张拉整体：未来的结构体系 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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[法] 莫特罗 著，薛素铎，刘迎春 译

图书标签:

• 结构设计
• 张拉整体
• 建筑结构
• 未来建筑
• 轻型结构
• 空间结构
• 创新设计
• 可持续建筑
• 几何结构
• 建筑工程

出版社： 中国建筑工业出版社

ISBN：9787112095452

版次：1

商品编码：10324829

包装：平装

开本：32开

出版时间：2007-11-01

用纸：胶版纸

页数：244

字数：266000

正文语种：中文

编辑推荐

前国际壳体与空间结构协会主席Medwadowskl先生这样评价此书：“我相信此书能够帮助读者更好地理解张拉整体结构的基本概念、基本理论及工程应用。专业工程师将设计出更优秀的结构型式：普通读者也可以从中享受乐趣，他们将自豪地说：‘我终于明白Hisshorn塔为什么能竖立起来了’。”
本书是作者长期研究工作的结晶，在介绍现行结构设计方法的基础上，前瞻性地提出了未来的结构设计方法。它对土木结构工程师、建筑师、艺术家及相关学科的师生都大有裨益。

内容简介

富勒创造了“tensegrity（张拉整体）”这个词，它由“tensegrity（张拉的）”和“integrity（整体）”两个词的英文缩写组合而成。富勒把张拉整体结构比喻成；受压的孤岛分布于拉力的海洋之中。莫特罗对张拉整体结构作了更为确切的定义，他认为：张拉整体结构是一种稳定的自平衡结构体系，它由离散的受压构件包含于一组连续的受拉构件内部构成。
前国际壳体与空间结构协会主席Medwadowski先生这样评价此书：“我相信此书能够帮助读者更好地理解张拉整体结构的基本概念、基本理论及工程应用。专业工程师将设计出更优秀的结构型式：普通读者也可以从中享受乐趣，他们将自豪的说：“我终于明白Hisshorn塔为什么能竖立起来了”。
本书是作者长期研究工作的结晶，在介绍现行结构设计方法的基础上，前瞻性地提出了未来的结构设计方法。它对土木结构工程师、建筑师、艺术家及相关学科的师生都大有禆益。

目录

符号
中文版序言
PREFACE FOR CHINESE EDITION
序言
序言
致谢
第1章 导言
第2章 发展历史和定义
2-1 发展历史
2-2 定义
2-3 结论
第3章 基本概念
3-1 引言
3-2 关联结构
3-3 几何形状及稳定性
3-4 自应力状态及机构形式
3-5 结论
第4章 张拉整体结构的分类
4-1 引言
4-2 分类标准和编号
4-3 基本单元与“球形”单元
4-4 单元的组合方式
4-5 结论
第5章 基本模型
5-1 引言
5-2 需要解决的问题
5-3 找形
5-4 自应力和瞬态机构
5-5 施加自应力的要求
5-6 张拉整体结构的设计
5-7 主动控制
5-8 结论
第6章 可折叠的张拉整体结构
6-1 引言
6-2 折叠原理
6-3 可折叠的组合单元模型
6-4 可折叠的组合整体模型
6-5 折叠设计
6-6 折叠过程的模拟
6-7 两杆接触的数学模型
6-8 结论
第7章 张拉整体结构的最新进展与发展前景
7-1 引言
7-2 新型张拉整体网络结构
7-3 其他项目
7-4 张拉整体是结构的基本原理
7-5 结语
附录
参考文献

前言/序言

张拉整体：未来的结构体系 前言： 在人类文明的发展史中，对空间和结构的探索从未止步。从古老的金字塔到巍峨的哥特式教堂，再到现代的摩天大楼，我们不断挑战着材料的极限，寻求着更轻盈、更高效、更富于表现力的结构形态。如今，随着科学技术的飞速发展，我们正迎来一个全新的结构时代，而“张拉整体”无疑是这个时代中最具潜力的明星之一。 这本书将带领您深入探索“张拉整体”这一前沿的结构体系。它不是对现有结构的简单改良，而是对结构思维的一次根本性颠覆。张拉整体以其独特的力学原理和灵活多变的形态，为建筑、工程以及其他诸多领域带来了前所未有的可能性。 第一章：张拉整体的缘起与核心概念 张拉整体，英文为 "Tensile Structures" 或 "Tensegrity Structures"，其概念的萌芽可以追溯到20世纪初，但真正形成系统的理论和实践，则是在20世纪中叶之后。其核心在于一种预应力平衡的设计哲学，即通过拉杆（Tensegrity）构件的相互张紧，在一个由压杆（Compression members）构件组成的体系中，达到整体的稳定平衡。 想象一下，您手中的一个气球。当您向气球内充气时，气球皮会受到均匀的拉力，从而形成一个稳定的球体。张拉整体的设计理念与此类似，但它更加精巧和复杂。它利用了材料的内在特性，将原本需要相互挤压才能保持稳定的结构，转变为依靠相互拉扯而形成坚固的整体。 预应力： 这是张拉整体的灵魂。每一个拉杆构件都被预先拉紧，并在整个体系中施加恒定的张力。正是这种预应力，使得压杆构件不必相互接触，而是被悬浮在张力网络之中。 自平衡： 张拉整体的稳定并非来自外部的支撑，而是源于其内部各构件之间精密的受力平衡。任何一个构件的受力变化，都会通过整个张力网络传递，最终达到一个新的平衡状态。 轻盈与韧性： 传统的结构体系常常依赖于厚重的材料和庞大的体积来保证强度。而张拉整体则可以通过优化构件的分布和预应力的施加，实现以最小的材料消耗获得最大的承载能力。同时，其柔韧的特性使其能够更好地抵抗地震、风荷载等动态荷载，展现出惊人的韧性。 第二章：张拉整体的力学原理与设计方法 理解张拉整体，必须深入探究其背后的力学原理。虽然听起来有些反直觉，但正是这种“相互拉扯”的机制，造就了其独特的性能。 张力与压缩的协同作用： 在张拉整体中，拉杆构件（如钢索、高性能纤维绳）承担主要的拉力，而压杆构件（如细长的金属杆、复合材料杆）则在张力网络的束缚下，维持其独立的形态，并抵抗局部的压缩力。两者相互制约，共同构成一个稳定的整体。 空间桁架的演化： 张拉整体可以被看作是一种高度发展的空间桁架。与传统的桁架结构不同，张拉整体的杆件之间的连接方式更加自由，压杆构件之间甚至可以不直接接触，而是通过张力构件“悬浮”起来。 拓扑优化与形态生成： 张拉整体的形态并非随意而为，而是遵循特定的拓扑规则。通过对杆件连接方式、长度以及预应力大小的精确计算和优化，可以生成出各种复杂而优美的结构形态。例如，Fremont Bridge 上的一个著名的张拉整体雕塑，其看似随意散落的杆件，实则蕴含着严谨的力学逻辑。 计算工具与模拟技术： 现代计算机技术为张拉整体的设计提供了强大的支持。有限元分析（FEA）等软件可以精确模拟张拉整体在各种荷载下的受力状态，帮助工程师优化设计方案，预测结构的变形和稳定性。 第三章：张拉整体在不同领域的应用潜力 张拉整体的独特优势使其在众多领域展现出巨大的应用潜力，远不止于建筑。 建筑领域： 大跨度屋顶与空间结构： 体育场馆、会展中心、机场航站楼等需要大跨度无柱空间的建筑，张拉整体可以提供轻盈而高效的解决方案。例如，慕尼黑奥林匹克体育场 的标志性网壳结构，虽然不是纯粹的张拉整体，但其理念与张拉整体的轻巧和空间感有共通之处。 可展开与可移动结构： 张拉整体的灵活性使其易于折叠和展开，非常适合用于临时性建筑、应急避难所、以及需要快速部署的军事设施。 仿生建筑： 张拉整体的形态常常与自然界中的骨骼、蜘蛛网等结构相似，为建筑师提供了仿生设计的灵感，创造出更具生命力和有机感的建筑。 轻质幕墙与围护结构： 在一些对重量有严格要求的场合，张拉整体可以用于建造轻质的幕墙或屋顶，减少结构的整体负荷。 航空航天领域： 空间结构与可展开天线： 在微重力环境下，张拉整体的轻盈和易于展开的特性尤为宝贵。它可以用于建造大型空间站的模块、可展开的太阳能电池板、以及高性能的天线。 新型飞行器设计： 张拉整体的受力机制可能为未来的飞行器设计带来新的思路，例如，利用充气式结构结合张拉整体技术，制造出更轻巧、更具承载能力的飞行器。 工程机械与机器人领域： 轻质机械臂与支架： 在需要高精度和低能耗的机械臂设计中，张拉整体可以提供更轻便、更灵活的解决方案。 仿生机器人： 模仿生物体的运动机制，张拉整体的柔韧性可以用于设计更具模仿性和适应性的机器人腿部或肢体。 其他潜在应用： 桥梁结构： 探索张拉整体技术在桥梁设计中的应用，可能带来更轻巧、更具视觉冲击力的桥梁形态。 家具设计： 创新的家具设计可以利用张拉整体的结构原理，创造出轻盈、舒适且具有艺术感的作品。 艺术装置： 张拉整体独特的形态美感，使其成为大型艺术装置的理想选择，能够在公共空间中营造出独特的视觉体验。 第四章：张拉整体的挑战与未来展望 尽管张拉整体展现出巨大的潜力，但其推广应用仍面临一些挑战： 精确的分析与计算： 张拉整体的稳定性对构件的连接、预应力的大小以及荷载的分布极为敏感，需要高度精确的分析和计算，对工程师的专业知识要求较高。 材料的选取与耐久性： 用于张拉整体的拉杆材料需要具备高强度、高韧性、以及良好的耐久性，同时要考虑其在不同环境下的老化问题。 施工工艺与连接节点的可靠性： 张拉整体的节点设计和施工工艺至关重要，节点的失效可能导致整个结构的溃败。需要开发可靠的连接技术和精密的施工方法。 成本效益的考量： 虽然张拉整体在材料用量上可能更少，但其精密的计算、特殊的材料和复杂的施工工艺，可能在初期投入上高于传统结构，需要在成本效益上进行综合评估。 然而，随着科技的不断进步，这些挑战正逐步被克服。新型高性能纤维材料的研发、更强大的计算模拟工具的应用、以及施工技术的不断成熟，都为张拉整体的广泛应用铺平了道路。 结语： 张拉整体，它不仅仅是一种结构体系，更是一种对空间、对力学、对美学的全新思考。它以其独特的“以柔克刚”的哲学，挑战着我们对结构的传统认知，为我们描绘出一个充满无限可能的未来。从宏伟的建筑到微小的机械，从地球上的工程到遥远的宇宙探索，张拉整体都将扮演越来越重要的角色，引领我们走向一个更轻盈、更高效、更富有创造力的结构新时代。 这本书，希望成为您探索张拉整体世界的一扇窗口，激发您对这个迷人领域的兴趣，并为您未来的设计与创新提供宝贵的启示。让我们一同期待，张拉整体为人类文明带来的更多惊喜与突破。

评分☆☆☆☆☆

评价二 坦率地说，这本书的理论深度和广度超出了我的预期，它就像一本为资深研究人员准备的深度指南，而不是一本面向大众的入门读物。书中对非线性分析、拓扑优化这些前沿概念的阐述，需要读者具备扎实的数学和结构力学基础才能完全领会。我尤其对其中关于动态响应和多场耦合分析的部分印象深刻，作者并没有简单罗列公式，而是深入挖掘了这些复杂体系在极端荷载下的内在机理。在某些章节，我甚至需要反复阅读，查阅相关的参考文献才能跟上作者的思路。不过，正是这种高强度的智力挑战，使得这本书的含金量极高。它成功地将多个学科的交叉点——从材料科学到计算模拟——整合到了一个统一的结构框架下进行论述。对于那些希望将自己的研究推向更高层次的学者而言，这本书无疑提供了一个极佳的参照系和批判性思考的起点。它强迫你去思考，我们目前的结构设计范式，在面对未来环境挑战时，究竟有哪些潜在的局限性。

评分☆☆☆☆☆

评价四 我是一名专注于BIM和数字化建造领域的从业者，这本书对我工作流程的潜在影响是巨大的。它详细阐述了一种高度集成化的设计与施工模式，这种模式要求数据流在概念设计阶段就必须是无缝且双向的。书中对“智能单元”和“预制装配”的描述，清晰地勾勒出了未来工厂化建造的蓝图，其中对公差控制和连接节点的精细化处理，展现了极高的工程敏感度。我特别关注了其中关于虚拟模型与实体结构实时反馈的章节，这直接关系到我们如何在高精度制造中保证最终结构的性能一致性。虽然技术细节部分略显深奥，但其核心思想——即结构不再是被动承受荷载的实体，而是积极参与信息交换的网络节点——是非常具有颠覆性的。这本书为我们提供了将数字孪生技术真正落地到结构创新层面的具体路径图，是连接前沿设计理念与高效生产实践的桥梁。

评分☆☆☆☆☆

评价五 这本书的排版和图文配合堪称典范，视觉效果极佳，这对于理解那些高度复杂的空间结构至关重要。清晰的剖面图、精致的渲染效果图，有效地弥补了文字描述中可能出现的晦涩之处。从编排上看，它采取了一种螺旋上升的结构，从基础的力学原理出发，逐步深入到材料的本构关系，再到整体系统的稳定性分析，逻辑层次非常清晰，读起来代入感很强。特别是那些由不同尺度构建的案例研究，它们仿佛一个个微缩模型，让读者能够清晰地看到不同层级的设计决策是如何相互影响的。对于初入该领域的学生来说，这本书的图解部分提供了极好的直观理解。它成功地将艰深的学术内容“视觉化”了，这种对阅读体验的重视，在专业技术书籍中是难能可贵的。它不仅是知识的载体，更是一件精心设计的艺术品。

评分☆☆☆☆☆

评价三 这是一本充满了未来主义色彩的建筑哲学著作，它超越了单纯的工程技术范畴，触及了结构与环境、结构与社会之间更深层次的关系。作者的叙事风格非常具有感染力，他似乎在用一种近乎诗意的语言描绘着那些尚未完全实现的宏伟构想。阅读过程中，我不断地被那些大胆的设想所震撼——例如，那些能够自我修复、与自然气候动态交互的建筑表皮和内部骨架。书中对于可持续性和生命周期设计的关注是如此的细致和人性化，让人深思现代建筑的“一次性”思维是多么的短视。它不像教科书那样提供标准答案，反而像一位富有远见的导师，引导读者去探索那些“最优解”之外的可能性。我最欣赏的是，尽管构想宏大，作者始终没有脱离工程的现实约束，而是探讨了如何通过系统性的创新来逐步实现这些愿景。这本书读完后，我久久不能平静，它让我对“建造”这个行为有了全新的敬畏感。

评分☆☆☆☆☆

评价一 这本书简直是结构工程领域的一股清流，它没有沉溺于传统计算方法的繁文缛节，而是以一种极其前瞻性的视角，带领我们窥见了未来建筑的可能性。作者对新材料的运用和结构形式的创新描述得淋漓尽致，尤其是关于空间结构复杂性与美学结合的探讨，让人耳目一新。阅读过程中，我感觉自己仿佛置身于一个由参数化设计和智能制造共同构建的实验室，每一个案例分析都充满了挑战性和启发性。书中对于如何平衡结构效率与建造可行性的思考尤为深刻，它不仅仅停留在理论的探讨，更是将工程的实践性融入了宏大的愿景之中。对于我们这些长期在传统框架下工作的工程师来说，这本书无疑是一剂强心针，它激发了我们对现有规范的反思，并鼓励我们在设计中大胆采用更具适应性和鲁棒性的体系。我特别欣赏作者在处理复杂几何形态时所展现出的那种严谨又不失艺术感的笔触，这使得原本枯燥的力学分析也变得引人入胜。这本书的价值不仅在于传授知识，更在于构建了一种面向未来的思维模式。

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