竹制肋环型球面网壳及方法技术

本发明专利技术涉及一种竹制肋环型球面网壳及方法，由上部肋环型球面竹网、下部撑杆体系、混凝土基础组成，多个纬向环形构件以中心的钢节点为圆心同心分布排列，中心的钢节点通过多根径向杆依次连接多个纬向环形构件，两层纬向环形构件之间的径向杆上连接檩条形成檩条环，竖向支撑通过最外层的纬向杆环形构件上的钢节点与上部肋环型球面竹网连接，Y型上支撑通过最外两层的纬向杆环向构件上的钢节点与上部肋环型球面竹网相连接，Y型上支撑通过钢节点连接Y型下撑杆和横向连系杆，竖向支撑和Y型下撑杆通过钢节点与混凝土基础连接；本发明专利技术的竹制肋环型球面网壳具有自重轻、跨度大、刚度大、结构整体性好、施工简便、绿色环保和经济性好等优点。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种竹材建筑，尤其涉及一种适用于大跨度屋盖结构的主结构球面网壳的结构形式、节点连接及其安装方法。
技术介绍
目前，我国建筑业的主要材料以混凝土和钢材为主，无论是钢结构的预制加工还是混凝土结构的浇筑，都属于高污染、高耗能的产业，并不符合国家可持续发展的目标。今年来，随着绿色建筑理念的提出，绿色建筑日益受到社会广泛关注。近年来轻型木结构越来越受到人们的青睐，然而，我国森林资源十分匮乏，且树木成材周期较长，因而建筑用材非常有限，生产线不利开发，因此难以大力推广轻型木结构。而同时，我国的竹材资源非常丰富。成材周期短、竹材繁殖能力强、抗拉、抗压性能强，可为竹结构的大量建造提供充足的原材料。综上，开发和利用竹材，将竹材广泛应用于建筑结构领域是实现建筑环保绿色、保障社会可持续发展的必要措施。竹材建筑与可持续发展的话题由来已久，竹材有很多优点，如重量轻、结实、有韧性，是一个非常环保的建筑材料，竹材建筑具有其他建材无可比拟的优越性：1 资源可再生。竹材是一种极好的可再生资源，可永续再用。竹材拥有生长周期快、产量高性能。2 环保产品无污染。竹材在大自然环境中对氧气及二氧化碳的平衡是非常重要元素，固碳能力强。作为建筑材料，在施工建造过程中能耗、污染方面远远小于砖石、混凝土类建筑物，是很好的绿色材料。3 抗拉、抗压。竹子具有很高的强度，抗拉强度是钢材的2倍，抗压强度是混凝土的2倍。4 抗震能力强。由于质量轻，弹性好，竹子的抗震功能非常突出，即使在强烈的地震中整体结构出现变形，也不会散架或垮塌。5传统&现代结合。竹材建筑是传统技术在现代建筑设计中的合理应用，顺应了时代的发展潮流。然而，目前在工程中的竹结构主要以跨度较小的结构为主，但难以在一些特殊形式的空间结构如网壳中使用。而在一些公共建筑中（如影剧院、大型会场、展览中心等等），大跨度的空间形式具有较大的需求。
技术实现思路
本专利技术针对上述问题，提出一种竹制肋环型球面网壳的结构形式及方法。为实现上述目的，本专利技术的技术方案是：一种竹制肋环型球面网壳，由上部肋环型球面竹网、下部撑杆体系、混凝土基础组成，所述上部肋环型球面竹网包括多个由纬向杆首尾相接形成的纬向环形构件、多根径向杆、多个钢节点、多根檩条、多个檩条螺栓节点；所述多个纬向环形构件以中心的钢节点为圆心同心分布排列，中心的钢节点通过多根径向杆依次连接多个纬向环形构件，两层纬向环形构件之间的径向杆上连接檩条形成檩条环，纬向杆之间、径向杆与纬向杆之间分别通过钢节点连接，檩条与径向杆之间通过螺栓连接；所述下部撑杆体系包括一个由横向连系杆首尾形成的横向连系环形构件、多根Y型上支撑、多根Y型下撑杆、多根竖向支撑、多个钢节点；所述竖向支撑通过最外层的纬向杆环形构件上的钢节点与上部肋环型球面竹网连接，Y型上支撑通过最外两层的纬向杆环向构件上的钢节点与上部肋环型球面竹网相连接，Y型上支撑通过钢节点连接Y型下撑杆和横向连系杆，竖向支撑和 Y型下撑杆通过钢节点与混凝土基础连接；所述径向杆、纬向杆、檩条、竖向支撑、Y型上撑杆、Y型下撑杆、横向连系杆均采用经过处理过的毛竹杆。所述钢节点分为：中心节点、内层环形构件节点、中间层环形构件节点、外层环形构件节点、Y型支撑节点、V型基础节点；所述中心节点连接所有径向杆；所述内层环形构件节点、中间层环形构件节点、外层环形构件节点均为预制钢节点。所述上部肋环型球面竹网的径向杆的数量与下部撑杆体系中的Y型上支撑、Y型下撑杆的数量相同。所述上部肋环型球面竹网的每个纬向环形构件中的纬向杆的数量与下部撑杆体系的横向联系杆数量相同。一种用于竹制肋环型球面网壳的毛竹杆的制作方法，其特征在于：1） 毛竹杆的前期处理：在毛竹茎杆的汁液含糖量较低时，用刀具收割竹材，将毛竹子末端削成斜面状，防止雨水进入并腐蚀地下的根茎，将毛竹子烘干2-3周的时间，用于滤除汁液内残余的糖分，然后对竹材进行防腐处理，将竹茎杆竖立在木桶中，从上往下将隔膜穿孔，从顶部到倒数第二个竹节，然后倒入防腐液，完成后，将最后一个隔膜穿孔，并收集残余的液体；2）制作毛竹杆：在毛竹杆两端安装毛竹杆端部连接件、预埋耳板，并设置三道钢套箍，用螺栓紧固连接钢套箍，在端部灌注混凝土。一种竹制肋环型球面网壳的安装方法，其步骤为：1）在混凝土基础的相应位置预埋螺栓，安装混凝土基础的支座底板；2)搭设最外围支座节点的支撑结构，在内层环形构件节点、中间层环形构件节点、最外层环形构件节点下搭设临时支架；3）安装V型基础节点和竖向支撑：将竖向支撑的耳板通过高强螺栓连接于支座底板，用三道钢套箍固定V型斜支耳板；4）安装Y支撑：将Y型下支撑杆通过高强螺栓与V型斜支耳板连接，将加工好的毛竹杆通过高强螺栓连接于Y型支撑节点；5）安装横向连系杆：将加工好的横向连系杆通过高强螺栓连接于Y型支撑节点。完成下部撑杆体系；6）依次安装外层环形构件节点、中间层环形构件节点、内层环形构件节点，将纬向杆、径向杆通过螺栓连接于外层环形构件节点、中间层环形构件节点、内层环形构件节点的耳板上；7）安装中心节点：将相连的径向杆全部通过螺栓连接固定于中心节点的耳板上，完成上部肋环型球面竹网的安装；8）安装檩条：将檩条通过高强螺栓与径向杆连接；9）拆除内层环形构件节点、中间层环形构件节点、最外层环形构件节点下的临时支架，完成整体结构的安装。本专利技术具有以下有益效果：本专利技术结构主体受力构件均采用经过处理过的毛竹筒材料构件，毛竹筒构件，材料来源广泛，价格低廉，加工处理方法简便易操作，未破坏竹杆外表皮结构，防止竹杆受到虫害影响，防腐、防虫处理过，竹杆有效使用周期长，是未经过处理的毛竹的4倍以上。本专利技术在多个节点处采用特殊形式的钢节点进行连接，改善了节点区域的受力性能，增强了节点连接的整体性和可靠性；同时钢节点连接预制钢杆件能够循环利用，有利于降低构件的建造成本。本专利技术所用的竹杆与钢节点连接件均可以在工厂定制加工，到现场可直接拼装，现场无需灌注混凝土、焊接钢材等，因此建造速度快，同时拆除建筑也简便，可广泛用于一些大型展览和灾后重建工程中的临时建筑。附图说明图1为上部肋环型球面竹网俯视图；图2为本专利技术的整体结构的剖面图；图3为环形构件俯视图；图4为中心节点的示意图；图5为内层环形构件节点的示意图；图6为中间层环形构件节点的示意图；图7为外层环形构件节点的示意图；图8为Y型支撑节点的示意图；图9为V型基础节点的剖面示意图；图10为支座底板俯视图；图11为檩条螺栓节点的示意图。图中：1-中心节点；2-内层环形构件节点；3-中间层环形构件节点；4-外层环形构件节点；5-Y型支撑节点；6-檩条螺栓节点；7-V型基础节点；8-径向杆；9-纬向杆；10-檩条；11-竖向支撑；12-Y型上支撑；13-环形构件；14-钢箍套；15-毛竹杆；16-毛竹杆端部连接件；17-预埋耳板；18-高强螺栓；19-钢节点底板；20-Y型下支撑；21-斜支耳板；22-横向连系杆；23-V型斜支耳板；24-支座底板。具体实施方式下面结合说明书附图和实施例对本专利技术做进一步具体说明。如图1，2，3所示，本专利技术的竹制肋环型球面网壳，包括上部肋环型球面竹网、下部撑杆体系、混凝土基础。上部肋环型球面竹网包括多个由纬向杆9首尾相接形成的纬向环形构件13本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种竹制肋环型球面网壳，由上部肋环型球面竹网、下部撑杆体系、混凝土基础组成，其特征在于：所述上部肋环型球面竹网包括多个由纬向杆(9)首尾相接形成的纬向环形构件(13)、多根径向杆(8)、多个钢节点、多根檩条(10)、多个檩条螺栓节点(6)；所述多个纬向环形构件(13)以中心的钢节点为圆心同心分布排列，中心的钢节点通过多根径向杆(8)依次连接多个纬向环形构件(13)，两层纬向环形构件(13)之间的径向杆(8)上连接檩条(10)形成檩条环，纬向杆(9)之间、径向杆(8)与纬向杆(9)之间分别通过钢节点连接，檩条(10)与径向杆(8)之间通过螺栓连接；所述下部撑杆体系包括一个由横向连系杆(22)首尾形成的横向连系环形构件、多根Y型上支撑(12)、多根Y型下撑杆(20)、多根竖向支撑(11)、多个钢节点；所述竖向支撑(11)通过最外层的纬向杆环形构件(13)上的钢节点与上部肋环型球面竹网连接，Y型上支撑(12)通过最外两层的纬向杆环向构件(13)上的钢节点与上部肋环型球面竹网相连接，Y型上支撑(12)通过钢节点连接Y型下撑杆(20)和横向连系杆(22)，竖向支撑(11)和 Y型下撑杆(20)通过钢节点与混凝土基础连接；所述径向杆(8)、纬向杆(9)、檩条(10)、竖向支撑(11)、Y型上撑杆(12)、Y型下撑杆(20)、横向连系杆(22)均采用经过处理过的毛竹杆(15)。...

【技术特征摘要】
1.一种竹制肋环型球面网壳，由上部肋环型球面竹网、下部撑杆体系、混凝土基础组成，其特征在于：所述上部肋环型球面竹网包括多个由纬向杆(9)首尾相接形成的纬向环形构件(13)、多根径向杆(8)、多个钢节点、多根檩条(10)、多个檩条螺栓节点(6)；所述多个纬向环形构件(13)以中心的钢节点为圆心同心分布排列，中心的钢节点通过多根径向杆(8)依次连接多个纬向环形构件(13)，两层纬向环形构件(13)之间的径向杆(8)上连接檩条(10)形成檩条环，纬向杆(9)之间、径向杆(8)与纬向杆(9)之间分别通过钢节点连接，檩条(10)与径向杆(8)之间通过螺栓连接；所述下部撑杆体系包括一个由横向连系杆(22)首尾形成的横向连系环形构件、多根Y型上支撑(12)、多根Y型下撑杆(20)、多根竖向支撑(11)、多个钢节点；所述竖向支撑(11)通过最外层的纬向杆环形构件(13)上的钢节点与上部肋环型球面竹网连接，Y型上支撑(12)通过最外两层的纬向杆环向构件(13)上的钢节点与上部肋环型球面竹网相连接，Y型上支撑(12)通过钢节点连接Y型下撑杆(20)和横向连系杆(22)，竖向支撑(11)和 Y型下撑杆(20)通过钢节点与混凝土基础连接；所述径向杆(8)、纬向杆(9)、檩条(10)、竖向支撑(11)、Y型上撑杆(12)、Y型下撑杆(20)、横向连系杆(22)均采用经过处理过的毛竹杆(15)。2.根据权利要求1所述的竹制肋环型球面网壳，其特征在于：所述钢节点分为：中心节点(1)、内层环形构件节点(2)、中间层环形构件节点(3)、外层环形构件节点(4)、Y型支撑节点(5)、V型基础节点(7)；所述中心节点(1)连接所有径向杆(8)；所述内层环形构件节点(2)、中间层环形构件节点(3)、外层环形构件节点(4)均为预制钢节点。3.根据权利要求1所述的竹制肋环型球面网壳，其特征在于：所述上部肋环型球面竹网的径向杆(8)的数量与下部撑杆体系中的Y型上支撑(12)、Y型下撑杆(20)的数量相同。4.根据权利要求1所述的竹制肋环型球面网壳，其特征在于：所述上部肋环型球面竹网的每个纬向环形构件中的纬向...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈有亮，陈嫣，陈瑛，崔鉴宇，陈思宇，
申请(专利权)人：上海理工大学，
类型：发明
国别省市：上海;31