Utilisée principalement dans le cadre de la construction de bâtiments et de la fabrication automobile, la conception à ossature spatiale est une technique d’assemblage d’une structure selon une approche de type squelette, par opposition à la construction traditionnelle pièce par pièce ou au sol. Les avantages de la conception du cadre spatial incluent des économies de poids, une rigidité améliorée et une plus grande durabilité par rapport aux alternatives conventionnelles. Bien que le concept remonte à 1900, les cadres spatiaux n’ont commencé à être largement adoptés qu’au tournant du 21e siècle.
Le principal avantage des cadres spatiaux – leur excellent rapport résistance / poids – réside principalement dans la rigidité naturelle offerte par les constructions angulaires. C’est un concept emprunté à la nature, car les nids d’abeilles, par exemple, sont connus pour avoir une force énorme pour leur masse relative. Alexander Graham Bell a été le premier à essayer d’adapter cette idée à la construction artificielle en 1900, en particulier dans le but de fabriquer des machines volantes plus légères et plus rigides. Bien que Bell ait largement échoué dans sa quête particulière, un autre grand nom de la science, Buckminster Fuller, a pris les racines de la théorie du cadre spatial et les a adaptées à la conception de bâtiments avec beaucoup plus de succès vers le milieu du 20e siècle.
En architecture, les structures spatiales sont le plus souvent utilisées dans les grands toits, bien que des bâtiments plus expérimentaux, tels que les dômes géodésiques connus sous le nom de Biosphères, situés à Oracle, Arizona et Montréal, Québec, soient entièrement construits à l’aide de cette technique. La meilleure façon de penser à un toit à ossature spatiale est comme une version élargie d’un portique de grue, avec des entretoises angulaires entrecroisées qui vont et viennent à travers les poutres horizontales. Étendus sur un terrain de football ou une configuration similaire de type arène, les cadres spatiaux deviennent une solution rentable et plus attrayante par rapport à l’utilisation d’une série de piliers ou d’une autre technique de support de charge. En plus de moins de matériel nécessaire, la conception plus simple nécessite moins de main-d’œuvre et dure plus longtemps, avec un besoin réduit de réparations ou d’entretien de routine.
Dans la construction automobile, la conception des châssis spatiaux a généralement été abandonnée au profit de la conception monocoque par l’industrie manufacturière. Certains constructeurs automobiles haut de gamme, notamment Acura®, Audi® et Lamborghini®, entre autres, fabriquent et développent toujours de nouvelles voitures à cadre spatial. Dans les automobiles, une conception de châssis spatial consiste à placer différentes sections d’une voiture sur un châssis tubulaire, de manière presque modulaire. Cela offre les mêmes avantages par rapport à la construction traditionnelle de corps sur cadre, que l’architecture à ossature spatiale par rapport aux bâtiments traditionnels. Cependant, la monocoque reste largement l’école de design de choix pour les voitures, en partie à cause de considérations de sécurité qui ne sont pas pertinentes en architecture.