张拉整体原理（张拉整体式结构的历史沿革）

张拉整体”概念是美国著名建筑师富勒(R.B.Fuller)的发明，这指“张拉”(tensile)和“整体”(integrity)的缩合。富勒认为宇宙的运行是按照张拉一致性原理进行的，即

万有引力

是一个平衡的张力网，而各个星球是这个网中的一个个孤立点。由于张拉整体结构固有的符合

自然规律

的特点，最大限度地利用了材料和截面的特性，可以用尽量少的钢材建造超大跨度建筑。

建筑特点

张拉整体结构的力学分析类似于美家网

预应力

铰节点索杆网格结构，除了一些特殊的图形外，都含有

内部机构

，呈现几何柔性。为了研究的目的，除了一般的找形和静动力分析过程外，有时还用到一个中间过程：稳定性、机构及预应力状态的研究。张拉整体体系的分析模型必须考虑非线性特性和平衡自就历程的存在。莫赫瑞(Mohri)说明了如何保证适当的自应力及单元的刚度，还给出了识别与索提供的刚度相一致的自应力状态的算法。张拉整体结构的静力性能的非线性分析已经完成，其模型基于松弛原理或牛顿拉夫逊型过程的矩阵追赶法原理，有人也做了动力松弛的模型。

对于张拉整体结构的研究开始于40多年前，从最初的设想到工程实践大约经历了以下几个阶段：想象和几何学、拓扑和图形分析、力学分析及试验研究。其中力学分析包括找形、自就历程准则、工作机理工科稳步力作用下的性能等。张拉整体结构的几何形状同时依赖于构件的初始几何形状、关联结构(拓扑)及形成一定刚度的自应力的存在。另外这种结构在外力作用下的变形(与自应力的效果不同)也提出了其它结构问题，首先它属于临界类体系，结构在外荷载过程中刚度不断发生变化，传力途径也就随之改变;其次这种结构只能在考虑了几何非线性甚至材料非线性时才能分析。

从50年代起，许多研究工作者都采用了靠想象的实用方法，如斯耐尔森(K.Snelson)的雕塑及莫瑞挪(Moreno)的设想等。最重要的几何学上的工作是由富勒和埃墨瑞赤(D.G.Emmerich)完成的。加拿大的结构拓扑研究小组在形态学方面做了最重要的工作，他们出版的杂志包括了许多张拉整体体系拓扑方面的文章，但这些研究都是数学上的，在三维空间上工程应用的研究也只为警告设计者们容易出现的不稳定方案。在大多数情况下，张拉整体多面体几何的构成特性使得图形理论可以用来模型化它们的拓扑。

张拉整体的找形分析为的是使体系的几何形式满足自应力准则。对于一个基本单元，可以用一种简单的静力方法来获得自应力几何，其原则包括寻找一个或一套元素的最大或最小和度，同时得到其它元素的尺寸条件。佩里哥瑞挪(S.Pellegrino)建议了用一种标准非线性程序解决这一问题的方法。而一个基于虚阻尼的动力松弛方法也得到了同样的结果。

斯耐尔森的极具艺术性的雕塑是体现富勒张拉整体思想的最早尝试。这之后富勒、埃墨瑞赤、瓦尔耐(O.Vilnay)、莫特罗(R.Motro)、汉纳(A.Hanaor)等创造了多种张拉整体结构体系。在世界很多地方都有建造了艺术品性质的张拉整体结构，如法国的公园雕塑、华沙国际建筑联合会前的自张拉空间填充体、荷兰国家博物馆前覆盖的四棱柱张拉整体单体以及1958年富勒为布鲁塞尔博览会设计的一个有表现力的张拉整体桅杆等。

张拉整体原理的简单解释如下：

张拉整体结构原理是指通过张拉力将结构虫的构住或材料连接起来..形成一个整体。张拉整体结构的原理是基于材料的力学性能和结构的力学行为。在张拉整体结构中，张拉力是通过预应力或者后张力的方式施加在构件上的。

张拉整体结构的原理是基于材料的弹性和塑性特性，在施加张拉力时，材料会发生变形，产生应变。当张拉力达到一定程度时，材料会产生塑性变形，此时材料的应变不再与应力成正比。根据荷载的大小和材料的力学特性，可以确定施加的张拉力的大小和方向。

张拉整体结构的原理是基于结构的力学行为。在张拉整体结构中，构件之间通过张拉力连接在一起，形成一个整体。张拉力可以平衡结构上的荷载，并将荷载传递到其他构件上。通过合理设置张拉力的大小和方向，可以使结构在承受荷载时保持平衡和稳定。

张拉整体结构的原理可以通过以下步骤进行实施。首先，确定结构的设计要求和荷载。根据结构的要求和荷载，选择适当的构件和材料。然后，根据结构的形状和尺寸，确定构件之间的连接方式和张拉力的施加位置。

接下来，通过预应力或后张力的方式施加张拉力。在施加张拉力的过程中，要根据材料的力学特性和结构的力学行为来调整张拉力的大小和方向。最后，通过监测和调整张拉力，确保结构的稳定性和安全性。

在实际的工程中，张拉整体结构的原理被广泛应用于桥梁、建筑物、地下结构等各个领域。通过张拉整体结构的原理，可以提高结构的抗震性能、承载能力和使用寿命。同时，张拉整体结构还可以减少结构的自重和材料的使用量，降低工程成长

张拉整体结构的原理是通过施加张拉力将构件或材料连接在一起，形成一个整体。张拉整体结构的原理基于材料的力学性能和结构的力学行为。通过合理设置张拉力的大小和方向，可以使结构在承受荷载时保持平衡和稳定。张拉整体结构的原理在工程实践中得到了广泛应用，提高了结构的性能和经济效益。