張拉整體結(jié)構(gòu) “張拉整體”(TensegritV)概念是美國(guó)著名建筑師宣勒(R．B.FUjer)的發(fā)明，它是“張拉”(tensiIe)和“整體”(integrtY)的縮合。
這一概念的產(chǎn)生受到了大自然的啟發(fā)。宣勒認(rèn)為宇宙的運(yùn)行是按照張拉整體的原理進(jìn)行的，即萬有引力是一個(gè)平衡的張力網(wǎng)、而各個(gè)星球是這個(gè)網(wǎng)中的一個(gè)個(gè)孤立點(diǎn)。按照這個(gè)思想張拉整體結(jié)構(gòu)可定義為一組不連續(xù)的受壓構(gòu)件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自應(yīng)力的空間網(wǎng)格結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)的剛度由受拉和受壓?jiǎn)卧g的平衡預(yù)應(yīng)力提供，在施加預(yù)應(yīng)力之前，結(jié)構(gòu)幾乎沒有剛度，并且初始預(yù)應(yīng)力的大小對(duì)結(jié)構(gòu)的外形和結(jié)構(gòu)的剛度起著決定性作用。 由于張拉整體結(jié)構(gòu)固有的符合自然規(guī)律的特點(diǎn)，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用盡量少的鋼材建造超大跨度建筑。 對(duì)于張拉整體結(jié)構(gòu)的研究開始于40多年前，從最初的設(shè)想到工程實(shí)踐大約經(jīng)歷了以下幾個(gè)階段：想象和幾何學(xué)、拓?fù)浜蛨D形分析、力學(xué)分析及試驗(yàn)研究。其中力學(xué)分析包括找形、自應(yīng)力準(zhǔn)則、工作機(jī)理和外力作用下的性能等。張拉整體結(jié)構(gòu)的幾何形狀同時(shí)依賴于構(gòu)件的初始幾何形狀、關(guān)聯(lián)結(jié)構(gòu)(拓?fù)?及形成一定剛度的自應(yīng)力的存在。另外這種結(jié)構(gòu)在外力作用下的變形(與自應(yīng)力的效果不同)也提出了其它結(jié)構(gòu)問題，首先它屬于臨界類體系，結(jié)構(gòu)在外荷載過程中剛度不斷發(fā)生變化，傳力途徑也就隨之改變其次這種結(jié)構(gòu)只能在考慮了幾何非線性甚至材料非線性時(shí)才能分析。 從50年代起，許多研究工作者都采用了靠想象的實(shí)用方法，如斯耐爾森(K．Sneson)的雕塑及莫瑞挪(Moreno)的設(shè)想等。最重要的幾何學(xué)上的工作是由宣勒和埃墨瑞赤(D．G．Emmerich)完成的。 加拿大的結(jié)構(gòu)拓?fù)溲芯啃〗M在形態(tài)學(xué)方面做了最重要的工作，他們出版的雜志包括了許多張拉整體體系拓?fù)浞矫娴奈恼?，但這些研究都是數(shù)學(xué)上的，在三維空間上工程應(yīng)用的研究也只為警告設(shè)計(jì)者們?nèi)菀壮霈F(xiàn)的不穩(wěn)定方案。在大多數(shù)情況下，張拉整體多面體幾何的構(gòu)成特性使得圖形理論可以用來模型化它們的拓?fù)洹?張拉整體的找形分析為的是使體系的幾何形式滿足自應(yīng)力佳則。對(duì)于一個(gè)基本單元，可以用一種簡(jiǎn)單的靜力方法來獲得自應(yīng)力幾何，其原則包括尋找一個(gè)或一套元素的最大或最小長(zhǎng)度，同時(shí)得到其它元素的尺寸條件。佩里哥瑞挪(S．PeIIegrino)建議了用一種標(biāo)準(zhǔn)非線性程序解決這一問題的方法。而一個(gè)基于虛阻尼的動(dòng)力松馳方法也得到了同樣的結(jié)果。
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