本發(fā)明涉及一種建筑結(jié)構(gòu)，尤其是涉及一種大跨度鋼-木-索混合結(jié)構(gòu)體系。

背景技術(shù)：

木材因其溫暖和自然的特性給人以積極向上、幸福安寧的感覺(jué)，同時(shí)木材綠色環(huán)保、耐久性好，因此在大型的公共建筑(比如游泳館、體育館、展覽館)采用木結(jié)構(gòu)較合適。木材的抗拉壓能力好，但是抗彎能力差，現(xiàn)代的公共建筑的跨度越來(lái)越大，同時(shí)由于木材的強(qiáng)度與鋼材相比較小，當(dāng)結(jié)構(gòu)跨度較大時(shí)，木構(gòu)件的截面往往比較大。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的就是為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷而提供一種充分結(jié)合木材和鋼材特點(diǎn)的大跨度鋼-木-索混合結(jié)構(gòu)體系。

本發(fā)明的目的可以通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)：

一種大跨度鋼-木-索混合結(jié)構(gòu)體系，所述的體系頂部為筒殼結(jié)構(gòu)，沿筒殼結(jié)構(gòu)延伸方向的中間區(qū)域?yàn)槟揪W(wǎng)殼，木網(wǎng)殼兩側(cè)連接鋼網(wǎng)殼，木網(wǎng)殼的彎矩小于鋼網(wǎng)殼的彎矩，木網(wǎng)殼底部布置交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)。

所述的體系頂部為交叉菱形單層筒殼結(jié)構(gòu)。

所述的交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)通過(guò)撐桿與木網(wǎng)殼連接。

所述的撐桿下端為梭子端頭，所述的梭子端頭伸出4個(gè)耳板與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)的索頭節(jié)點(diǎn)連接。

所述的筒殼結(jié)構(gòu)下方設(shè)有v型支撐柱。

所述的木網(wǎng)殼、鋼網(wǎng)殼與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)三者之間的連接處為一體化連接。

所述的木網(wǎng)殼、鋼網(wǎng)殼與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)三者之間的連接處，交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)通過(guò)銷軸與鋼網(wǎng)殼外壁連接，鋼網(wǎng)殼末端插入木網(wǎng)殼末端。

所述的鋼網(wǎng)殼末端為鍍鋅鑄鋼。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)沿筒殼結(jié)構(gòu)延伸方向的中間區(qū)域?yàn)槟揪W(wǎng)殼，木網(wǎng)殼兩側(cè)連接鋼網(wǎng)殼，木網(wǎng)殼的彎矩小于鋼網(wǎng)殼的彎矩，木結(jié)構(gòu)改善了結(jié)構(gòu)的質(zhì)感，符合現(xiàn)代化公共建筑的審美要求，又考慮了結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，在彎矩較大處采用鋼結(jié)構(gòu)，保證了抗彎能力；木網(wǎng)殼底部布置交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)，提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全度，通過(guò)對(duì)拉索施加預(yù)應(yīng)力，可以提高木結(jié)構(gòu)的豎向剛度。

(2)體系頂部為交叉菱形單層筒殼結(jié)構(gòu)，交叉菱形單層筒殼具有較好的縱向和橫向剛度，使結(jié)構(gòu)成為空間作用結(jié)構(gòu)體系，同時(shí)交叉菱形單層筒殼更能適應(yīng)建筑的外表皮紋理和內(nèi)部空間效果。

(3)交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)通過(guò)撐桿與木網(wǎng)殼連接，減少對(duì)單層網(wǎng)殼節(jié)點(diǎn)剛度的依賴，提高了結(jié)構(gòu)的在極限荷載作用下的內(nèi)力重分布能力。

(4)撐桿下端為梭子端頭，減小構(gòu)件截面，將構(gòu)件做成藝術(shù)化構(gòu)件，梭子端頭伸出4個(gè)耳板與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)的索頭節(jié)點(diǎn)連接，整個(gè)節(jié)點(diǎn)不但受力合理，而且輕巧美觀。

(5)木網(wǎng)殼、鋼網(wǎng)殼與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)三者之間的連接處為一體化連接，既滿足受力要求，又通過(guò)結(jié)構(gòu)細(xì)部表現(xiàn)建筑之美。

(6)木網(wǎng)殼、鋼網(wǎng)殼與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)三者之間的連接處，交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)通過(guò)銷軸與鋼網(wǎng)殼外壁連接，鋼網(wǎng)殼末端插入木網(wǎng)殼末端，節(jié)點(diǎn)既具有的剛度和承載力，又使木結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)在外觀上形成一個(gè)完整整體。

(7)筒殼結(jié)構(gòu)具有較大的推力，在底部設(shè)置v型柱，可以抵抗筒殼結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的推力。

(8)鋼網(wǎng)殼末端為鍍鋅鑄鋼，既保證了傳力的直接性，又具有室外潮濕環(huán)境下的防腐能力。

附圖說(shuō)明

圖1為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)體系立體圖；

圖2為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)體系主視示意圖；

圖3為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)體系分解示意圖；

圖4為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)體系中，木網(wǎng)殼、鋼網(wǎng)殼與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)三者之間的連接處結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5為圖4的a-a剖視示意圖；

圖6為本實(shí)施例結(jié)構(gòu)體系撐桿下端與與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)連接示意圖；

圖7為圖6的a-a剖視示意圖；

附圖標(biāo)記：

1為木網(wǎng)殼；2為鋼網(wǎng)殼；3為交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)；4為撐桿；5為耳板；6為v型支撐柱；7為混凝土框架；8為銷軸。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。本實(shí)施例以本發(fā)明技術(shù)方案為前提進(jìn)行實(shí)施，給出了詳細(xì)的實(shí)施方式和具體的操作過(guò)程，但本發(fā)明的保護(hù)范圍不限于下述的實(shí)施例。

實(shí)施例

如圖1～7所示，一種大跨度鋼-木-索混合結(jié)構(gòu)體系，體系頂部為交叉菱形單層筒殼結(jié)構(gòu)，沿筒殼結(jié)構(gòu)延伸方向的中間區(qū)域以受壓為主，根據(jù)結(jié)構(gòu)內(nèi)力分析，采用的結(jié)構(gòu)為木網(wǎng)殼，木網(wǎng)殼1兩側(cè)連接鋼網(wǎng)殼2，木網(wǎng)殼1的彎矩小于鋼網(wǎng)殼2的彎矩。

由于現(xiàn)在的木構(gòu)件連接采用金屬連接件連接，無(wú)法滿足《空間網(wǎng)格技術(shù)規(guī)程》規(guī)定的單層網(wǎng)殼必須采用剛接的要求，因此在木網(wǎng)殼1底部布置交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)3，交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)3通過(guò)撐桿4與木網(wǎng)殼1連接，通過(guò)對(duì)拉索施加預(yù)應(yīng)力，可以提高木結(jié)構(gòu)的豎向剛度，減少木網(wǎng)殼1水平推力和側(cè)向變形，木結(jié)構(gòu)改善了結(jié)構(gòu)的質(zhì)感和美學(xué)表現(xiàn)力，同時(shí)索網(wǎng)結(jié)構(gòu)改善了鋼-膠合木結(jié)構(gòu)的受力性能，作為上部木網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的第二道安全防線，防止由于節(jié)點(diǎn)強(qiáng)度不足造成結(jié)構(gòu)的破壞。撐桿4下端為梭子端頭，梭子端頭伸出4個(gè)耳板5與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)3的索頭節(jié)點(diǎn)連接，耳板5通過(guò)銷軸與索頭節(jié)點(diǎn)連接。

木網(wǎng)殼1、鋼網(wǎng)殼2與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)3三者之間的連接處為通過(guò)鋼木結(jié)構(gòu)連接節(jié)點(diǎn)、索夾節(jié)點(diǎn)和撐桿上下的銷軸節(jié)點(diǎn)連接成一個(gè)整體。

木網(wǎng)殼1、鋼網(wǎng)殼2與交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)3三者之間的連接處，交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)3通過(guò)銷軸8與鋼網(wǎng)殼2外壁連接，鋼網(wǎng)殼2末端為鍍鋅鑄鋼，插入木網(wǎng)殼1末端。

筒殼結(jié)構(gòu)下方設(shè)有v型支撐柱6。上部鋼木結(jié)構(gòu)通過(guò)抗震球型鋼支座與下方混凝土框架7連接，混凝土框架結(jié)構(gòu)既承受上部結(jié)構(gòu)傳來(lái)的荷載，并將荷載傳給下部基礎(chǔ)。v型柱設(shè)計(jì)既滿足結(jié)構(gòu)的受力要求，同時(shí)結(jié)合了建筑造型和建筑藝術(shù)，將v型柱設(shè)計(jì)成藝術(shù)化的構(gòu)件，通過(guò)結(jié)構(gòu)之妙表現(xiàn)建筑之美。

本發(fā)明首次提出大跨度鋼-木-索混合結(jié)構(gòu)，并將其應(yīng)用到某體育訓(xùn)練基地一期項(xiàng)目4號(hào)樓的游泳館。游泳館屋蓋投影為矩形，軸網(wǎng)正交布置，屋面為鋼木混合結(jié)構(gòu)的筒殼結(jié)構(gòu)，筒殼的矢高為6m，跨度45m，是矢跨比為1/9，接近合理拱軸線。結(jié)構(gòu)的中央27m采用膠合木結(jié)構(gòu)，兩邊的9m采用鋼結(jié)構(gòu)。游泳館縱向長(zhǎng)64，屋蓋筒殼兩端處的標(biāo)高為7.5m，鋼木轉(zhuǎn)換節(jié)點(diǎn)的標(biāo)高為11.5m，屋蓋最高處的標(biāo)高為13.5m。木結(jié)構(gòu)賦予建筑內(nèi)部獨(dú)特的外觀，并給人以溫暖親切感，并減少了游泳館潮濕環(huán)境下的結(jié)露問(wèn)題。

技術(shù)特征：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種大跨度鋼?木?索混合結(jié)構(gòu)體系，其特征在于，所述的體系頂部為筒殼結(jié)構(gòu)，沿筒殼結(jié)構(gòu)延伸方向的中間區(qū)域?yàn)槟揪W(wǎng)殼(1)，木網(wǎng)殼(1)兩側(cè)連接鋼網(wǎng)殼(2)，木網(wǎng)殼(1)的彎矩小于鋼網(wǎng)殼(2)的彎矩，木網(wǎng)殼(1)底部布置交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)(3)。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明符合現(xiàn)代化公共建筑的審美要求，又考慮了結(jié)構(gòu)內(nèi)力分布，在彎矩較大處采用鋼結(jié)構(gòu)，保證了抗彎能力；木網(wǎng)殼底部布置交叉索網(wǎng)支撐結(jié)構(gòu)，提高了整個(gè)結(jié)構(gòu)的安全度，通過(guò)對(duì)拉索施加預(yù)應(yīng)力，可以提高木結(jié)構(gòu)的豎向剛度。

技術(shù)研發(fā)人員：丁潔民;張?jiān)聫?qiáng);張崢;黃卓駒
受保護(hù)的技術(shù)使用者：同濟(jì)大學(xué)建筑設(shè)計(jì)研究院（集團(tuán)）有限公司
技術(shù)研發(fā)日：2017.05.22
技術(shù)公布日：2017.09.15