平行弦木桁架梁结构形式设计及应用论文综述

摘要：国内对于平行弦木桁架的研究及应用，大多用于屋顶被当作建筑格栅使用，而平行弦木桁架结构受力方式合理，可以被使用于承载性能要求更高的大跨度建筑物上，因此可以参照其他材料桁架梁的研究，对平行弦木桁架梁进行结构形式设计。国外木结构建筑发展更先进，因而对平行弦木桁架梁已经有系统的研究，通过对于相关文献的查阅，可以基于国外的经验结合我国具体情况进行研究和设计。木桁架作为轻型木结构中用得很多的结构件,其承载能力关系着整个结构的安全性能。本文对轻型木桁架的性能和承载能力进行了研究,旨在为平行弦木桁架梁在国内的设计和应用提供依据。

关键词：平行弦木桁架 结构设计 应用研究

1. 研究现状

在我国建立后， 木桁架等木结构改用当代的胶合木结构的设计和用机械加工的方法， 而不再用以前的设计和人工的 方法去制作。 但是从 80 年代开始，我国提倡保护森林的资源， 不能过度使用，要节约，尤其是建筑方面的木材，因此有关建筑部门特别的限制了在建筑上的木材使用率， 要求用钢铁和 塑料代替木材，由此一来，我国的木结构建筑在几十年中并没 有什么进展，在研究和应用上也停滞了，所以现在的木结构建筑相比于国外的，特别是新型的木结构建筑，有着很大的差距。

随着我国不断发展，政府对发展绿色建筑的支持，以及全球化观念的影响，近年来木结构建筑作为一种独特的生态节能型建筑已经在中国逐步得到应用。在国外，如美国，加拿大，澳大利亚，新西兰，芬兰等国家，木结构不仅用于低层结构建筑，随着技术的发展，也广泛用于大型公共建筑及大跨度建筑中。在大跨度木结构建筑的设计理论及实例研究方面，国内建筑界起步较晚，尚处于初步阶段。

大跨度建筑对承重结构的性能要求更高，因此我们要基于节能，环保，稳定性好，自重小等方面对其结构进行设计，因此平行弦木桁架作为一种更合理的受力结构形式，通过其弦杆和腹杆相互连接，组成一个整体，以达到抗弯的目的，大部分杆件只承受轴向拉力或轴向压力，使得杆件可以发挥良好的材料性能。对于木桁架梁，在水平地震作用和风荷载作用等水平力作用下，可以把木桁架梁看作一种格构式的梁与传统实腹式梁相比，在满足结构强度和刚度要求前提下，木桁架梁由于能用更少的腹杆代替完整的腹板，能够在节省木材的同时减轻结构自重因此木桁架梁用在高度高，跨度大的结构体系中特别有优势。

在我国关于平行弦木桁架的设计多基于在屋顶部分的应用进行承载能力的研究。因此，除了在屋盖格栅的应用外，可以考虑将其作为承重梁进行应用，发挥其显著的优势。

在钢结构领域，平行弦桁架梁常被使用在桥梁及大型建筑中，在杨乾玉《钢结构住宅中平行线桁架梁的应用研究》中，发现了平行弦桁架梁在地震情况下能起到结构自振周期，提高抗震性能的目的。

1. 桁架设计

对于桁架斜腹杆倾斜角度令alpha;=30°，35°，40°，45°，50°，60°，对于这些不同的角 度，分别对桁架进行详细设计，进而可以算出来不同的材料用量。结论表示: 角度在30°le;alpha;le;60°之间的，而alpha;=40°的时候，所选用的桁架材料是最少的，这样就可以说明这个桁架腹杆倾角的最优值是alpha; 为40°。在区间38°le;alpha;le;45°范围内， 桁架所用的材料量体积对于alpha;角的变化没有太大的变化，和最优解之间最大的相对误差一般都必须小于百分之一，所以必须将这个区间的倾角的最优值找到。而在建筑工程设计当中，对于alpha;角来说，随便在这个区间取一个数，都可以实现目标。