一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法与流程

    专利查询2026-05-11  4


    本发明涉及建筑工程领域,具体是一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法。


    背景技术:

    1、随着建筑形式的多样化需求,将钢材、木材两种使用广泛,具有优异建筑结构特性的材料组合成新的结构体系,这种组合式的新审美是当前许多建筑设计师的追求、是当前行业的亮点,而这一组合结构多应用于有大空间要求的屋面结构中。

    2、当前,在进行空间钢木组合结构屋面设计时,通常存在以下两种方式:

    3、1、将钢结构构件作为屋架体系的承重受力构件,木结构材料则主要作为钢结构构件的外包装饰层或不受力的空间稳定性构件来使用。

    4、2、将木结构构件均作为屋架体系的承重受力构件,钢结构构件则主要起到连接及稳定作用。

    5、上述两种方式应用广泛但均存在不足,前者将钢结构构件做受力体系骨架,外包木结构在提供了装饰作用的同时也增加了荷载使得钢材用量增多。后者有效使用了木结构材料的力学性能将其作为主要受力体系,但由于木材的材料特性导致结构构件的截面尺寸一般较大且构件自重中施工安装较为困难,此外往往还需增设大量斜撑来保证其空间稳定性。


    技术实现思路

    1、本发明的目的是提供一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,包括以下步骤:

    2、s1:对空间钢木组合结构屋面设计图纸进行读取和识别,判断是否存在异形屋面。

    3、s2:针对异形屋面,建立基于revit的bim建筑外观模型,并从bim建筑外观模型中导出异形屋面的几何特性参数。

    4、s3:根据几何特性对异形屋面进行分类。

    5、s4:根据空间骨架稳定性和安全性的原则,确立、布设出各类异形屋面的钢框架体系。

    6、s5:根据空间对称布设和最优传力路径的设计原则,在各类钢框架体系上布设木结构体系。

    7、所述钢框架和木结构共同构成各异形屋面的钢木组合体系。

    8、s6:根据所述钢木组合体系建立bim模型,并将钢木组合体系的bim模型导入到结构设计软件中进行受力复核。

    9、根据软件分析结果调整构件截面,使结构整体受力均衡。

    10、s7:构件截面调整完毕后,对钢木连接节点和木木连接节点进行深化设计,并在软件中模拟安装钢木组合结构。

    11、进一步,通过观察屋面的整体形状判断是否存在异形屋面,若屋面形状具有多个不同角度和曲线,则为异形屋面。

    12、进一步,所述异形屋面的几何特性参数包括坡度、外观形状和曲率。

    13、进一步,在步骤s3中,

    14、根据外观形状将异形屋面分为圆形或棱形。

    15、根据曲率将异形屋面分为台形或曲面形。

    16、根据几何特性参数综合将异形屋面分为棱台型、圆台型、圆盘曲面型。

    17、进一步,步骤s6中的结构设计软件包括midas、pkpm、sap2000。

    18、进一步,在步骤s7中,连接节点的深化设计包括对角度、材料选择、界面处理、连接方式和几何形状的调整。

    19、本发明的技术效果是毋庸置疑的,本发明的有益效果如下:

    20、1、对建筑完成后的外观效果情况进行三维化的显示,准确获取异形屋面的坡度、外观形状、曲率等几何特性。

    21、2、能够合理减少材料用量、发挥钢材、木材的力学及装饰特性,同时提供高大空旷的建筑内部空间。



    技术特征:

    1.一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,其特征在于,包括以下步骤:

    2.根据权利要求1所述的一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,其特征在于:通过观察屋面的整体形状判断是否存在异形屋面,若屋面形状具有多个不同角度和曲线,则为异形屋面。

    3.根据权利要求1所述的一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,其特征在于:所述异形屋面的几何特性参数包括坡度、外观形状和曲率。

    4.根据权利要求1所述的一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,其特征在于:在步骤s3中,

    5.根据权利要求1所述的一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,其特征在于:步骤s6中的结构设计软件包括midas、pkpm、sap2000。

    6.根据权利要求1所述的一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,其特征在于:在步骤s7中,连接节点的深化设计包括对角度、材料选择、界面处理、连接方式和几何形状的调整。


    技术总结
    本发明公开一种空间异形钢木组合结构屋面深化设计方法,包括以下步骤:首先根据设计图纸,判断是否存在异形屋面,对异形屋面建立BIM建筑外观模型,并从外观模型中导出异形屋面的几何特性参数,根据几何特性对异形屋面进行分类;接着布设钢框架和木结构,建立钢木组合体系的BIM模型,并将BIM模型导入结构设计软件中进行受力复核,根据软件分析结果调整构件截面,使结构整体受力均衡;构件截面调整完毕后,对钢木连接节点和木木连接节点进行深化设计,并在软件中模拟安装钢木组合结构。本方法能够合理减少材料用量、发挥钢材、木材的力学及装饰特性,同时提供高大空旷的建筑内部空间。

    技术研发人员:蔡煜,赖文,赵文超,文胜,王政,魏玉智,肖磊,彭忠明,龚潇鉴
    受保护的技术使用者:上海建工一建集团有限公司
    技术研发日:
    技术公布日:2024/11/26
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