[實用新型]一種木結(jié)構(gòu)人字型單層柱面網(wǎng)殼

有效

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• 申請日: 2012-03-27
• 公開（公告）號: CN202530568U
• 公開（公告）日: 2012-11-14
• 發(fā)明（設計）人: 武志瑋;劉國光
• 申請（專利權(quán)）人: 中國民航大學
• 主分類號: E04B1/342
• 分類號: E04B1/342;E04B1/32
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術(shù)領域

本實用新型屬于建筑結(jié)構(gòu)技術(shù)領域，特別是涉及一種大跨度木結(jié)構(gòu)人字型單層柱面網(wǎng)殼。

背景技術(shù)

近年來，為滿足建筑使用功能要求，大跨度空間結(jié)構(gòu)越來越多的應用于工程實踐，如航站樓、會展中心、收費站、大跨度煤棚等公共和工業(yè)建筑。在眾多結(jié)構(gòu)形式中，網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)是一種曲面網(wǎng)格結(jié)構(gòu)，兼有桿系結(jié)構(gòu)構(gòu)造簡單和薄殼結(jié)構(gòu)受力合理的特點，具有跨越能力大，剛度好，材料省，桿件單一，制作安裝方便等特點。我國的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)在20世紀50年代初就有所應用，目前已建成大量的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)且多為各地區(qū)標志性建筑，如北京國家大劇院、天津體育館、上海萬人體育館、嘉興電廠干煤棚等。

作為網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的一種特殊形式，人字型單層柱面網(wǎng)殼外輪廓由一根直線沿兩根曲率相同的曲線平行移動而成，其具有縱向桿、橫向桿和斜向桿。橫向桿等分曲線，縱向桿過橫向桿的等分點且平行于柱面弧線，縱向桿和橫向桿形成方格，在每個方格內(nèi)加斜向桿，斜向桿布置成人字形，即形成人字型單層柱面網(wǎng)殼，其造型簡潔，節(jié)點構(gòu)造簡單，外觀優(yōu)美，在工業(yè)建筑中應用非常廣泛。但目前，該結(jié)構(gòu)主要使用鋼材，尚未見木材應用于人字型單層柱面網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)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(jīng)簡單加工后就能成為力學性能優(yōu)良的結(jié)構(gòu)桿件，如將其應用于網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，將拓寬木結(jié)構(gòu)的應用領域并推進綠色環(huán)保建筑的發(fā)展。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(xiàn)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(jié)構(gòu)連接方式的制約，其應用范圍一直未得到拓寬。木結(jié)構(gòu)連接方面，常見節(jié)點連接方式為綁扎、榫卯、槽口，節(jié)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(shù)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(nèi)環(huán)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(wǎng)殼結(jié)構(gòu)受力構(gòu)件的案例并不多見。因此，在低碳環(huán)保綠色建筑理念得到廣泛認同的今天，研究并拓寬木結(jié)構(gòu)應用領域的意義就顯得非常重大。

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

發(fā)明內(nèi)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(huán)保的木結(jié)構(gòu)人字型單層柱面網(wǎng)殼。

為了達到上述目的，本實用新型提供的木結(jié)構(gòu)人字型單層柱面網(wǎng)殼包括多根縱向桿、多根橫向桿、多根斜向桿、多個木桿連接件、多個焊接球節(jié)點、若干個滑動鉸支座和若干個固定鉸支座；其中縱向桿、橫向桿和斜向桿為木桿，每根縱向桿、橫向桿和斜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縱向桿、多根橫向桿和多根斜向桿利用多個焊接球節(jié)點連接成傳統(tǒng)形狀的人字型單層柱面網(wǎng)殼主體；所述的木桿連接件包括鋼套箍、端板、錐頭和箍筋；其中鋼套箍套裝在縱向桿、橫向桿和斜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(jié)構(gòu)，其上、下底面均呈開口狀，下底面邊緣連接在端板的外側(cè)，上底面邊緣焊接在焊接球節(jié)點上；箍筋纏繞在鋼套箍的外圓周面上，用于將鋼套箍和縱向桿、橫向桿或斜向桿箍緊；焊接球節(jié)點均為鋼制空心球體，每個焊接球節(jié)點上連接有多個木桿連接件；若干個固定鉸支座的上端相隔距離安裝在單層柱面網(wǎng)殼主體底部一側(cè)的焊接球節(jié)點上，下端固定在結(jié)構(gòu)柱頂部；若干個滑動鉸支座的上端相隔距離安裝在單層柱面網(wǎng)殼主體底部另一側(cè)的焊接球節(jié)點上，下端以可移動的方式設置在結(jié)構(gòu)柱頂部。

所述的縱向桿、橫向桿和斜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(nèi)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(nèi)的凸緣。