行業(yè)動態(tài)
力與柔性織物的結(jié)合，成就張拉結(jié)構(gòu)
無論是自然的還是人工的，在大多數(shù)結(jié)構(gòu)中，壓力都是主要的考慮因素。這些力由相等且相向的負荷產(chǎn)生，施加在結(jié)構(gòu)內(nèi)部，力的效果傾向于在同一方向上使桿件縮短——即壓縮桿件，正如“壓力”其名稱所示。這方面的例子并不難找：例如，石墻或木柱可以通過材料各自固有的內(nèi)部壓力來承受覆蓋物的重量。另一方面，張力作用則傾向于在施加作用力的方向上將部件拉長。例如，鋼是一種具有良好抗拉強度的材料。它被用于鋼筋混凝土中受拉的部分。但是，一個結(jié)構(gòu)也有可能只有拉伸部分，就像膜結(jié)構(gòu)、拉伸結(jié)構(gòu)或張力結(jié)構(gòu)的案例一樣，這些結(jié)構(gòu)是由纜或繩的作用下拉出的表面組成的，其中桅桿承受了壓力。
根據(jù) Robert Cartes 的說法，“張拉結(jié)構(gòu)是反彈性的形式，其特點是柔性織物膜，由纜繩、鋼結(jié)構(gòu)框架和地基支撐”。最早的例子可以追溯到我們祖先非常簡陋的建筑，撐開動物的皮毛來創(chuàng)造住所。正如這篇文章所展示的，帳篷的歷史顯示了人類的聰明才智和適應(yīng)性，例如美洲原住民的“tipi”帳篷或貝都因人的黑帳篷，都是在利用當?shù)刭Y源的基礎(chǔ)上依據(jù)經(jīng)驗知識而建造的。歷史上有許多例子，從簡單的帳篷到大型的馬戲團結(jié)構(gòu)，還有研究表明羅馬的競技場中也使用了該結(jié)構(gòu)，為人們蔽雨。
而該結(jié)構(gòu)在二十世紀的迅速發(fā)展，離不開建筑師 Frei Otto 做出的巨大貢獻，他對實驗非常著迷，在可持續(xù)發(fā)展的概念普及之前，他已經(jīng)在實踐中體現(xiàn)了這一理念。根據(jù)紐約現(xiàn)代藝術(shù)博物館制作的他的職業(yè)生涯回顧展，“他被選入德國空軍，在第二次世界大戰(zhàn)期間擔任飛行員。在沙特爾的一個戰(zhàn)俘營里，他被安排負責一個重建小組，要在沒有任何建筑材料的情況下修復橋梁和建筑物。Frei Otto 系統(tǒng)性的創(chuàng)新能力引領(lǐng)他找到了結(jié)構(gòu)解決方案，后來他作為學生時發(fā)現(xiàn)，這些解決方案不是常規(guī)的工程實踐，而是真正的創(chuàng)新”。Otto 對張拉結(jié)構(gòu)進行了大量的試驗，并做出了壯觀的重要作品，如慕尼黑奧林匹克體育場。“Frei Otto 的最小結(jié)構(gòu)理論被總結(jié)為：試圖通過最大程度利用結(jié)構(gòu)和材料，來充分利用現(xiàn)有建筑能源。因此他認為，建筑師與其說是設(shè)計師，不如說是這種能源的組織者，也就是建筑中有關(guān)材料和勞動力的總和。”
這個領(lǐng)域的另一個重要名字是另一個德國人，Horst Berger，他開發(fā)了數(shù)學計算方法，使這個過程能夠轉(zhuǎn)化為建筑結(jié)構(gòu)。Berger 的作品包括1981 年完成的沙特阿拉伯吉達的哈吉航站樓和丹佛國際機場的大會堂（1994）。
通常情況下，結(jié)構(gòu)非常簡潔，只有很少的元素，纜繩和框架通常是鋼制的，膜則有多種可供選擇的材料。這些材料往往在不斷發(fā)展，使其耐用性增加、易于維護并且能承受更大的壓力。外部最常用的是所謂的“結(jié)構(gòu)涂層織物”，它包括一個由保護膜涂覆的內(nèi)網(wǎng)，滿足防水、防火的要求并可附加顏色。最常見的材料有以下幾種：
聚氯乙烯（PVC）
這可能是最常用的材料。ArchitenLandrell 進行的一項研究顯示，PVC 具有良好的抗力和耐久性，且與其他選擇相比更經(jīng)濟。不過，這種材料從室外向內(nèi)部的透光率很低。
聚四氟乙烯（PTFE）
聚四氟乙烯是一種乙烯聚合物塑料，相當結(jié)實耐用。不過這種材料是最昂貴的選擇，而且無法拆卸并重新組裝。由于它可以抵御紫外線，這種材料被廣泛用于極端氣候，如沙漠或非常寒冷的地方。
這種材料推薦使用于需要更大程度的半透明性的項目中。它的材料特性類似于聚四氟乙烯，壽命約為 35 年，對紫外線有良好的抵御能力。
乙烯-四氟乙烯（ETFE）
ETFE（乙烯-四氟乙烯）是一種氟基塑料。這種材料自 20 世紀 70 年代以來已被廣泛使用，可以實現(xiàn)幾乎完全透明。它大多用于溫室、外墻、游泳池、動物園等，具有良好的耐火性，在其使用壽命結(jié)束后可以很容易地被回收。
此外，目前進行的研究正在探索如何納入新的功能并提高這些膜的利用效率。例如，在膜中加入光伏電池，整合人工照明，并進一步提高熱學和聲學質(zhì)量，使其使用更加廣泛，從而滿足越來越高的要求。
