筱一尘
关键词：COMSOL；张力完整性；悬浮桌；柔性连接
“张力完整性”一词由工程师兼建筑师巴克敏斯特·富勒在 20 世纪 60 年代首次提出。张力完整性是基于单个刚性构件（如管或梁）和柔性构件(如电线或电缆)组成的系统建立的结构原理。刚性构件处于持续压缩状态，它们不是通过互相接触连接，而是被处于持续拉伸状态的柔性构件固定在一起，形成一种能够自我支撑的内部稳定性结构，从而无需预期的必要条件，如地基、连接件或支柱。
张拉整体结构使用的材料少，因此质量轻、适应性强，在环境友好型建筑设计中有应用潜力。张力桌，或称为 “悬浮桌”，是张力完整性原理最基本的应用：一个固定部件在张力的作用下被一个柔性部件托起。
【模型信息】上半部分（桌面和一条向下延伸的弯曲桌腿）和下半部分（桌底和一条向上延伸的桌腿）。两条腿之间用一根金属丝连接，这样当重力将上半部分向下拉时，金属丝的张力可以防止上半部分掉落地面。
图1 悬浮桌示意图
【边界条件设置】在本例中，工况1是在桌面上施加不同大小的垂直向下的载荷。工况2是施加一个扭转力矩。使用线缆接口对施加的载荷和桌面重量进行模拟
图2 边界设置
【应力结果云图】提取结果云图。
图3 工况1受力图示
在桌面不发生倾斜时，只有中心线缆承担所有张力，周围的四条线缆处于不受力的状态。
图4 工况2受力图示
施加扭矩后弯矩也基本由中心线缆承担，但此时外侧线缆也处于拉伸状态。
通过探针提取线缆受力如下图。
图5 线缆受力曲线
【注】本次模型设置较为复杂，如果想深入钢筋混凝土梁失效行为研究，可以设置更加精细的模型以及更为确切的参数设置，文中并未展示完全的技巧。
