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| 临时结构的张拉体系 |
urbanflux
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 2011-04-12 17:57 
      《城市空间设计》第15期 临时结构的张拉体系 TENSEGRITY FOR TEMPORARY STRUCTURES Michel Moukarzel  ⒈张力体系集合生成与基本的元素。 当灾难发生的时候，无论自然的还是人为的，我们首要工作是用一种最快速高效的方式去 安置那些受灾的人们。这些情况多发生在条件受限制的地方。所以，这就更加需要那些便 携式、轻重量以及灵活的建筑结构。这些结构可以适应不同需求并且配置不同的功能。 作为结构体系的张拉整体 一种张拉结构是由两种不用形式的组件构成的：抗压杆以及抗拉弦。依赖于各自的特色而 形成的这些组件的综合体就形成了这个结构。获得的张拉系统内部是协同作用的，它的性 能不只通过关注其组成元素的性能而作出预测。根据MOTRO,如果一个结构当中所有的组 件都处于压缩状态下的话，那么这个系统就是张拉体系。因此，这些组件末端的节点之间 不在范围之内。这种区别可以让我们把一个结构分为张拉体系，其中张力是支撑的基础。 这与传统结构当中的压缩是支撑的基础这一观念形成对比。 为了与结构中每一顶点保持平衡，并通过这一点实现结构的整体稳定，每一个节点都得有 一个压缩构件和至少三根杆件。这些力的合力与支柱的轴线保持一致，这样做是为了抵消 压缩构件产生的弯矩。所以在结构当中，压力和拉力达到了完美的平衡。张拉体系是一个 轻质结构，对于荷载，它有非常高的阻抗。这种阻抗的能力可以通过对于结构增加预应力 而得以增强。“预应力组件的张拉程度是与它们所占的空间成正比的。”因此，内部应力状 态就被定义为：每一个组件都处于张拉或压缩状态，并且该系统是一个没有外力作用的静 态平衡状态。  2.从一个模数中产生并发展的四个总体组成：拱、亭、桥和券。 模块性 张拉系统被看做模块系统去设计临时结构的时候可以变得非常高效。模块建造的发展是具 有数学严谨性的。这种数学严谨性决定了最终成果的结合是一个惟一的整体。这个单元用 N种方法结合了N次，从而产生了不同的形式。例如，一个单元进行了8到16次的组合产生 了一个基本的家庭帐篷或者进行了48到64次的组合来产生一个巨大的结构，用来做社区和 临时伤病医院的筹备之所，甚至96到128次组合来产生一个人行天桥，或者通过改变建设 过程的集合逻辑来生成其他一些结构。 这个单元被简化为最简形式：一个支柱和一条连线。一个支柱两条连线形成一个三角形， 它是一个基本的几何模块。在临时结构的发展过程中，它的形式和尺寸可以被固定。在这 种选择和限制背后的逻辑是基于以下两个因素： 1 物流的限制主要是人畜的力量，但有时却是直升机的运输能力 2 当建造关于形式、尺寸和固定点的结构时的低预见性 通过一个灵活、有适应性的张拉系统，那些被需求的功能可以很容易实现。  3.张力体系结构被一层织布覆盖，用一个与基本构件相似的模数逻辑焊接。 适应性 适应性的概念是假设模块性的逻辑结果。适应性可以被理解为建造者处理功能需求的能力 。 不规则的地形会让适应情况变得困难。在多数情况下，现存的平台足够大多数的结构。但 是，有些结构要被建在没经过处理的地形上—倾斜的、扭曲的、沿着曲线的。同样地，当 一个破损的桥需要更换时，适应性的问题产生了。在这种情况下，损坏桥的两端可以平衡 ，一个平行、均衡的基础由此开始。在其他情况中，桥梁被建在不规则的脊上，这就使得 形成平整均衡的基础变得困难。 适应性也可以被理解为形式的调整，是一个改变基本模块集合的操作结果。在那些极端情 况下，适应性是必需的。例如在更大跨度上增加对荷载的承载能力。这种情况下，张拉体 系允许结构有一定量的伸长变形。就像骷髅骨架，在脊骨两侧增加张力增加硬度；增加相 反面的外加应力使得结构可以更好地抵抗压力。这些用于那些跨度过长、荷载过重桥梁的 灵活原则产生了一系列解决的办法。第一，加厚桥的面板以获得更厚的结构层。第二，增 加结构的张力。第三，结构深度和张力同时增加。 从施工可能性来讲，不同的结构（简单、复杂或者庞大）应该不用脚手架建造。因为这些 结构会增加复杂性并且增加材料的运输量。但是某些情况是需要脚手架的，可以应用相类 似的结构到结构自身的建构当中的。  4.在有限元分析软件的帮助下，拱和亭被测试在典型的荷载条件下整体的变形量。结构分 析的输出成为了随后迭代设计的输入。 可逆性 通过复原程度观察可逆性原则，或者在操作开始的时候对于所有结构组件的重新利用。在 这种可能性当中涌现出两种好处。第一，维持现有的储备而不用花费资源，考虑到材料快 速反应的时间和效能。第二，不改变原有地形，不受不规则地形的影响，这样一来，用建 筑永久性结构去加强和替代受损的结构就是可行的。  5.关于亭的物理实验，用到木质框架和索去获得对系统当中材料特性和结构特性的理解。 研究 研究的一系列成果产生了一个建造系统，它可以提供最理想的可能性，考虑到材料从空间 到重量的比率，易操作并且快速可行的装配方法。不同形式和结构：庇护所、社区空间、 桥梁：建筑或者说是结构的形式来源于其他的模块，根据这样一个过程产生复杂形式和空 间。 这些要求决定了项目的干预度：去救援和庇护那些贫困地区的人们—他们不得不转移并且 在夜幕降临之前得到安身之所。 那些在物流条件极端恶劣的情况下依然可行的庇护系统才是受欢迎的概念。那里的交通只 限于人力和畜力，有时会有直升机协助。  7.模块系统考虑到了极大的灵活性，结果产生了很多独特、清晰的结构排列顺序。 组件的发展 不同的组件用于满足对于救援工作不同的需求：用桥梁去建立和修复运输系统，构筑物去 构成临时医院，社区空间包括宗教、储备和管理办公，除此之外还需要不同类型的帐篷用 来安排不同形式的如人类学和精神上的功能—这些对于刚遭受的痛苦的群体是非常重要的 。根据以上需求形成了四个总体组成：拱、亭、桥、券。 这些组合的形式遵循了人类工程学，以一个功能效用和空间实用性的最佳比例去服务不同 的功能。同时，这些形式适应了规律的模块展示—使其具有灵活性、内部易变性和易运输 性。  8.穹顶装配的计算机模型。 结构性能 这个结构的模数是用有限元分析软件，通过模拟荷载限制情况来进行受力分析，像夜间突 然降大雪，暴风雨或者桥上有拥挤不堪的行人。结构被证明对这些情况有安全的抗变形和 扭曲的能力。在测试中，证明了这个模数化的张拉整体系统拥有对所用材料重量的高比例 的结构抵抗能力。当时还建造了一个亭子的实体模型去研究该系统的实用性和它的施工顺 序。 采用碳纤维作为结构材料是合理的选择，因为可以减轻自重。对于交通项目，重量的处理 是一个基本的问题。因此，构想出一个整体的系统，它来自于两个独立构成元素：压杆（ 长200cm、直径5cm、重2.5Kg）和钢索（长110cm、直径0.5cm）。附加的钢索作为约束也 起着作用。一根压杆和两根钢索构成了基本的三角形关键模块，继而生成整个多形态的结 构系统。十二个模块构件重35千克，每个模块装配在一个背包中，使得它能够由人背它到 最终目的地（没有其他可行的方式）。  9.设计了一个可执行的方案，在难民营布置不同的装配线。 适应能力 各种张拉整体系统经过深化能提供一个紧急实施计划所需的绝大多数功能。然而，两个困 难产生了： 1．对崎岖地形的适应能力 2．对深化形式的需要，主要是公共空间和野外医院。 对于较成熟的形式，需要特殊的装配结构，这些来源于四个系统的模数的构件，作为铰接 件适用于更复杂的空间。 物流与实施 作为关键模数的结构组件起到了管理系统物流与确定分配给每个工人小组的任务的作用。 由领班管理和部门组织，工人小组能够用施工图表来实施完成特殊的结构形式。一个以古 罗马兵营为基础来实现空间的图解，作为一个规划，以在具体地点上的应用原则得以实施 。该营的结构适应性允许其与可变的地形结合并统一。 考虑到该系统是临时构筑物，以及在贫困地区的推迟重建，它持久耐用的材料能在一段长 时间里保持自身良好条件。然后该系统被卸除、重新包装和储存以便在必要时重新启用。 除了埋铰链装置及部分平整土地，不会在地上留下痕迹，这块土地将再次恢复自然。虽然 只有很低的生态足迹，该系统已准备好必要时再次使用。（白旭麓、彭颖睿 译、宋刚 校 ）
tears edited on 2011-04-12 18:12
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临时结构的张拉体系
| urbanflux | 4033 | 2011-04-12 17:57 |
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Re:临时结构的张拉体系
| ArchRen | 75 | 2011-04-12 19:42 |
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