本发明涉及建筑结构设计,尤其涉及一种钢木组合结构体系。
背景技术:
1、在传统的结构中,结构从几何和材料中获取刚度,这种主要从几何和材料中获取刚度的结构即所谓的刚性结构。张弦结构主要是由受拉构件(如索、拉杆等)或者由受拉构件与受压构件构成的以张力维持结构形态和刚度的半刚性结构体系。半刚性张弦结构自身的刚度不能维持稳定的初始状态,其初始状态的稳定性必须通过预应力或被动张紧提供的几何刚度来保证。
2、传统结构多采用钢构件进行安装,材料用量大、大跨结构自重大,导致经济效益不够高,而木结构自重轻、保温性好且不会积露,在一些特殊使用环境下,如温室、速滑馆等室内外温差大、潮湿且容易积露的环境下,木结构的优点能够充分体现。此外,绿色低碳是发展方向和理念,木结构建筑与发展理念相吻合,在一些特定的场景中木结构的独特建筑效果也受到建筑师的认可。同时木结构建筑抗震性能好,装配化程度高,施工安装速度快,且施工过程碳排放也远低于钢结构,且木结构不需要进行防腐的涂装。因此,如何将木结构和钢结构合理结合起来形成钢木组合结构体系是非常有必要的。
技术实现思路
1、本发明的目的在于提供一种钢木组合结构体系,能够充分发挥材料特点,结构自重小,可实现跨度的增加,同时能够大量减少材料用量,降低建筑结构碳排放,经济性优势明显。
2、为了达到上述目的,本发明提供了一种钢木组合结构体系,包括至少一个单榀钢木组合桁架,所述单榀钢木组合桁架包括支撑柱、木拱梁、拉索、组合桁架钢上弦杆、组合桁架钢腹杆及若干撑杆,所述支撑柱为两根且分别设置在所述木拱梁的两端,所述拉索的两端分别与所述木拱梁的两端连接,所述撑杆沿竖向布置且两端分别与所述木拱梁及所述拉索连接,所述组合桁架钢上弦杆的两端分别与两根所述支撑柱的顶端连接,所述组合桁架钢腹杆的两端分别与所述组合桁架钢上弦杆及所述木拱梁连接。
3、可选的,所述木拱梁由两个单榀拱梁并排放置,两个所述单榀拱梁之间通过连接件连接。
4、可选的,所述撑杆设置在两个所述单榀拱梁之间,且所述撑杆的一端与所述连接件铰接连接,另一端所述拉索上的索夹刚接连接。
5、可选的,所述撑杆为多根且沿所述木拱梁的跨度方向等间距布置。
6、可选的,所述组合桁架钢腹杆的一端与所述木拱梁铰接连接,另一端与所述组合桁架钢上弦杆刚接连接。
7、可选的,所述木拱梁的两端分别与两根所述支撑柱铰接连接,所述组合桁架钢上弦杆的两端分别与两根所述支撑柱刚接连接,且所述木拱梁与所述支撑柱的铰接点位于所述组合桁架钢上弦杆与所述支撑柱的刚接点的下方。
8、可选的,所述拉索的两端分别通过销轴及耳板与所述木拱梁铰接连接,且所述拉索上施加有预拉力。
9、可选的,所述单榀钢木组合桁架为多个且沿垂直于所述木拱梁的跨度方向平行布置,所述钢木组合结构体系还包括柱顶上弦杆、柱顶下弦杆及柱顶腹杆,所述柱顶上弦杆位于所述柱顶下弦杆的上方,且所述柱顶上弦杆及所述柱顶下弦杆分别与相邻所述单榀钢木组合桁架的支撑柱连接以形成桁架结构。
10、可选的,相邻所述单榀钢木组合桁架的木拱梁之间布置有若干木次梁,且所述木次梁与所述木拱梁铰接连接,相邻所述单榀钢木组合桁架的组合桁架钢上弦杆之间布置有钢次梁,且所述钢次梁与所述组合桁架钢上弦杆铰接连接。
11、可选的,至少部分相邻所述单榀钢木组合桁架的组合桁架钢上弦杆与钢次梁之间布置有面内支撑。
12、在本发明提供的钢木组合结构体系中,至少具有以下有益效果之一:
13、1)由于所述木拱梁会产生水平推力,且两侧所述支撑柱延伸至所述组合桁架钢上弦杆的顶部,使得所述组合桁架钢上弦杆受拉抵抗水平推力,所述拉索承担较大拉力抵抗结构由于竖向荷载下产生的拉力,从而形成所述拉索和所述组合桁架钢上弦杆受力、所述木拱梁受压的钢木组合结构体系,该钢木组合结构体系能够充分发挥材料特点,结构自重小,可实现跨度的增加,同时能够大量减少材料用量,经济性优势明显;
14、2)通过将所述单榀钢木组合桁架进行复制延伸,通过次梁连接各榀组合桁架形成整个屋面结构,结构体系可充分发挥高强拉索、抗压能力优良的木拱材料的优势;
15、3)使所述拉索的连接点不与铰接点连接,而是直接连接到木拱梁的端部,能够节约室内净高,减小整个建筑高度;
16、4)本发明提供的钢木组合结构体系可用于大跨度屋盖结构,具有强重比高、自重轻、抗震性能好、装配化程度高、材料低碳等特点,与大跨结构的受力特点相吻合,同时在大跨结构中具有轻盈、通透的性能。
1.一种钢木组合结构体系,其特征在于,包括至少一个单榀钢木组合桁架,所述单榀钢木组合桁架包括支撑柱、木拱梁、拉索、组合桁架钢上弦杆、组合桁架钢腹杆及若干撑杆,所述支撑柱为两根且分别设置在所述木拱梁的两端,所述拉索的两端分别与所述木拱梁的两端连接,所述撑杆沿竖向布置且两端分别与所述木拱梁及所述拉索连接,所述组合桁架钢上弦杆的两端分别与两根所述支撑柱的顶端连接,所述组合桁架钢腹杆的两端分别与所述组合桁架钢上弦杆及所述木拱梁连接。
2.根据权利要求1所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述木拱梁由两个单榀拱梁并排放置,两个所述单榀拱梁之间通过连接件连接。
3.根据权利要求2所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述撑杆设置在两个所述单榀拱梁之间,且所述撑杆的一端与所述连接件铰接连接,另一端所述拉索上的索夹刚接连接。
4.根据权利要求1或3所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述撑杆为多根且沿所述木拱梁的跨度方向等间距布置。
5.根据权利要求1所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述桁架钢腹杆的一端与所述木拱梁铰接连接,另一端与所述组合桁架钢上弦杆刚接连接。
6.根据权利要求1所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述木拱梁的两端分别与两根所述支撑柱铰接连接,所述组合桁架钢上弦杆的两端分别与两根所述支撑柱刚接连接,且所述木拱梁与所述支撑柱的铰接点位于所述组合桁架钢上弦杆与所述支撑柱的刚接点的下方。
7.根据权利要求1所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述拉索的两端分别通过销轴及耳板与所述木拱梁铰接连接,且所述拉索上施加有预拉力。
8.根据权利要求1所述的钢木组合结构体系,其特征在于,所述单榀钢木组合桁架为多个且沿垂直于所述木拱梁的跨度方向平行布置,所述钢木组合结构体系还包括柱顶上弦杆、柱顶下弦杆及柱顶腹杆,所述柱顶上弦杆位于所述柱顶下弦杆的上方,且所述柱顶上弦杆及所述柱顶下弦杆分别与相邻所述单榀钢木组合桁架的支撑柱连接以形成桁架结构。
9.根据权利要求8所述的钢木组合结构体系,其特征在于,相邻所述单榀钢木组合桁架的木拱梁之间布置有若干木次梁,且所述木次梁与所述木拱梁铰接连接,相邻所述单榀钢木组合桁架的组合桁架钢上弦杆之间布置有钢次梁,且所述钢次梁与所述组合桁架钢上弦杆铰接连接。
10.根据权利要求9所述的钢木组合结构体系,其特征在于,至少部分相邻所述单榀钢木组合桁架的组合桁架钢上弦杆与钢次梁之间布置有面内支撑。