[实用新型]一种钢-木混合结构施威德勒型单层球面弦支网壳

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-木混合结构施威德勒型单层球面弦支网壳。 

背景技术

近年来，为了满足建筑使用功能的要求，大跨度空间结构越来越多地应用于工程实践，比如航站楼、会展中心、收费站、大跨度煤棚等公共和工业建筑。在众多结构形式中，网壳结构是一种曲面网格结构，兼有杆系结构构造简单和薄壳结构受力合理的特点，具有跨越能力大，刚度好，材料省，杆件结构单一及制作安装方便等特点。网壳结构于20世纪50年代初在我国就有所应用，目前已建成大量的网壳结构且多为各地区标志性建筑，如北京国家大剧院、天津体育馆、上海万人体育馆等。 

作为网壳结构的一种特殊形式，施威德勒型单层球面弦支网壳不仅具有传统施威德勒型单层球面网壳结构外形美观、节点构造简单的特点，还具备弦支结构特有的抗震性能好、节省材料的优点，因此应用广泛。但目前，该结构形式主要使用钢材作为杆件原料，尚未见到木材应用于施威德勒型单层球面弦支网壳结构的实例或研究报道。 

在我国，木材是一种资源丰富、生长周期短的可再生材料，经简单加工后就能成为力学性能优良的结构杆件，如将其应用于施威德勒型单层球面弦支网壳结构，将拓宽木结构的应用领域并推进绿色环保建筑的发展。在力学性能方面，木材具有较好的抗拉、抗压和抗弯折强度，是一种天然建材，在古代就已获得应用。但是，木材自然生长过程中形成的生理弯曲及横纹和竖纹的受力性能差异从一定程度上影响了其力学性能，限制了其使用范围。随着科技进步，现有加工设备虽能保证加工后木杆件的外形准确度，但受木结 构连接方式的制约，其应用范围一直未能得到拓宽。在木结构连接方面，常见的节点连接方式为绑扎、榫卯、槽口，节点连接可靠性相对较低，如今常见于建筑景观和重要性较低的低层民用建筑。建筑工程应用方面，目前大多数做法是将其粉碎后与其它材料混合制成新型建筑板材，由于掺加了胶合剂，对室内环境或多或少都会带来一定程度的污染，而直接使用天然木材作为大跨度空间弦支网壳结构受力构件的案例并不多见。因此，在低碳环保绿色建筑理念得到广泛认同的今天，研究并拓宽木结构应用领域的意义就显得非常重大。 

而如何提高木结构连接节点的可靠性，充分发挥木材力学性能，采用合理计算手段进行木结构设计，也成为制约木结构应用领域拓宽的关键问题。 

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-木混合结构施威德勒型单层球面弦支网壳。 

为了达到上述目的，本实用新型提供的钢-木混合结构施威德勒型单层球面弦支网壳包括多根经向杆、多根纬向杆、多根斜杆、多个木杆连接件、多个焊接球节点、若干个滑动铰支座、若干个固定铰支座、多根竖向撑杆和多根下弦索；其中经向杆为钢管，纬向杆和斜杆为木杆，每根纬向杆和斜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纬向杆和多根斜杆利用多个焊接球节点与多根经向杆连接；多根下弦索均为钢索，每根下弦索的两端分别连接在相对的固定铰支座或滑动铰支座上；多根竖向撑杆均为钢管，每根竖向撑杆的上端连接在一个焊接球节点上，下端连接在下弦索上，从而形成传统形状的施威德勒型单层球面弦支网壳主体；所述的木杆连接件包括钢套箍、端板、锥头和箍筋；其中钢套箍套装在纬向杆和斜杆的端部外圆周面上；端板安装在钢套箍外端面上；锥头为空心圆台结构，其上、下底面均呈开口状，下底面边缘连接在端板的外部圆周上，上底面边缘焊接在 焊接球节点上；箍筋缠绕在钢套箍的外圆周面上，用于将钢套箍和纬向杆或斜杆箍紧；每个焊接球节点均为钢制空心球体；若干个固定铰支座的上端相隔距离安装在单层球面弦支网壳主体底部的焊接球节点上，下端固定在结构柱顶部；若干个滑动铰支座的上端相隔距离安装在单层球面弦支网壳主体底部的其余焊接球节点上，下端以可移动的方式设置在结构柱顶部。 

所述的纬向杆和斜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。