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張拉膜結構整體結構的介紹

“張拉整體”（Tensegrity）概念是美國有名建筑師富勒（R.B.Fuller）的發(fā)明，這旨“張拉”（tensile）和“整體”（integrity）的縮合。一社概念的產生受到了大自然的啟發(fā)。富勒認為宇宙的運行是按照張拉一只析原理進行的，即萬有引力是一個平衡的張力網，而各個星球是這個網中的一個個孤立點。按照這個思想張拉整體結構可定義為一組不連續(xù)的受壓構件與一套連續(xù)的受拉單元組成的自支承、自應力的空間網格結構。這種結構的剛度由受拉和受壓單元之間的平衡預應力提供，在施加預應力之前，結構幾乎沒有剛度，并且初始預應力的大小對結構的外形和結構的剛度起著決定性作用。由于張拉整體結構固有的符合自然規(guī)律的特點，在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。
對于張拉整體結構的研究開始于40多年前，從初的設想到工程實踐大約經歷了以下幾個階段：想象和幾何學、拓撲和圖形分析、力學分析及試驗研究。其中力學分析包括找形、自就歷程準則、工作機理工科穩(wěn)步力作用下的性能等。張拉整體結構的幾何形狀同時依賴于構件的初始幾何形狀、關聯(lián)結構（拓撲）及形成一定剛度的自應力的存在。另外這種結構在外力作用下的變形（與自應力的效果不同）也提出了其它結構問題，首先它屬于臨界類體系，結構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；其次這種結構只能在考慮了幾何非線性甚至材料非線性時才能分析。
膜結構所用膜材料由基布和涂層兩部分組成?；贾饕捎镁埘ダw維和玻璃纖維材料；涂層材料主要聚氯乙烯和聚四氟乙烯。常用膜材為聚酯纖維覆聚氯乙烯（PVC）和玻璃纖維覆聚聚四氟乙烯（Teflon）。PVC材料的主要特點是強度低、彈性大、易老化、徐變大、自潔性差，但價格便宜，容易加工制作，色彩豐富，抗折疊性能好。為改善其性能，可在其表面涂一層聚四氟乙烯涂層，提高其抗老化和自潔能力，其壽命可達到15年左右。Teflon材料強度高、彈性模量大、自潔、耐久耐火等性能好，但它價格較貴，不易折疊，對裁剪制作精度要求較高，壽命一般在30年以上，適用于長久建筑。

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