一种大跨度马鞍面装配式钢-木复合结构体系的制作方法

本发明涉及建筑大跨度空间，具体而言，涉及一种大跨度马鞍面装配式钢-木复合结构体系。

背景技术：

1、随着社会经济与技术的发展，以及人民生活水平的提升，大型公共建筑如体育场馆、会展中心等的需求日益增加。这类建筑往往需要大跨度、高强度的结构来支撑，传统的建筑结构在某些情况下可能无法满足需求或成本较高。

2、双曲抛物面空间网格结构是一种常用于大空间建筑的结构形式，具有良好的空间效果和承载能力。但是，目前的双曲抛物面结构主要是钢结构，存在用钢量大、环保性不足、自重大且设计形式单一的问题。

3、钢木组合结构融合了钢材的坚固与木材的环保特性，不仅确保了建筑结构的稳固与强度，同时也优化了成本效益。木材的使用对于降低碳排放、响应“碳达峰，碳中和”的环保目标具有积极意义。但是，木结构中的连接节点，特别是榫卯及钢木结合处，虽然在受压状态下表现稳定，但在承受较大拉力时，其连接成本增大。因此，存在改进空间。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提出了一种大跨度马鞍面装配式钢-木结构体系，对于木结构体系而言是首次采用，最大程度上减少结构的用钢量，大面积地采用负碳的高强度胶合木结构。该体系采用了典型的双曲抛物面来构造屋盖体系，具有建筑外观和结构受力完美结合的特点。

2、本发明提供一种大跨度马鞍面装配式钢-木复合结构体系，包括：

3、马鞍面木网格，具有相对的两个高点和相对的两个低点，且所述马鞍面木网格的水平投影为正方形；

4、马鞍面钢板带，由多条长度不同的钢板带构成，多条钢板带沿相对的两个高点连线方向单向斜角布设于马鞍面木网格上，且与所述马鞍面木网格形成三角形网格，钢板带端部与钢圈梁连接；

5、钢圈梁，围合于所述马鞍面木网格外围，且与所述马鞍面木网格和所述马鞍面钢板带连接；

6、立面支撑，由多个长短不一的立柱在所述钢圈梁下方围合而成，马鞍面木网格架设于立面支撑上且与所述立面支撑连接；

7、剪力墙，在相对的两个低点处布设于所述钢圈梁下方，并与钢圈梁连接固定。

8、在一些实施例中，所述马鞍面木网格包括沿正方形的第一个直角边方向布设的第一木梁组，以及沿正方形的第二个直角边方向布设的第二木梁组，第一木梁组与第二木梁组的多条木梁相互正交布置。

9、在一些实施例中，所述马鞍面木网格每一个正交节点处均有一个方向的木梁贯通。

10、在一些实施例中，每一个正交节点处贯通木梁与断开木梁间均采用钢板和销连接的方式连接。

11、在一些实施例中，所述第一木梁组与第二木梁组的多条木梁等距间隔布置，形成若干正方形小网格。

12、在一些实施例中，每一条所述钢板带分段焊接形成，且每一段钢板带在每一个所述正方形小网格的对角线角点与所述木梁连接固定。

13、在一些实施例中，所述马鞍面钢板带被构造为：多条所述钢板带的长度从马鞍面木网格的其中一个低点向高点连线逐渐递增，并向另一个低点逐渐递减；

14、和/或，所述立面支撑被构造为：多个所述立柱的长度从马鞍面木网格的其中一个低点向高点连线逐渐递增，并向另一个低点逐渐递减。

15、在一些实施例中，所述剪力墙为l型截面高强混凝土钢骨剪力墙，设于低点对角处，上端通过销轴和双重抗剪支座与钢圈梁连接。

16、在一些实施例中，所述钢圈梁外围设有钢挑檐，并在所述钢圈梁与所述马鞍面木网格的连接节点处与钢圈梁连接。

17、在一些实施例中，钢圈梁的截面为厚壁的钢箱型，通过钢板和销连接的方式与木梁端部固定连接。

18、本发明相对于现有技术的有益效果是：本发明提出的一种大跨度马鞍面装配式钢-木结构体系，包括但不限于如下具体的有益效果：

19、通过木梁沿正方形直角边方向正交布置，避免了沿斜角主拉方向设置曲线木梁，减少了加工和材料使用的复杂性。此种布置方式不仅使结构更为经济（减少了不必要的材料浪费和复杂的加工过程），而且增强了结构的安全性（木梁在直角边方向上具有更高的承载能力和稳定性，从而降低了结构失效的风险）。

20、通过在木梁上增设受拉的钢板带，使得钢板带与木梁共同作用，形成了一个稳固的三角形网格结构，钢板带具有较高的抗拉强度，能够有效地承担下压荷载产生的拉力，从而使木梁连接节点主要处于受压状态，此方式，不仅显著提升了结构的平面内刚度，简化了木梁之间的连接，由于钢板带分担了拉力，木梁节点处的受力状态变得更为简单和明确，从而提高了连接的可靠性和安全性。

21、通过在马鞍面木网格外围增设钢圈梁，来转换和传递三角形网格所形成的面力，钢圈梁将这些面力转化为轴压力，并将这些轴压力传递到位于低点的支承剪力墙，通过钢圈梁的设置，整体结构能够更均匀地承受和分散外部荷载，从而显著提高了整个结构的稳定性和承载能力。

22、通过采用钢骨高强混凝土厚墙体，并结合钢圈梁和立柱作为主要传力和支撑构件，钢骨因其延性和承载能力，被用来承担主要的荷载，而混凝土则作为辅助材料，提供额外的安全保障并增加整体刚度，该组合不仅确保了荷载传递的有效性和直接性，还通过混凝土的加入，为结构提供了额外的稳定性和刚度，进一步增强了结构的安全性。

23、通过在马鞍面木网格的第一木梁组中的木梁和第二木梁组中的木梁正交所形成的连接点处采用zollinger互承式连接，即设置垂直于贯通杆件的构造，增强了节点处的刚度，并简化了连接的复杂性，通过采用这种连接方式，不仅提高了结构的整体刚度，还显著降低了安装的难度和提升了定位的准确性。这使得结构在保持高强度和高稳定性的同时，也具备了更好的施工便捷性。

24、钢板带设置在木梁之上，室内不可见，在确保结构受力的前提下，也优化了结构内部的美观性。

25、本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种大跨度马鞍面装配式钢-木复合结构体系，其特征在于，包括：

2.根据权利要求1所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，所述马鞍面木网格包括沿正方形的第一个直角边方向布设的第一木梁组，以及沿正方形的第二个直角边方向布设的第二木梁组，第一木梁组与第二木梁组的多条木梁相互正交布置。

3.根据权利要求2所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，所述马鞍面木网格每一个正交节点处均有一个方向的木梁贯通。

4.根据权利要求3所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，每一个正交节点处贯通木梁与断开木梁间均采用钢板和销连接的方式连接。

5.根据权利要求2所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，所述第一木梁组与第二木梁组的多条木梁等距间隔布置，形成若干正方形小网格。

6.根据权利要求5所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，每一条所述钢板带分段焊接形成，且每一段钢板带在每一个所述正方形小网格的对角线角点与所述木梁连接固定。

7.根据权利要求1所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，所述马鞍面钢板带被构造为：多条所述钢板带的长度从马鞍面木网格的其中一个低点向高点连线逐渐递增，并向另一个低点逐渐递减；

8.根据权利要求1所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，所述剪力墙为l型截面高强混凝土钢骨剪力墙，设于低点对角处，上端通过销轴和双重抗剪支座与钢圈梁连接。

9.根据权利要求1所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，所述钢圈梁外围设有钢挑檐，并在所述钢圈梁与所述马鞍面木网格的连接节点处与钢圈梁连接。

10.根据权利要求2所述的钢-木复合结构体系，其特征在于，钢圈梁的截面为厚壁的钢箱型，通过钢板和销连接的方式与木梁端部固定连接。

技术总结
本发明公开了一种大跨度马鞍面装配式钢‑木复合结构体系，包括：马鞍面木网格；钢圈梁，围合于所述马鞍面木网格外围且与所述马鞍面木网格连接；马鞍面钢板带，由多条长度不同的钢板带构成，多条钢板带沿相对的两个高点连线方向单向斜角布设于马鞍面木网格上，且与所述马鞍面木网格连接，钢板带端部与所述钢圈梁连接；立面支撑，由多个长短不一的立柱在所述钢圈梁下方围合而成，马鞍面木网格架设于立面支撑上且与所述立面支撑连接；剪力墙，至少在相对的两个低点处布设于所述钢圈梁下方，并与钢圈梁连接固定。本体系结合钢和木材的优势，实现对大跨度马鞍面屋面的支撑。这种创新设计不仅使结构具备较小的变形，在受荷载状态下也能够保持均匀的应力分布，从而提高整体稳定性和抗垮塌能力，同时还兼顾了建筑美学和结构优化的需求，适用于广泛的建筑场景。

技术研发人员：李挺,郑永飞,李胜,李明,谭成洋,宋文龙,张琨,刘俊奇,史高平,孙国军,乔崎云,马兴鹏
受保护的技术使用者：中交第四公路工程局有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/12/5