技術(shù)特征：

1.一種圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)由m個單體首尾相連環(huán)向組合而成，m為偶數(shù)，具有環(huán)向?qū)ΨQ性。將各單體按逆時針方向編號，依次記為單體1～單體m；相鄰兩單體的壓桿的扭轉(zhuǎn)方向相反，故每兩個連續(xù)的單體組成一個最小可重復(fù)單元，稱為基本單元，按照單體的編號順序依次記為第一個基本單元～第m/2個基本單元。

每個單體均具有前后兩個正n邊形底面和n根壓桿，每個正n邊形底面上的節(jié)點(diǎn)由n根壓桿的同側(cè)端點(diǎn)構(gòu)成，圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)的圓環(huán)中軸線通過每個底面的中心，每個底面均垂直于圓環(huán)中軸線。每個單體所對的圓心角為γ為單體首尾連接時的重疊率。

對于第一個基本單元，單體1的前底面、單體1的后底面、單體2的前底面和單體2的后底面的n個節(jié)點(diǎn)依次記為節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n，節(jié)點(diǎn)n+1～節(jié)點(diǎn)2n，節(jié)點(diǎn)2n+1～節(jié)點(diǎn)3n和節(jié)點(diǎn)3n+1～節(jié)點(diǎn)4n。記節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n，節(jié)點(diǎn)n+1～節(jié)點(diǎn)2n，節(jié)點(diǎn)2n+1～節(jié)點(diǎn)3n和節(jié)點(diǎn)3n+1～節(jié)點(diǎn)4n所構(gòu)成的正n邊形的外接圓圓心依次為O₁₁，O₁₂，O₂₁和O₂₂。從單體1前底面的前方觀察，節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n按逆時針方向等間距排列，節(jié)點(diǎn)1和O₁₁的連線與圓環(huán)的中軸線平面的夾角記為β₀。記單體兩底面的相對轉(zhuǎn)角為β，節(jié)點(diǎn)n+1～節(jié)點(diǎn)2n相對于O₁₂的位置相當(dāng)于將節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n繞O₁₁向圓環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)過β后節(jié)點(diǎn)1～節(jié)點(diǎn)n相對于O₁₁的位置，節(jié)點(diǎn)2n+1～節(jié)點(diǎn)3n相對于O₂₁的位置相當(dāng)于將節(jié)點(diǎn)n+1～節(jié)點(diǎn)2n繞O₁₂向圓環(huán)內(nèi)轉(zhuǎn)過π/n后節(jié)點(diǎn)n+1～節(jié)點(diǎn)2n相對于O₁₂的位置，節(jié)點(diǎn)3n+1～節(jié)點(diǎn)4n相對于O₂₂的位置相當(dāng)于將節(jié)點(diǎn)2n+1～節(jié)點(diǎn)3n繞O₂₁向圓環(huán)外轉(zhuǎn)過β后節(jié)點(diǎn)2n+1～節(jié)點(diǎn)3n相對于O₂₁的位置。單體1的后底面和單體2的前底面的夾角為重疊率γ。其他基本單元的節(jié)點(diǎn)位置和節(jié)點(diǎn)編號方式與第一個基本單元相同。

每個單體還具有5n根拉索，5n根拉索分為三組：n根垂直索、2n根鞍索和2n根對角索。所有的節(jié)點(diǎn)為鉸接點(diǎn)，每個節(jié)點(diǎn)連接5根拉索和1根壓桿，所有拉索存在預(yù)拉力，所有壓桿存在預(yù)壓力，拉索的預(yù)拉力和壓桿的預(yù)壓力相互平衡。垂直索為連接同一單體兩端節(jié)點(diǎn)的拉索，鞍索為連接后一個單體前端節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前單體后端節(jié)點(diǎn)的拉索，對角索為連接后一個單體前端節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前單體前端節(jié)點(diǎn)的拉索或連接前一個單體后端節(jié)點(diǎn)和當(dāng)前單體后端節(jié)點(diǎn)的拉索。

將圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)的第一個基本單元的2n根壓桿依次記為壓桿1～壓桿2n，2n根垂直索依次記為垂直索2n+1～垂直索4n，4n根鞍索依次記為鞍索4n+1～垂直索8n，4n根對角索依次記為對角索8n+1～對角索12n。第一個基本單元的拓?fù)溥B接形式為：

1)壓桿：

節(jié)點(diǎn)i和節(jié)點(diǎn)i+(n+1)之間連壓桿i，其中i＝1、2、…、n-1；

節(jié)點(diǎn)n和節(jié)點(diǎn)n+1之間連壓桿n；

節(jié)點(diǎn)i+(n+1)和節(jié)點(diǎn)i+2n之間連壓桿i，其中i＝n+1、n+2、…、2n-1；

節(jié)點(diǎn)2n+1和節(jié)點(diǎn)4n之間連壓桿2n；

2)垂直索：

節(jié)點(diǎn)i-(2n-1)和節(jié)點(diǎn)i-(n-1)之間連垂直索i，其中i＝2n+1、2n+2、…、3n-1；

節(jié)點(diǎn)1和節(jié)點(diǎn)n+1之間連垂直索3n；

節(jié)點(diǎn)i-(n-1)和節(jié)點(diǎn)i+1之間連垂直索i，其中i＝3n+1、3n+2、…、4n-1；

節(jié)點(diǎn)2n+1和節(jié)點(diǎn)3n+1之間連垂直索4n；

3)鞍索：

節(jié)點(diǎn)i-4n和節(jié)點(diǎn)i-(5-2m)n之間連鞍索i，其中i＝4n+1、4n+2、…、5n-1、5n；

節(jié)點(diǎn)i-3n和節(jié)點(diǎn)i-(4n-1)之間連鞍索i，其中i＝5n+1、5n+2、…、6n-1；

節(jié)點(diǎn)3n和節(jié)點(diǎn)n+1之間連鞍索6n；

節(jié)點(diǎn)i-(5n-1)和節(jié)點(diǎn)i-(4n-1)之間連鞍索i，其中i＝6n+1、6n+2、…、7n-1；

節(jié)點(diǎn)n+1和節(jié)點(diǎn)2n+1之間連鞍索7n；

節(jié)點(diǎn)i-4n和節(jié)點(diǎn)i-(3n-1)之間連鞍索i，其中i＝7n+1、7n+2、…、8n-1；

節(jié)點(diǎn)4n和節(jié)點(diǎn)4n+1之間連鞍索8n。

4)對角索：

節(jié)點(diǎn)i-8n和節(jié)點(diǎn)i-6n之間連對角索i，其中i＝8n+1、8n+2、…、9n-1、9n；

節(jié)點(diǎn)i-(10-2m)n和節(jié)點(diǎn)i-(8n-1)之間連對角索i，其中i＝9n+1、9n+2、…、10n-1；

節(jié)點(diǎn)2mn和節(jié)點(diǎn)n+1之間連對角索10n；

節(jié)點(diǎn)i-(8n-1)和節(jié)點(diǎn)i-(6n-1)之間連對角索i，其中i＝10n+1、10n+2、…、11n-1；

節(jié)點(diǎn)2n+1和節(jié)點(diǎn)4n+1之間連對角索11n；

節(jié)點(diǎn)i-(10n-1)和節(jié)點(diǎn)i-8n之間連對角索i，其中i＝11n+1、11n+2、…、12n-1；

節(jié)點(diǎn)n+1和節(jié)點(diǎn)4n之間連對角索12n。

其他基本單元的拓?fù)溥B接形式與第一個基本單元的拓?fù)溥B接形式對應(yīng)相同。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)，其特征在于，整個圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)的具體組成由以下參數(shù)唯一確定：環(huán)向單體數(shù)m、每個單體的壓桿數(shù)n、圓環(huán)中軸線的半徑Rt、單體的正n邊形底面的外接圓半徑r、單體的正n邊形底面相對于中軸線平面的初始轉(zhuǎn)角β₀、單體兩底面的相對轉(zhuǎn)角β和單體首尾連接時的重疊率γ。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)，其特征在于，所述圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)的可行預(yù)應(yīng)力模態(tài)具有環(huán)向?qū)ΨQ性，故在求解整個結(jié)構(gòu)的可行預(yù)應(yīng)力模態(tài)時，只需分析求解第一個基本單元的可行預(yù)應(yīng)力模態(tài)即可，其他基本單元的預(yù)應(yīng)力模態(tài)與第一個基本單元相同。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)，其特征在于，對于第一個基本單元的預(yù)應(yīng)力模態(tài)的求解具體為：根據(jù)結(jié)構(gòu)的幾何形態(tài)和拓?fù)潢P(guān)系得到平衡矩陣，再對平衡矩陣進(jìn)行奇異值分解求得其零空間的基礎(chǔ)解系，若存在基礎(chǔ)解系的各列向量(即獨(dú)立的自應(yīng)力模態(tài))的線性組合能滿足圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)所有單元的拉壓條件，則當(dāng)前參數(shù)取值下的圓環(huán)形張拉整體結(jié)構(gòu)存在可行預(yù)應(yīng)力模態(tài)。