张拉整体结构是一种只由压杆和拉索构成的特殊张拉结构,杆只承受轴向压力,索只承受拉力。当前,张拉整体结构的应用已从艺术领域逐渐走进工业、建筑等领域,在帐篷式建筑领域的应用是一个新的方向。基于张拉整体结构的造型特点,帐篷结构的设计种类繁多,本论文以四杆凸台式张拉整体结构为研究对象,对一种张拉整体帐篷式空间结构进行相关的研究。对帐篷方案的设计和数学建模。四杆张拉整体结构是帐篷的主体结构,本文通过对基本四杆张拉整体结构进行结构变形初步确定若干种设计方案。通过确定节点矩阵,对节点矩阵进行排序并推导出构件的矢量矩阵。根据同一节点处构件的连接关系确定构件的连接矩阵,最终完成结构的数学建模。对设计方案进行稳定性分析。本文通过对方案建立数学模型和力的平衡方程,使用力密度法,基于结构处于自应力稳定条件求出杆和索所受力密度的正负。构件的力密度为正值表示构件受到拉力,负值表示构件受到压力。在排除不稳定的平面结构和立体结构的情况下,若杆受到的内力是压力,索受到拉力,即可断定结构是稳定的,反之结构不稳定。最终可以通过稳定性分析完成方案的初步筛选。对初步选取的凸台式四杆张拉整体结构进行内部空间的分析。本文首先定义四杆张拉整体结构内部空间的范围。推导四根杆构件的公切圆半径公式、空间体积公式和内外膜的倾斜角公式。在满足帐篷设计要求的前提下完成体积优化,最终确定帐篷的主体结构构型方案。对帐篷主体结构进行最小质量优化分析。本文通过对帐篷外附膜受到的外载荷实施节点集中,根据力密度法,求出每个构件的内力大小。通过对实心索构件进行屈服极限的分析,对空心杆构件进行屈曲极限的分析,建立结构最小质量的数学模型。通过MATLAB对最小质量模型进行优化计算,最终得到最小的索直径和杆的内壁直径。对帐篷的外膜结构进行裁剪分析。本文首先对单类膜结构进行全方位外接矩形设计,分别求出外接矩形的面积公式,计算最小的面积。根据单类膜外接矩形的方法,对整个外膜面积外接矩形设计,保证外接矩形的一条边与整体膜的一条边或2个点重合,最终完成最小矩形面积的设计。