張拉整體結構(Tensegrity)定義與討論範疇

世紀 年代，美國的發明家，結構工程師，建築大師巴克明斯特‧富勒

2.1-1 張拉整體結構(Tensegrity)簡述與定義

張拉整體結構 結構是由張力體系和懸浮在張力體系中的孤力受壓單體共同

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定義中的連續拉伸件（ 繩索）和不連續的受壓構件（ 桅杆）容易造成字面上 的混淆，不連續受壓構件指的是在整個張拉整體構件的力傳導場域中，每段桅杆結構皆 為分開個體；而連續的拉伸件容易誤解成張拉整體場域中所有的繩索結構皆由同一條線 段所串連起來，但實際上 在 年的柏林展場案中，清楚的呈現施工 過程，每段繩索、桅杆、接頭都是分開個體，經由接頭連串起來。

取自

由此可推斷富勒（ ）給出的定義中，連續拉伸件所指的可能是型態上的連續，需要 接頭來連串各段繩索，力量的傳導可連續而不間斷。

圖表 6 1974 年 Kenneth Snelson 在柏林的施工過程

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2.1-2 張拉整體結構(Tensegrity)跟自然界的關係

說：「大自然的的一切型體都可以用幾何方式來解釋。」我們可以 從自然界學習許多事物，但他也提醒，數學不能用來解釋任何物理系統，只能讓我們找 到近似性質或用簡化的方式來姐是物理系統。我們可以說的數學模型是真相的一理想化。

動物和人的骨骼、肌腱特殊的連接方式可以順暢地控制運動。骨頭和肌腱連接的演化使 動物的控制功能更加方便，這其中包括骨頭壓縮的承載能力，以及肌腱提供一個穩定狀 態所需的壓力。

圖表 7 人類骨骼與肌肉運動與張拉結構的關係

(左圖) class 2 shoulder joint and class 3 elbow joint (右圖) class 2

圖表 8 貓骨骼與肌肉運動與張拉結構的關係

圖 5 顯示肌腱如何跟骨頭連接，以及肌腱如何控制它們來完成運動。肌腱(肌肉運動的 致動器) 連接肱骨骨手臂的前臂尺骨和橈骨，這三塊骨頭相交於肘，因此我們將此歸類 為一 3 根不具伸縮杆的張拉結構整體。任何不具伸縮的杆件(這裡是指骨頭的部分)的形

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狀都是有功用的，右圖為一腳趾控制系統，可視為一 2 根不具伸縮杆的張拉結構整體。

圖 6 是貓後腿的運動方式，右圖是時間和每個肌腱在步行所需的力量，其中包括屈肌腱

（紅色）、伸肌腱（藍色）。

圖表 9 蜘蛛絲與張拉結構的關係

康奈爾大學的研究員林恩 和杜邦公司的 提出，蜘蛛絲是一個複雜的 折疊蛋白物，主要由兩種氨基酸組成，甘氨酸和丙氨酸。丙氨酸依照兩種物質來排列（1）

矩形版（微小晶體中的分子版狀物），稱為β-版，在圖 7 中的折疊片，和（2）無定形 鏈的拉伸網絡的材料，可以採取應變。矩形板在張拉整體結構上擔任不具伸縮的杆件

，無定形鏈在張拉整體結構上擔任可拉伸物 ，β-折疊片之間 不接觸。

2.1-3 張拉整體結構

在藝術上的應用

圖表 10

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2.1-4 張拉整體結構(Tensegrity)在建築上的應用

建築上有益的發展：