一种大跨度钢‑木‑索混合结构体系的制作方法

本发明涉及一种建筑结构，尤其是涉及一种大跨度钢-木-索混合结构体系。

背景技术：

木材因其温暖和自然的特性给人以积极向上、幸福安宁的感觉，同时木材绿色环保、耐久性好，因此在大型的公共建筑(比如游泳馆、体育馆、展览馆)采用木结构较合适。木材的抗拉压能力好，但是抗弯能力差，现代的公共建筑的跨度越来越大，同时由于木材的强度与钢材相比较小，当结构跨度较大时，木构件的截面往往比较大。

技术实现要素：

本发明的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种充分结合木材和钢材特点的大跨度钢-木-索混合结构体系。

本发明的目的可以通过以下技术方案来实现：

一种大跨度钢-木-索混合结构体系，所述的体系顶部为筒壳结构，沿筒壳结构延伸方向的中间区域为木网壳，木网壳两侧连接钢网壳，木网壳的弯矩小于钢网壳的弯矩，木网壳底部布置交叉索网支撑结构。

所述的体系顶部为交叉菱形单层筒壳结构。

所述的交叉索网支撑结构通过撑杆与木网壳连接。

所述的撑杆下端为梭子端头，所述的梭子端头伸出4个耳板与交叉索网支撑结构的索头节点连接。

所述的筒壳结构下方设有v型支撑柱。

所述的木网壳、钢网壳与交叉索网支撑结构三者之间的连接处为一体化连接。

所述的木网壳、钢网壳与交叉索网支撑结构三者之间的连接处，交叉索网支撑结构通过销轴与钢网壳外壁连接，钢网壳末端插入木网壳末端。

所述的钢网壳末端为镀锌铸钢。

与现有技术相比，本发明具有以下优点：

(1)沿筒壳结构延伸方向的中间区域为木网壳，木网壳两侧连接钢网壳，木网壳的弯矩小于钢网壳的弯矩，木结构改善了结构的质感，符合现代化公共建筑的审美要求，又考虑了结构内力分布，在弯矩较大处采用钢结构，保证了抗弯能力；木网壳底部布置交叉索网支撑结构，提高了整个结构的安全度，通过对拉索施加预应力，可以提高木结构的竖向刚度。

(2)体系顶部为交叉菱形单层筒壳结构，交叉菱形单层筒壳具有较好的纵向和横向刚度，使结构成为空间作用结构体系，同时交叉菱形单层筒壳更能适应建筑的外表皮纹理和内部空间效果。

(3)交叉索网支撑结构通过撑杆与木网壳连接，减少对单层网壳节点刚度的依赖，提高了结构的在极限荷载作用下的内力重分布能力。

(4)撑杆下端为梭子端头，减小构件截面，将构件做成艺术化构件，梭子端头伸出4个耳板与交叉索网支撑结构的索头节点连接，整个节点不但受力合理，而且轻巧美观。

(5)木网壳、钢网壳与交叉索网支撑结构三者之间的连接处为一体化连接，既满足受力要求，又通过结构细部表现建筑之美。

(6)木网壳、钢网壳与交叉索网支撑结构三者之间的连接处，交叉索网支撑结构通过销轴与钢网壳外壁连接，钢网壳末端插入木网壳末端，节点既具有的刚度和承载力，又使木结构与钢结构在外观上形成一个完整整体。

(7)筒壳结构具有较大的推力，在底部设置v型柱，可以抵抗筒壳结构产生的推力。

(8)钢网壳末端为镀锌铸钢，既保证了传力的直接性，又具有室外潮湿环境下的防腐能力。

附图说明

图1为本实施例结构体系立体图；

图2为本实施例结构体系主视示意图；

图3为本实施例结构体系分解示意图；

图4为本实施例结构体系中，木网壳、钢网壳与交叉索网支撑结构三者之间的连接处结构示意图；

图5为图4的a-a剖视示意图；

图6为本实施例结构体系撑杆下端与与交叉索网支撑结构连接示意图；

图7为图6的a-a剖视示意图；

附图标记：

1为木网壳；2为钢网壳；3为交叉索网支撑结构；4为撑杆；5为耳板；6为v型支撑柱；7为混凝土框架；8为销轴。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明进行详细说明。本实施例以本发明技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

实施例

如图1～7所示，一种大跨度钢-木-索混合结构体系，体系顶部为交叉菱形单层筒壳结构，沿筒壳结构延伸方向的中间区域以受压为主，根据结构内力分析，采用的结构为木网壳，木网壳1两侧连接钢网壳2，木网壳1的弯矩小于钢网壳2的弯矩。

由于现在的木构件连接采用金属连接件连接，无法满足《空间网格技术规程》规定的单层网壳必须采用刚接的要求，因此在木网壳1底部布置交叉索网支撑结构3，交叉索网支撑结构3通过撑杆4与木网壳1连接，通过对拉索施加预应力，可以提高木结构的竖向刚度，减少木网壳1水平推力和侧向变形，木结构改善了结构的质感和美学表现力，同时索网结构改善了钢-胶合木结构的受力性能，作为上部木网壳结构的第二道安全防线，防止由于节点强度不足造成结构的破坏。撑杆4下端为梭子端头，梭子端头伸出4个耳板5与交叉索网支撑结构3的索头节点连接，耳板5通过销轴与索头节点连接。

木网壳1、钢网壳2与交叉索网支撑结构3三者之间的连接处为通过钢木结构连接节点、索夹节点和撑杆上下的销轴节点连接成一个整体。

木网壳1、钢网壳2与交叉索网支撑结构3三者之间的连接处，交叉索网支撑结构3通过销轴8与钢网壳2外壁连接，钢网壳2末端为镀锌铸钢，插入木网壳1末端。

筒壳结构下方设有v型支撑柱6。上部钢木结构通过抗震球型钢支座与下方混凝土框架7连接，混凝土框架结构既承受上部结构传来的荷载，并将荷载传给下部基础。v型柱设计既满足结构的受力要求，同时结合了建筑造型和建筑艺术，将v型柱设计成艺术化的构件，通过结构之妙表现建筑之美。

本发明首次提出大跨度钢-木-索混合结构，并将其应用到某体育训练基地一期项目4号楼的游泳馆。游泳馆屋盖投影为矩形，轴网正交布置，屋面为钢木混合结构的筒壳结构，筒壳的矢高为6m，跨度45m，是矢跨比为1/9，接近合理拱轴线。结构的中央27m采用胶合木结构，两边的9m采用钢结构。游泳馆纵向长64，屋盖筒壳两端处的标高为7.5m，钢木转换节点的标高为11.5m，屋盖最高处的标高为13.5m。木结构赋予建筑内部独特的外观，并给人以温暖亲切感，并减少了游泳馆潮湿环境下的结露问题。

技术特征：

技术总结
本发明涉及一种大跨度钢‑木‑索混合结构体系，其特征在于，所述的体系顶部为筒壳结构，沿筒壳结构延伸方向的中间区域为木网壳(1)，木网壳(1)两侧连接钢网壳(2)，木网壳(1)的弯矩小于钢网壳(2)的弯矩，木网壳(1)底部布置交叉索网支撑结构(3)。与现有技术相比，本发明符合现代化公共建筑的审美要求，又考虑了结构内力分布，在弯矩较大处采用钢结构，保证了抗弯能力；木网壳底部布置交叉索网支撑结构，提高了整个结构的安全度，通过对拉索施加预应力，可以提高木结构的竖向刚度。

技术研发人员：丁洁民;张月强;张峥;黄卓驹
受保护的技术使用者：同济大学建筑设计研究院（集团）有限公司
技术研发日：2017.05.22
技术公布日：2017.09.15