緊張のアーキテクチャを探る

デンバー空港ターミナルの尖った屋根。 Sandra Leidholdt / Moment / Getty Imagesによる写真（トリミング）

引張建築は、主に圧縮ではなく引張を使用する構造システムです。 引張り と テンション 交互に使われることが多いです。他の名前には、張力膜アーキテクチャ、ファブリック アーキテクチャ、張力構造、および軽量張力構造が含まれます。この現代的でありながら古代の建築技術を探ってみましょう。

引く・押す

Tensile Membrane Architecture、デンバー空港 1995 年、コロラド州。 Education Images/UIG/Universal Images Group Collection/Getty Imagesによる写真

テンション と 圧縮 建築を学ぶときによく耳にする 2 つの力です。私たちが構築するほとんどの構造物は圧縮されています — レンガとレンガ、ボードとボード、地面に向かって押し下げられ、建物の重量が固い土によってバランスが取れています。一方、張力は圧縮の反対と考えられています。張力は建設資材を引っ張ったり伸ばしたりします。

引張構造の定義

' 構造に重要な構造的支持を提供するために、生地または柔軟な材料システム（通常はワイヤーまたはケーブルを使用）の張力によって特徴付けられる構造。 '— ファブリック構造協会 (金融庁)

張力と圧縮の構築

人類の最初の人工建造物（洞窟の外）を振り返ると、ロジェの プリミティブ ハット (主に圧縮された構造) および、それ以前のテントのような構造 — 生地 (動物の皮など) を木材または骨のフレームの周りにきつく (張力をかけて) 引っ張ったもの。伸縮性のあるデザインは遊牧民のテントや小さなテントには問題ありませんでしたが、 エジプトのピラミッド。 ギリシャ人やローマ人でさえ、石で作られた大きなコロシアムは長寿と礼儀正しさのトレードマークであると判断しました。 クラシカル .何世紀にもわたって、緊張型建築はサーカステントや吊り橋に追いやられていました (例: ブルックリンブリッジ ）、および小規模な仮設パビリオン。

ドイツの建築家であり、プリツカー賞受賞者であるフレイ オットーは、生涯にわたって、軽量で引張りの強い建築の可能性を研究し、ポールの高さ、ケーブルの吊り下げ、ケーブル ネット、および大規模な建築に使用できる膜材料を入念に計算しました。テントのような構造。カナダのモントリオールで開催された 1967 年万国博覧会のドイツ館の彼のデザインは、 CAD ソフトウェア。しかし、この 1967 年のパビリオンは、他の建築家が張力構造の可能性を検討する道を開いたものです。

テンションの作り方と使い方

テンションを発生させる最も一般的なモデルは、バルーン モデルとテント モデルです。気球モデルでは、内部の空気が気球のような伸縮性のある素材に空気を押し込むことで、膜の壁と屋根に空気圧で張力を生み出します。テント モデルでは、傘が機能するように、固定柱に取り付けられたケーブルが膜の壁と屋根を引っ張ります。

より一般的なテント モデルの典型的な要素には、(1) 「マスト」または固定ポールまたはサポート用のポールのセットが含まれます。 (2)サスペンションケーブル、ドイツ生まれがアメリカに持ち込んだアイデア ジョン・ローブリング; (3) 布の形をした「膜」(例えば、 ETFE ）またはケーブルネット。

このタイプのアーキテクチャの最も一般的な用途には、屋根、屋外パビリオン、スポーツ アリーナ、交通機関のハブ、災害後の半永久的な住宅などがあります。

^{出典: ファブリック構造協会 (FSA) www.fabricstructuresassociation.org/what-are-lightweight-structures/tensile}

デンバー国際空港内

コロラド州デンバーのデンバー国際空港の内部、1995 年。 アルトレンド画像による写真/アルトレンドコレクション/ゲッティイメージズ

デンバー国際空港は、引張構造の好例です。 1994 年のターミナルの張られた膜の屋根は、マイナス 100°F (氷点下) からプラス 450°F までの温度に耐えることができます。グラスファイバー素材は太陽の熱を反射し、自然光を室内空間に取り入れます。設計のアイデアは、空港がコロラド州デンバーのロッキー山脈の近くにあるため、山頂の環境を反映することです。

デンバー国際空港について

建築家 : C. W. フェントレス J. H. ブラッドバーン アソシエイツ、コロラド州デンバー
完了 : 1994年
専門業者 : 株式会社バードエア .
設計思想 : ミュンヘン アルプスの近くに位置するフレイ オットーの尖った構造と同様に、フェントレスはコロラド州のロッキー山脈の峰をエミュレートする引張膜屋根システムを選択しました。
サイズ : 1,200 x 240 フィート
内部の柱の数 ：3.4
スチールケーブルの量 10マイル
膜の種類 : PTFEグラスファイバー 、テフロン-コーティングされた織りファイバーグラス
生地の量 : ジェッペセン ターミナルの屋根は 375,000 平方フィート。 75,000 平方フィートの追加の縁石保護

^{ソース： デンバー国際空港 と PTFEグラスファイバー Birdair, Inc. [2015 年 3 月 15 日にアクセス]}

引張建築に典型的な3つの基本形状

ドイツ、バイエルン州ミュンヘンの 1972 年オリンピック スタジアムの屋根。 Holger Thalmann/STOCK4B/Stock4B Collection/Getty Imagesによる写真

ドイツ アルプスに着想を得たドイツのミュンヘンにあるこの建物は、1994 年のデンバー国際空港を思い起こさせるかもしれません。ただし、ミュンヘンの建物は 20 年前に建設されました。

1967 年、ドイツの建築家 Günther Behnisch (1922-2010) は、1972 年に開催される第 20 回夏季オリンピックを開催するために、ミュンヘンのゴミ捨て場を国際的な景観に変えるコンペで優勝しました。オリンピック村。その後、彼らはドイツの建築家フレイ・オットーにデザインの詳細を理解する手助けをしてもらいました。

を使用せずに CAD ソフトウェア、建築家とエンジニアは、オリンピック選手だけでなく、ドイツの創意工夫とドイツ アルプスを紹介するために、ミュンヘンでこれらのピークを設計しました。

デンバー国際空港の建築家はミュンヘンのデザインを盗んだのですか?たぶん、でも南アフリカの会社 張力構造 すべての張力設計は、次の 3 つの基本形式の派生物であると指摘しています。

• ' 円錐形 – 中央の頂点が特徴の円錐形
• ' バレルボールト – 通常、湾曲したアーチのデザインが特徴のアーチ型の形状
• ' ハイパー – ねじれた自由形状 '

^{ソース: 大会 、Behnisch & Partners 1952-2005; 技術的な案内 、張力構造 [2015 年 3 月 15 日にアクセス]}

規模は大きく、重量は軽い: オリンピック選手村、1972 年

1972 年、ドイツ、ミュンヘンのオリンピック選手村の航空写真。 Design Pics/Michael Interisano/Perspectives Collection/Getty Imagesによる写真

ギュンター・ベニッシュ とフライ オットーは、最初の大規模な張力構造プロジェクトの 1 つである、ドイツのミュンヘンにある 1972 年のオリンピック選手村のほとんどを囲むために協力しました。ドイツのミュンヘンにあるオリンピック スタジアムは、引張り構造を使用した会場の 1 つに過ぎませんでした。

オットーの Expo '67 ファブリック パビリオンよりも大きく、より壮大になるように提案されたミュンヘンの構造は、複雑なケーブル ネット膜でした。建築家は、膜を完成させるために厚さ 4 mm のアクリル パネルを選びました。硬いアクリルは布のように伸びないため、パネルはケーブルネットに「柔軟に接続」されました。その結果、オリンピック選手村全体に彫刻された軽さと柔らかさが生まれました。

引張膜構造の寿命は、選択した膜の種類によって異なります。今日の高度な製造技術により、これらの構造物の寿命は 1 年未満から数十年に延びています。 1972 年のミュンヘンのオリンピック公園のような初期の建造物は、本当に実験的なものであり、メンテナンスが必要でした。 2009 年、ドイツの会社 ハイテックス オリンピックホールの上に新しい吊り下げられた膜の屋根を設置するために参加しました。

^{出典: 1972 年オリンピック (ミュンヘン): オリンピック スタジアム、TensiNet.com [2015 年 3 月 15 日アクセス]}

1972 年、ミュンヘンにあるフレイ オットーの引張構造の詳細

Frei Otto が設計したオリンピックの屋根構造、1972 年、ミュンヘン、ドイツ。 写真提供 LatitudeStock-Nadia Mackenzie/Gallo Images Collection/Getty Images

今日の建築家は、 ファブリックメンブレンの選択 1972 年のオリンピック選手村の屋根を設計した建築家よりもはるかに多くの「奇跡の生地」を選択する必要があります。

1980 年、著者の Mario Salvadori は、引張アーキテクチャについて次のように説明しました。

「ケーブルのネットワークが適切な支持点から吊り下げられると、奇跡のファブリックをそこから吊るして、ネットワークのケーブル間の比較的短い距離に伸ばすことができます.ドイツの建築家フレイ・オットーは、このタイプの屋根を開拓しました。このタイプの屋根では、長い鋼鉄またはアルミニウムの支柱で支えられた重い境界ケーブルから、細いケーブルのネットがぶら下がっています。 1967年モントリオール国際博覧会の西ドイツ館のテント設営に続き、会場のスタンドを覆うことに成功。 ミュンヘン オリンピック スタジアム ...1972 年に、18 エーカーのテントを 260 フィートの高さの圧縮マスト 9 本と、最大容量 5,000 トンの境界プレストレス ケーブルで支えたテントを使用しました。 (ちなみに、クモを真似るのは簡単ではありません。この屋根には、40,000 時間もの工学的計算と図面が必要でした。)」

^{ソース： 建物が立つ理由 マリオ・サルヴァドーリ、マグロウヒル・ペーパーバック版、1982年、p。 263-2}

カナダ・モントリオール万博のドイツ館

1967 年、カナダのモントリオールで開催された Expo 67 のドイツ館。 Photo Atelier Frei Otto Warmbronn via PritzkerPrize.com

1967 年の Expo '67 のドイツ パビリオンは、最初の大規模な軽量引張構造と呼ばれることが多く、ドイツでプレハブされ、現場での組み立てのためにカナダに出荷されましたが、わずか 8,000 平方メートルしかありませんでした。計画と建設にわずか 14 か月しかかからなかった引張建築のこの実験はプロトタイプとなり、その設計者で将来のプリツカー賞受賞者であるフレイ オットーを含むドイツの建築家の食欲を刺激しました。

その同じ 1967 年、ドイツの建築家ギュンター ベーニッシュは、1972 年のミュンヘン オリンピック会場の委託を受けました。彼の引張屋根構造は、計画と構築に 5 年を要し、74,800 平方メートルの表面積をカバーしました。これは、カナダのモントリオールにあった前身とはかけ離れています。

引張アーキテクチャの詳細

• 光の構造 - 光の構造: ホルスト ベルガーの作品が示す張力建築の芸術と工学 ホルスト・バーガー、2005年
• 引張表面構造: ケーブルおよびメンブレン構造の実用ガイド マイケル・サイデル、2009年
• 引張膜構造 : ASCE/SEI 55-10 、米国土木学会による Asce Standard、2010 年

^{出典: 1972 年オリンピック (ミュンヘン): オリンピック スタジアムおよび 1967 年博覧会 (モントリオール): ドイツ パビリオン、TensiNet.com のプロジェクト データベース [2015 年 3 月 15 日にアクセス]}