Concrete is the most widely used construction material globally. Despite its versatility, it is typically poured into stiff, rectilinear formwork that restricts formal exploration and leads to considerable material waste and higher carbon output. Fabric formwork offers an alternative in which flexible textiles shape fresh concrete into structurally efficient geometries such as thin shells and catenary arches. However, a persistent challenge remains that forms optimized in tension under gravity often crack when rotated into their final compression orientation. Previous research has focused on form-finding and fabrication workflows, with little attention to damage-free reorientation. This paper addresses this gap through two contributions: a CNC-milled repositionable frame with soft-to-rigid connection details enabling controlled tilt-up reorientation without damage, and a scalar reframing that embeds small repeating catenary units within larger building components such as walls and slabs. The research pursues three objectives: (1) to design and refine compatible textile-concrete combinations, with particular focus on non-woven geotextiles; (2) to develop a CNC-cut, repositionable frame system that redistributes stresses during reorientation; and (3) to devise robust soft-to-rigid connection details that permit safe demolding and handling. Through material testing and iterative prototyping, the study identifies concrete paste-geotextile pairings that produce high-quality surface finishes. A tilt-up method was developed where the frame rotates with the arch, minimizing tensile stress. Results demonstrate that catenary arches can be cast, released, and reoriented without cracking or damage. These findings advance fabric-formed concrete toward low-tech, materially efficient structures with reduced environmental impact.


翻译:混凝土是全球应用最广泛的建筑材料。尽管其具有多功能性,但通常被浇筑在刚性、直线型的模板中,这限制了形态探索,并导致大量材料浪费和更高的碳排放。织物模板提供了一种替代方案,即利用柔性织物将新鲜混凝土成型为薄壳和悬链线拱等高效结构形态。然而,一个持续存在的挑战是:在重力作用下优化成受拉状态的成型体,在旋转至最终受压方向时常常产生裂缝。已有研究主要集中于找形和建造流程,较少关注无损重新定向。本文通过两项贡献填补了这一空白:一是采用数控铣削的可重新定位框架,配以软-刚性连接细部实现可控的无损伤倾斜抬起重新定向;二是采用标量重构方法,将小型重复悬链线单元嵌入墙体、楼板等大型建筑构件中。本研究追求三个目标:(1)设计并优化相容的织物-混凝土组合,重点关注非织造土工布;(2)开发数控切割的可重新定位框架系统,在重新定向过程中重新分布应力;(3)设计稳健的软-刚性连接细部,确保安全脱模和搬运。通过材料测试和迭代原型制作,研究确定了可产生高质量表面饰面的混凝土浆体-土工布组合。开发了一种倾斜抬起方法,使框架随拱体一起旋转,从而最小化拉应力。结果表明,悬链线拱可以在不产生裂缝或损伤的情况下完成浇筑、脱模和重新定向。这些发现推动了织物成型混凝土向低技术、材料高效且环境影响较小的结构发展。

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