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2018/06/06
思斐空间设计·:张力结构是如何工作的

思斐空间设计专注空间设计,也希望这些文章能够给正在看这篇文章的你和广大从事空间设计的同行一些启示。


历史上的灵感来自于一些最初的人造庇护所,例如由撒哈拉沙漠、沙特阿拉伯和伊朗游牧部落开发的骆驼皮革的黑色帐篷,以及美洲土著部落使用的结构。其他结构模型。

张力结构通常是指用固定在钢索上的隔膜来建造屋顶的术语。它们的主要特点是它们在应力张力下的工作方式、预制的简易性、覆盖大跨度的能力以及它们的延展性。这种结构系统需要少量的材料,这是由于使用薄的帆布,当使用钢索张力时,能够产生能够克服施加在其上的力的表面。

主要用于体育中心、竞技场和工业和农业工业建筑的覆盖,拉力结构是基于罗马帝国时期使用的旧系统。然而,从罗马时期到20世纪中叶,由于低需求、可用性和缺乏电缆制造商、电缆制造商,很少有技术进步。只有在工业革命和福特主义时代的触发之后,新的发展才能够满足这个建筑系统的内在需求。大规模生产的低成本和能够适应具有大跨度的多个地形的系统的需求,例如马戏团帐篷,促进了该技术的发展。

在过去的模型中,由于交错的电缆和非常轻的覆盖物的应用导致的不稳定性,导致结构上的缺陷,在上个世纪中叶得到了解决。这是由于一个具有高强度的钢缆和纤维膜的系统,以及防水涂层,保护紫外线、真菌、火,并允许透光率和透光率都更高或更低。

由于德国建筑师和工程师弗雷·奥托发起的物理结构研究,这种进步是可能的。自20世纪50年代以来,他利用拉力钢索结合膜进行了第一次科学研究和第一次屋面工程。

作为一名学生,奥托参观了弗莱德的办公室,在那里他看到了北卡罗莱纳的罗利竞技场,对这个项目的印象深刻。回到德国后,他开始探索小规模的物理模型,通过链条、拉索和弹性膜来经验生成几个表面。

由于受拉屋顶的实用性,他开发了第一个使用该系统的大型项目,该项目后来启用了包括奥运场馆、俱乐部、动物园和亭子在内的项目。1957,他在柏林成立了轻建筑发展中心。七年后,在1964,他在德国的斯图加特大学创建了柏林轻结构研究所。

通过实验和技术改进的著名项目的作者,如德国蒙特利尔1967世博会馆和1972慕尼黑奥林匹克体育场,建筑师以其强烈的研究工作而闻名,并在2006和2015公关中荣获里巴皇家金奖。伊茨克奖。弗雷·奥托仍然负责第一张关于张力结构的书——“DaS HunnDE-DACH”(1958),并强化了在内部使用空间时,重新发明材料理性、预制、灵活性和亮度,甚至是可持续性的概念。在建筑中。

在张力构造系统领域中有三种不同的主要分类:膜张拉结构、网格张拉和气动结构。第一个涉及膜通过电缆保持的结构,允许通过其自身形式分布张力。第二种情况对应于一种结构,在该结构中,电缆的网格携带固有力,将其传输到单独的元件,例如玻璃板或木材。在第三种情况下,通过空气压力来支撑保护膜。

在结构上,该系统通过组合三个元件:膜、刚性结构如杆和桅杆和电缆来形式化。

PVC涂层聚酯纤维膜在工厂生产和安装方面更容易,成本更低,中等耐久性在10年左右。

PTFE涂覆玻璃纤维膜在30年左右具有优异的耐久性,并且对元件(日光、雨水和风)具有更大的抵抗力。

在这个系统中,有两种类型的支持:直接和间接。直接支撑是将建筑直接布置在建筑结构的其余部分上的那些,而第二种情况是从诸如桅杆的凸起点布置的。

拉索的张力应力和硬化的分布负责,根据它们所执行的动作分为两种方式:承重和稳定。这两种类型的电缆交叉,确保在两个方向上的强度和避免变形。承载电缆是那些直接接收外部负载,固定在最高点的电缆。另一方面,稳定电缆负责加强承载电缆和交叉承载电缆正交。可以避免使用周边固定电缆将稳定电缆连接到地面。

此外,根据它们的位置产生不同电缆的一些命名:脊线电缆是指最上面的电缆;而谷电缆固定在所有其他电缆之下;径向电缆是环形式的稳定器电缆。脊线缆索支撑重力载荷,而谷线支撑风荷载。


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