[實用新型]一種木結構肋環型單層球面網殼

有效

• 申請號: 201120387879.1
• 申請日: 2011-10-13
• 公開（公告）號: CN202248457U
• 公開（公告）日: 2012-05-30
• 發明（設計）人: 劉國光;武志瑋
• 申請（專利權）人: 中國民航大學
• 主分類號: E04B7/08
• 分類號: E04B7/08;E04C3/17;E04C3/18
• 代理公司: 天津才智專利商標代理有限公司 12108
• 代理人: 龐學欣

技術領域

本實用新型屬于建筑結構技術領域，特別是涉及一種大跨度木結構肋環型單層球面網殼。

背景技術

近年來，為了滿足建筑使用功能的要求，大跨度空間結構越來越多地應用于工程實踐，比如航站樓、會展中心、收費站、大跨度煤棚等公共和工業建筑。在眾多結構形式中，網殼結構是一種曲面網格結構，兼有桿系結構構造簡單和薄殼結構受力合理的特點，具有跨越能力大，剛度好，材料省，桿件結構單一及制作安裝方便等特點。網殼結構于20世紀50年代初在我國就有所應用，目前已建成大量的網殼結構且多為各地區標志性建筑，比如北京國家大劇院、天津體育館、上海萬人體育館等。

作為網殼結構的一種特殊形式，肋環型單層球面網殼上只有經向桿和緯向桿，且大部分網格呈梯形，除頂部中心節點外，其余每個節點只匯交四根桿件，因此節點構造簡單，外形美觀、通透，應用廣泛。但目前，該結構主要使用鋼材作為桿件原料，而尚未見到木材應用于肋環型單層球面網殼結構的實例或研究報道。

在我國，木材是一種資源豐富、生長周期短的可再生材料，經簡單加工后就能成為力學性能優良的結構桿件，如將其應用于網殼結構，將拓寬木結構的應用領域并推進綠色環保建筑的發展。在力學性能方面，木材具有較好的抗拉、抗壓和抗彎折強度，是一種天然建材，在古代就已獲得應用。但是，木材自然生長過程中形成的生理彎曲及橫紋和豎紋的受力性能差異從一定程度上影響了其力學性能，限制了其使用范圍。隨著科技進步，現有加工設備雖能保證加工后木桿件的外形準確度，但受木結構連接方式的制約，其應用范圍一直未能得到拓寬。在木結構連接方面，常見節點連接方式為綁扎、榫卯、槽口，節點連接可靠性相對較低，如今常見于建筑景觀和重要性較低的低層民用建筑。建筑工程應用方面，目前大多數做法是將其粉碎后與其它材料混合制成新型建筑板材，由于摻加了膠合劑，對室內環境或多或少都會帶來一定程度的污染，而直接使用天然木材作為大跨度空間網殼結構受力構件的案例并不多見。因此，在低碳環保綠色建筑理念得到廣泛認同的今天，研究并拓寬木結構應用領域的意義就顯得非常重大。

而如何提高木結構連接節點的可靠性，充分發揮木材力學性能，采用合理計算手段進行木結構設計，也成為制約木結構應用領域拓寬的關鍵問題。

發明內容

為了解決上述問題，本實用新型的目的在于提供一種抗震性能好、便于施工、安全性高且綠色環保的木結構肋環型單層球面網殼。

為了達到上述目的，本實用新型提供的木結構肋環型單層球面網殼包括多根經向桿、多根緯向桿、多個木桿連接件、多個焊接球節點、若干個滑動鉸支座和若干個固定鉸支座；其中經向桿和緯向桿均為木桿，每根經向桿和緯向桿的兩端分別安裝有一個木桿連接件；帶有木桿連接件的多根經向桿和多根緯向桿利用多個焊接球節點連接成傳統形狀的肋環型單層球面網殼主體；所述的木桿連接件包括鋼套箍、端板、錐頭和箍筋；其中鋼套箍套裝在經向桿及緯向桿的端部外圓周面上；端板安裝在鋼套箍的外端圓周上；錐頭為空心圓臺結構，其上、下底面均呈開口狀，下底面邊緣連接在端板的外側，上底面邊緣焊接在焊接球節點上；箍筋纏繞在鋼套箍的外圓周面上，用于將鋼套箍和經向桿或緯向桿箍緊；焊接球節點為鋼制空心球體；若干個固定鉸支座的上端相隔距離安裝在單層球面網殼主體底部的焊接球節點上，下端固定在結構柱頂部；若干個滑動鉸支座的上端相隔距離安裝在單層球面網殼主體底部的其余焊接球節點上，下端以可移動的方式設置在結構柱頂部。

所述的經向桿和緯向桿的兩端外圓周面上沿其圓周方向相隔距離形成有多道凹槽，而鋼套箍的內圓周面上沿其圓周方向突出形成有多圈能夠分別嵌入在上述多道凹槽內的凸緣。

本實用新型提供的木結構肋環型單層球面網殼具有如下優點：1)抗震性能好：經有限元分析軟件計算后發現，單根木桿件受力狀況和整體結構靜、動力響應均滿足設計和使用要求，且表現出較好的抗震性能。2)便于施工：由于木材密度小，桿件拼接由單個工人即可完成，能夠降低工人的勞動強度和工作面上的人員密度，利于提高施工質量和加快施工速度。3)安全性高：經計算后發現，地震作用下木結構肋環型單層球面網殼豎向變形小于同截面面積的鋼結構肋環型單層球面網殼，表明地震作用下木結構肋環型單層球面網殼對屋面材料破壞小，安全性得到改善。4)綠色環保、經濟性好：我國木材資源豐富，選材便利，木材價格低且屬于綠色環保的可再生資源，因此使用木結構肋環型單層球面網殼的經濟優勢和環保優勢都非常突出。

附圖說明

圖1為本實用新型提供的木結構肋環型單層球面網殼結構平面圖。

圖2為本實用新型提供的木結構肋環型單層球面網殼結構立體圖。