竹材應用於薄膜式完全張力體之研究

Translated title of the thesis: Tensegric Membrane Structure Using Bamboo Struts
  • 林 家荷

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

環境永續是當代社會刻不容緩之課題,廢棄物減量為當務之急,輕量化結構因而被廣泛研究,氣候之極端變化也讓降低碳排量、使用綠色建材成為未來趨勢。本研究以竹材做為構築材料,配合薄膜式完全張力體結構系統,發展可進入使用之結構空間。竹材在台灣分佈面積廣,生長期短,砍伐種植生長循環速度快,對環境衝擊較小,為利用性極高之在地環保建材,完全張力體系統中,桿件受純軸壓力及純軸拉力,斷面得以非常經濟,是一種力學行為本質上輕量化的系統。 本研究先針對所使用之材料進行材料試驗,針對小直徑的箭竹及桂竹進行竹材抗壓試驗及挫屈試驗,與尤拉公式計算之理論臨界挫屈載重比較,發現尤拉公式對於細長比大之竹材,臨界挫屈強度有低估趨勢,又針對無彈性防水薄膜進行不同角度抗拉試驗,薄膜於平行及垂直布邊方向、及45度方向具有較大之極限抗拉強度,判斷與斷面受力是否平均有關。接著分別以彈性薄膜與無彈性薄膜為材料,發展完全張力體之空間設計,並詳細闡述完全張力體之系統定義、力學特性及穩定性質,針對旋轉多邊形柱體及壓桿交錯曲面系統進行幾何分析、預力分析、內力分析及受力行為探討,將旋轉多邊形柱體形狀及內力分析結果,與SAP2000結構分析程式之分析結果比對,確認以SAP2000對完全張力體進行分析時,構件設定、預力施加、結構分析方式之正確性。 最後透過實際構築二分之一縮尺之壓桿交錯曲面系統,驗證本研究設計之可行性。實構過程根據不同材料接合需求、邊界支承條件限制,以現有五金材料配合可取得之實構基地,設計各構件細部並規劃組裝過程,最終完成薄膜式完全張力體之構築。
Date of Award2015 Aug 24
Original languageChinese
SupervisorYi-Hsuan Tu (Supervisor)

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