點b′n+1。節(jié)點b1和b′1之間增設(shè)腹部豎向壓桿b1b′1，節(jié)點bn+1和b′n+1之間增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1，中間上下弦對應(yīng)節(jié)點ai和a′i間不增設(shè)腹部豎向拉索，bj和b′j間不增設(shè)腹部豎向壓桿。當(dāng)節(jié)點b1和b′1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向壓桿b1b′1；當(dāng)節(jié)點bn+1和b′n+1均添加固定約束時，可以不增設(shè)腹部豎向壓桿bn+1b′n+1。其余所有水平拉索、腹部斜向拉索、水平壓桿、腹部斜向壓桿的布置由各自基本單元構(gòu)成決定，沒有變化。

2、構(gòu)件的幾何長度。當(dāng)n≥2，可依照需要，每一組成單元ai及bj長度可取不同一值li及l(fā)j，單元高度必須取同一值h。第i個組成單元ai中，水平拉索長度均為li，腹部斜向壓桿長度均為第j個組成單元bj中，水平壓桿長度均為lj，腹部斜向拉索長度均為腹部豎向拉索和腹部豎向壓桿的長度均為h。結(jié)構(gòu)整體長度為∑(li+lj)，整體高度為h。

3、構(gòu)件的預(yù)拉(壓)力。當(dāng)n≥2且左端端部第一個組成單元為a1時，a1單元內(nèi)水平拉索的預(yù)拉力均為fac1，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fas1，當(dāng)增設(shè)腹部豎向拉索時，其預(yù)拉力為faca；與a1單元相連的為基本單元b2，b2單元內(nèi)水平壓桿的預(yù)壓力均為fbs2，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbc2；則fac1、fas1、fbs2、fbc2及faca滿足以下關(guān)系：

fac1＝-fas1cosα1

faca＝-fas1sinα1

fbc2＝-(fas1sinα1)/sinα2

fbs2＝-(fas1cosα1+fbc2cosα2+fac1)

tanα1＝h/l1，tanα2＝h/l2

與b2單元相連的為基本單元a3，a3單元內(nèi)水平拉索的預(yù)拉力均為fac3，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fas3；則fbs2、fbc2、fas3及fac3滿足以下關(guān)系：

fas3＝-(fbc2sinα2)/sinα3

fac3＝-(fbc2cosα2+fas3cosα3+fbs2)

tanα3＝h/l3

以此類推，當(dāng)i為奇數(shù)時，第i個組成單元ai內(nèi)，水平拉索的預(yù)拉力均為faci，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fasi；與其相連的為單元bj(j＝i+1)內(nèi)，水平壓桿的預(yù)壓力均為fbsj，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbcj；則faci、fasi、fbcj及fbsj滿足以下關(guān)系：

fbcj＝-(fasisinαi)/sinαj

fbsj＝-(fasicosαi+fbcjcosαj+faci)

tanαi＝h/li；tanαj＝h/lj

當(dāng)n≥2且左端端部第一個組成單元為b1時，b1單元內(nèi)水平壓桿的預(yù)壓力均為fbs1，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbc1，當(dāng)增設(shè)腹部豎向壓桿時，其預(yù)壓力為fbsa；與b1單元相連的為基本單元a2，a2單元內(nèi)水平拉索的預(yù)拉力均為fac2，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fas2；則fbs1、fbc1、fbsa、fac2及fas2滿足以下關(guān)系：fbs1＝-fbc1cosα1

fbsa＝-fbc1sinα1

fas2＝-(fbc1sinα1)/sinα2

fac2＝-(fbc1cosα1+fas2cosα2+fbs1)

tanα1＝h/l1，tanα2＝h/l2

與a2單元相連的為基本單元b3，b3單元內(nèi)水平壓桿的預(yù)壓力均為fbs3，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbc3；則fac2、fas2、fbs3及fbc3滿足以下關(guān)系：

fbc3＝-(fas2sinα2)/sinα3

fbs3＝-(fas2cosα2+fbc3cosα3+fac2)

tanα3＝h/l3

以此類推，當(dāng)i為奇數(shù)時，第i個組成單元bi內(nèi)，水平壓桿的預(yù)壓力均為fbsi，腹部斜向拉索的預(yù)拉力均為fbci；與其相連的為單元aj(j＝i+1)內(nèi)，水平拉索的預(yù)拉力均為facj，腹部斜向壓桿的預(yù)壓力均為fasj；則fbsi、fbci、fasj及facj滿足以下關(guān)系：

fasj＝-(fbcisinαi)/sinαj

facj＝*(fbcicosαi+fasjcosαj+fbsi)

tanαi＝h/li；tanαj＝h/lj

4、結(jié)構(gòu)的組裝。將按下料長度加工好的構(gòu)件，通過鉸接節(jié)點按第1條中所描述的連接關(guān)系組裝在一起，所有的拉索受拉，所有的壓桿受壓，整個結(jié)構(gòu)處于自平衡狀態(tài)。