[实用新型]一种钢-木混合张弦桁架结构

说明书

技术领域

本实用新型属于建筑工程技术领域，特别是涉及一种大跨度预应力钢-木混合张弦桁架结构。

背景技术

随着大跨度空间结构的发展，张弦桁架结构得到了广泛应用，在机场航站楼、国际会展中心、体育场馆及收费站等公共建筑中均出现了其应用实例。张弦桁架结构是一种新型的预应力钢结构形式，主要由上弦桁架、竖向撑杆和下弦拉索构成；而上弦桁架则是由多根上弦杆、多根下弦杆和多根斜腹杆构成，具有受力合理、刚度大、重量轻等特点。当张拉下弦拉索后，上弦桁架将起拱至设计形状而使杆件受力，从而可有效地控制使用过程中的变形。但受材料力学性能的限制，目前上弦桁架杆件和竖向撑杆的材料均选用钢材，而木材用于张弦桁架的实例或研究却鲜见报道。因此，如果能选用木材作为张弦桁架的构件，不但能扩大木结构的应用领域、拓宽空间结构的选材范围，而且还可推动绿色环保建筑的进一步发展。

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201010574641.X和第201020672152.3号中分别公开了一种由本发明申请人提出的木结构矩形平板网架和钢-木混合抽空四角锥网架，虽然上述网架具有绿色环保、抗震性好等优点，但在应用到大跨度空间结构(如50米～100米跨度)时就需要较多的结构柱作为支点，同时网架的厚度也将增大，因此在一定程度上会影响建筑的使用功能。因此，有必要研究木材在张弦桁架结构中的应用。

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施工便捷、安全可靠、抗震性好的钢-木混合张弦桁架结构。

为了达到上述目的，本实用新型提供的钢-木混合张弦桁架结构包括多根上弦杆、多根下弦杆、多根斜腹杆、多根竖向撑杆、下弦拉索、多个木杆连接件、多个钢杆连接件、多个螺栓球节点、多个拉索连接件、固定铰支座和滑动铰支座；其中每根上弦杆、下弦杆和斜腹杆的两端分别安装有一个木杆连接件，带有木杆连接件的多根上弦杆、多根下弦杆和多根斜腹杆利用多个螺栓球节点连接成传统结构的上弦桁架；多根竖向撑杆相隔距离设置在上弦桁架的下部，每根竖向撑杆的上端分别通过一个钢杆连接件与位于上弦桁架下弦的螺栓球节点相连，下端分别连接有一个拉索连接件；下弦拉索的中部同时与多个拉索连接件相连接，而其两端则连接在上弦桁架的两端；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、下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、下弦杆或斜腹杆箍紧；所述的钢杆连接件包括与木杆连接件上同一部件具有相同结构的端板和锥头；其中端板安装在竖向撑杆的外端面上，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；所述的拉索连接件的中部形成有一个拉索贯穿孔，其顶部向外突出形成有一个用于连接竖向撑杆下端的连接柱；固定铰支座的上端安装在位于上弦桁架一端下弦的螺栓球节点的钢球上，下端固定在相应结构柱的顶部；滑动铰支座的上端安装在位于上弦桁架另一端下弦的螺栓球节点的钢球上，下端则以可移动的方式设置在相应结构柱的顶部。

所述的上弦杆、下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。