[实用新型]一种钢-木混合抽空四角锥网架

说明书

技术领域

本实用新型属于建筑结构技术领域，特别是涉及一种大跨度钢-木混合抽空四角锥网架。

背景技术

随着大跨度空间结构的发展，网架结构得到了广泛应用，如机场航站楼、会展中心、收费站、大跨度煤棚等建筑，均出现了网架结构的应用实例。网架结构受力合理、刚度强、重量轻，能够充分发挥材料的拉压性能，减小弯矩和剪力对材料的不利影响，且造型多变，并可根据建筑使用要求调整网格尺寸，以满足不同的使用要求。由于抽空四角锥网架造型新颖，并且利于室内采光照明，因此受到更广泛的关注。但是，抽空部分网格后，结构受力尤其是下弦杆受力显著增大，由于钢材具有强度高和性能稳定的特点，因此，该结构主要选用钢材作为原料，其它材料用于这种网架结构的实例或研究尚未见报道。

木材是一种资源丰富且已广为应用的可再生材料，木结构房屋在我国更是有着悠久的历史。中国发明专利申请第2010号中就公开了一种由本发明申请人提出的木结构矩形平板网架，虽然这种网架具有绿色环保等优点，但是由于木材的强度较低，因此不适于单独作为抽空四角锥网架的原料。

因此，如果能充分利用钢材强度高、木材绿色环保的特点，将钢材和木材组合成混合结构，无疑将会扩大木结构的应用范围。

发明内容

为了解决上述问题，本实用新型的目的在于提供一种抗震性能好、便于施工、安全性高且绿色环保的钢-木混合抽空四角锥网架。

为了达到上述目的，本实用新型提供的钢-木混合抽空四角锥网架包括多根上弦杆、多根下弦杆、多根斜腹杆、多个木杆连接件、多个钢杆连接件、多个螺栓球节点、固定铰支座和若干个滑动铰支座；其中上弦杆和斜腹杆由木材制成，下弦杆由钢材制成，每根上弦杆和斜腹杆的两端分别安装有一个木杆连接件，每根下弦杆的两端分别安装有一个钢杆连接件；带有木杆连接件的多根上弦杆和多根斜腹杆与带有钢杆连接件的多根下弦杆利用多个螺栓球节点连接成传统形状的抽空四角锥网架主体；所述的木杆连接件包括钢套箍、端板、锥头和箍筋；其中钢套箍套装在上弦杆及斜腹杆的端部外圆周面上；端板安装在钢套箍的外端面上；锥头为空心圆台结构，其上底面中部形成有一个圆孔，下底面呈开口状，并且下底面边缘连接在端板的外端边缘上；箍筋缠绕在钢套箍的外圆周面上，用于将钢套箍和上弦杆或斜腹杆箍紧；所述的钢杆连接件包括与木杆连接件中同一部件具有相同结构的端板和锥头，端板安装在下弦杆的外端部上，锥头的下底面边缘连接在端板的外端边缘上；每个螺栓球节点包括多个高强螺栓、多个封板、多个套筒、多个销钉和一个钢球；其中高强螺栓上的螺杆贯穿设置在锥头上的圆孔内，并且螺栓头位于锥头的内部，同时螺杆的中部外圆周面上沿径向形成有一个盲孔；封板安装在锥头的上底面外部，并且中心部位形成有一个螺杆孔；套筒套在高强螺栓上位于封板外侧的螺杆上，并且套筒的圆周面上贯穿形成有一个销钉孔；销钉的前端穿过套筒上的销钉孔后插入在高强螺栓上的盲孔内；钢球上形成有多个圆孔，用于插入多个高强螺栓上螺杆的前端；固定铰支座的上端安装在网架主体下弦外周边任一角处的螺栓球节点上，下端固定在相应的结构柱顶部；若干个滑动铰支座的上端分别安装在网架主体下弦外周边的其余螺栓球节点上，下端以可移动的方式分别设置在相应的结构柱顶部。

所述的上弦杆和斜腹杆的两端外圆周面上沿其圆周方向相隔距离形成有多道凹槽，而钢套箍的内圆周面上沿其圆周方向突出形成有多圈能够分别嵌入在上述多道凹槽内的凸缘。

所述的钢球上圆孔的数量为3-8个。

本实用新型提供的钢-木混合抽空四角锥网架具有如下优点1)抗震性能好：经有限元分析软件ANSYS计算表明，本结构具有可靠的抗震性能。2)便于施工：由于减少了钢材用量，因此可明显减少施工现场的机械设备数量，同时，由于木杆件重量轻，其拼接可由工人手工完成，因此可以提高施工效率，降低劳动强度，减少施工人员的数量。3)安全性高：经计算后发现，地震作用下钢-木混合抽空四角锥网架竖向位移小于同截面面积的钢结构网架，表明地震作用下钢-木混合抽空四角锥网架安全性高。4)绿色环保：由于我国木材资源丰富，选材便利且绿色环保，价格低且属于可再生资源，因此使用钢-木混合抽空四角锥网架时经济优势和环保优势都非常突出。

附图说明

图1为本实用新型提供的钢-木混合抽空四角锥网架结构平面图。

图2为本实用新型提供的钢-木混合抽空四角锥网架结构侧视图。

图3为由图1中上弦杆连成的结构平面示意图。

图4为由图1中斜腹杆连成的结构平面示意图。

图5为由图1中下弦杆连成的结构平面示意图。