矩五拱折叠网架结构是近几十年来兴起并不断发展的一种新型空间结构,该结构展开时可使用的面积大,可作为跨度较大的结构使用,折叠后体积小,便于储存和运输。矩形框格单元作为折叠网架的基本组成单元,其自锁性能决定了折叠网架结构整体的承载能力,但目前国内外对于单元的研究主要停留在几何设计上,对单元的自锁认知尚浅,因而此类单元乃至网架整体在承担较大荷载时其构型的保持无法得到保证。本文将理论推导和试验方法相结合,分析了矩形框格单元自锁点的最大承载与几何设计的关系,完成了矩形框格单元折叠过程自锁机理的试验研究,解释了单元自锁的机理,研究了影响单元自锁性能的因素。论文首先对几种框格单元的几何设计过程进行了分析,对矩形框格单元和梯形框格单元的几何设计进行了参数化;建立并简化了实际受力情况下单元内各杆件的力学模型,得到了幅杆枢轴位置与单元自锁能力的力学关系表达式。然后制定了矩五拱折叠网架矩形框格单元折叠过程自锁机理试验方案,分析了试验现象和试验结果。最后将理论分析和试验结果相结合,分析了矩形框格单元的自锁机理,提出了一种自锁点的定义方法,研究了不同单元的折叠过程的自锁性能的对比方法以及增强单元自锁性能的方法。论文的主要结论如下:(1)矩形框格单元折叠过程的自锁现象是位移跃越现象的表现,自锁现象表现为当单元折叠到一定程度时,杆件的变形产生突变,单元的变形会产生“跳跃”,此时单元会由结构变为机构。(2)通过对杆件受力状态的分析,得到矩形框格单元在自锁时外荷载和中心下榖盘位移的关系的表达式;结合单元在加载过程中位移-荷载曲线的变化规律,认为可以将单元达到自锁时中心下榖盘的位移与中心下榖盘的外荷载比值作为单元的自锁点的定义方式。(3)影响单元自锁性能的因素主要分为几何设计、剪杆属性、物理因素三类,其中中心榖盘的位置影响了单元在外荷载作用下的变形程度,杆件的长度影响了单元的极限承载能力,剪杆的弹性模量和横截面半径影响了单元的自锁点大小,单元的工作环境会使杆件能产生二阶应力、应变,对单元的自锁有着间接的影响。