胶合木张弦梁有何优势，受力性能得到提升，设计实验获取进展

1.1 本课题研究的背景1.1.1 木结构的发展及近几年政策木材是大自然赐予人类的一种天然绿色建筑材料，从旧石器晚期开始古人类直接从自然界中取材 “构木为巢”，从自然中衍生出榫卯、斗拱等结构体系从原始的搭棚舍到用原木和方木建造住房和庙宇宫殿。

3.层板胶合木是由多少mm木板

我国古代木结构建筑技术已达到很高的水平，现存最早的山西应县木塔经近千年仍然屹立，还有构思巧妙的浑源悬空寺、规模宏大的明长陵棱恩殿、采用拼合木柱构造的宁波保寺大殿等，这些古代木结构建筑给我们研究现代木结构建筑和应用提供了宝贵财富。

4.层板胶合木结构

新中国成立后，百废待兴，由于中国传统梁柱体系跨度受限且耗材多，砖墙加木桁架的砖木混合结构代替了木结构房屋，木结构也大多被限制使用于木屋盖。随着国民经济的大力发展，建设速度过快，木材需求量急剧增。

5.层板胶合木使用条件2类环境

因对木材资源缺少科学的使用规划，森林被大量采伐，木材资源日趋短缺从20世纪70年代开始，木结构发展基本处于停滞状态达二十余年之久在这期间，木结构在欧美、日等国家和地区正在迅速发展一是轻型木结构标准化规格化的特点，生产效率高，价格低廉，在北美、北欧地区得到广泛应用，主要应用于轻型木结构房屋建筑；二是胶合木结构和结构复合木材等工程木应用于图书馆、体育馆等大型复杂木结构，多高层木结构建筑也主要采用胶合木结构建造。

6.层板胶合木宜采用

20世纪90年代末，我国经济实力已经允许从国际市场上进口可观数量的木材，并引进其他国家先进的生产技术和工艺。我国退耕还林等一系列政策的实施，也使我们的森林资源逐年增长，木结构的研究和应用逐渐恢复。

7.层板胶合木使用条件根据气候环境分为三类

特别是近几年，随着我国生态化建设的加快，各级政府贯彻绿色发展理念加快推进绿色建筑发展, 推进木结构建筑发展的政策措施相继出台，2015年8月，工信部、住建部联合发文促进绿色建材生产和应用要求推动发展木结构建筑：发展木-钢结构混合建筑、木-混凝土结构混合建筑；推动在政府投资的低层新建公共建筑中使用木结构建筑；推动木结构在旅游度假、新农村建设等领域的重点应用。

8.层板胶合木即以厚度不小于

2016年2月国务院发布文件，加强城市规划建设管理，提出发展新型建造方式，大力推广装配式建筑；倡导在具备条件的地方推动发展现代木结构建筑受国家政府相关政策鼓舞，木结构加工生产的企业数量也逐年增加

9.层板胶合木I形截面和T形截面乘以相应修正系数为?

尤其2015年和2016年，每年增加的木结构企业数量近800家，截止2018年底，从事木结构研发、设计、咨询、生产、施工等相关业务的企业已达两千七百多家2021年3月“十四五”规划纲要正式公布提出“构建资源循环利用体系“、“大力发展绿色经济”，木材的固碳和可循环利用的性能，可有效助力建筑领域实现碳达峰、碳中和。

10.层板胶合木材

1.1.2木结构绿色环保木材生长过程中可吸收二氧化碳，释放氧气；木构件生产过程耗能少；用后拆解和垃圾处理费用低；木材可再生，如果合理采伐科学种植，则可以取之不竭木材轻质高强，木结构建筑抗震性能好、热工性能好，隔声性能好。

居住安全舒适标准化工、工业化装配程度高，这些特点与政府倡导的 “绿色环保”“持续化发展”“推进节能城市建设”的指导方针相一致，是名副其实的绿色建材木材自身的天然纹理和温暖舒适的色感质地也使越来越多的建筑师选择将木结构作为建筑的组成元素。

层板胶合木、正交层板胶合木、木基结构板材、结构复合木材等工程木和预制木构件的研发、相关的理论研究以及工业化标准化的生产工艺发展为木结构的应用提供了广阔前景近年来国内外的景观、装饰、城市公共设施、住宅、公共建筑都能看到木结构的身影。

木结构自身散发出的温暖、柔合、舒适的感觉，以及他能够与多种建筑材料完美结合的特点使之成为建筑师青睐的对象。浙江南浔城市规划馆外立面材料采用埃特板、防腐木板和木搁栅。

海口市民游客中心曲面屋面采用胶合木梁和进口红雪松木瓦屋面，胶合木曲梁最大跨度53.39米；长春市全民健身中心游泳馆改扩建工程屋面采用胶合木张弦梁结构都是近几年建成的应用木结构的项目1.2本课题研究的意义。

1.2.1张弦结构和木张弦梁张弦结构又称弦支结构，是由上弦刚性结构或构件与下弦拉索以及上下弦之间的撑杆组成的自平衡结构体系它能充分利用高强索的抗拉性能，通过在下弦拉索施加预拉力，撑杆受压产生的作用力使上弦结构产生反弯矩和反向挠度。

从而减小上弦结构在施加外荷载作用下的最大弯矩和最终挠度，改善结构的受力状态。另外，通过上弦结构、上下弦之间的撑杆和下弦拉索共同作用，整体结构的刚度大为提高。由于这种结构体系受力合理、施工运输方便。

结构用材少，广泛应用于会展中心、体育馆、玻璃采光顶、金属屋面等建筑中木张弦梁上弦刚性结构为木梁，木张弦梁的结构形式能够实现比单纯使用木梁更大跨度更小截面的结构体系，通过控制索的预拉力可以充分利用木构件的抗压强度，减小受拉破坏的风险。

木张弦梁的受力性能与混凝土结构和木结构体外预应力加固的原理有相似之处通过拉索施加初始预拉力，增加结构刚度，充分发挥高强拉索的抗拉能力，木梁的抗压能力，更好地利用材料本身的性能在张弦梁结构中，拉索中拉力的大小对整体结构受力性能至关重要，也是结构是否成立的关键因素。

1.2.2木材的蠕变和胶合木木结构有众多优良的天然属性，也有其自身的受力特点和局限性如：木材强度受木节、斜纹等天然生长缺陷影响；木材有各向异性，横纹方向强度低；木结构连接节点较复杂；木材力学性能受含水率、尺寸效应等因素的影响；木材有荷载持续作用效应。

木材的荷载持续作用效应体现在两个方面，一方面是木材的强度随荷载持续作用时间增加而降低，这种荷载持续作用对强度的影响，称为荷载持续作用效应（DOL）；另一方面是木材的应变或变形随荷载持续作用时间的增长而变大。

这种荷载持续作用对变形的影响称为木材的蠕变层板胶合木是木结构设计中常用的一种木结构产品，层板胶合木是由厚度不大于50mm的符合规定品质等级的木板（层板），彼此顺木纹相叠胶合而成的木制品，层板胶合木简称胶合木，也称结构集成材。

胶合木是由天然木材经分割、重组、粘合而成，突破了天然木材本身的长度、截面尺寸和形状的限制，可组合成直线或弧线形状、等截面或变截面，用于梁、柱、拱或大跨度空间结构中的承重构件本文研究的木张弦梁的上弦木梁主要采用胶合木构件，所以也称为胶合木张弦梁。

胶合木结构在西方国家已有很长的发展历史胶合木在建筑领域的应用开始于20世纪初期，先有第一批胶合木专利在德国和瑞士发布之后又有曲线胶合木结构专利在德国发布在北美、新西兰、北欧等国外发达国家和地区，胶合木结构在公共建筑方面的应用非常广泛，主要有教堂、游泳馆、体育馆、展览馆、商业建筑等。

我国曾在建国初期引进过胶合木结构技术，虽然应用范围主要限于木屋盖，但总体处于兴旺时期，但后来由于木材需求量急剧增加，森林被大量砍伐导致木材短缺，又无足够资金进口木材，到20世纪70年代在木结构发展基本处于停滞状态。

近几年，随着绿色生态发展我可持续发展政策的大力推进，我国在胶合木结构建筑及相关技术的研究和应用方面开始加速与原木或方木相比，胶合木分散了木材的天然生长缺陷对力学性能的影响，变异性较天然木材小根据不同的受力方式对层板进行不同组合，可使木材的性能得到充分利用，胶合木的组坯方式有)同等组坯、异等对称组坯异等非对称组坯等。

GB/T50708-2012《胶合木结构技术规范》将胶合木构件采用的层板分为普通胶合木层板、目测分级层板和机械分级层板三类

目测分级层板材质等级分为4级，分别为Id、II d、III d、IV d ，SZ1、SZ2、SZ3、 SZ4表示胶合木适用树种分级SZ2IIId表示胶合木层板采用的树种为SZ2级，目测分级层板等级为IIId级；同理，SZ1II d表示胶合木层板采用的树种为 SZ1级。

目测分级层板等级为IId级由于胶合木结构基材仍然是天然木材，天然木材的特性仍然存在，如抗拉强度较低，有显著的蠕变变形等1.2.3木材蠕变会引起张弦梁中索力的变化胶合木在持续荷载作用下蠕变引起的变形增大，会使张弦梁结构在构件中的内力分配发生变化，引起下弦拉索中的拉力变化，研究蠕变影响的胶合木张弦梁受力性能其设计方法，对于准确分析结构在各使用阶段的受力状态至关重要。

进而可以采取有效措施避免由于蠕变引起的结构长期变形状态导致的结构安全和失效问题，为工程项目实施和相关课题的深入研究提供参考木材蠕变与树种或木材品种以及木材所处的环境（温度、湿度）等有关日本、美国、欧洲木结构设计规范对木材蠕变的计算方法均进行了阐述，我国现行的木结构设计规范未直接考虑蠕变因素的影响，通过分析研究考虑蠕变影响的木张弦梁结构特点，可为实际工程设计提供参考。

1.3国内外在该方向的研究现状及分析1.3.1张弦梁张弦结构自19世纪初由日本大学的斋腾公男教授提出后，国内外学者对其进行了一系列的研究，张弦结构由于其几何构成简单，用材少、传力路径明确等特点引起了设计人员的关注，国内也逐渐出现了一批代表性的张弦结构建筑。

国内外学者围绕张弦结构的受力性能、结构找形、有限元分析等进行了一系列的研究沈世钊系统地叙述了悬索结构的设计计算和构造方法，在仅考虑小垂度和竖向荷载作用的假设条件下推导了预应力张弦索拱体系在施加预应力张拉阶段与加载阶段计算式。

白正仙利用有限单元法研究了结构参数对张弦梁结构受力性能的影响，参数结构考虑了撑杆数目、垂跨比、高跨比、拱的惯性矩、弦的应力。

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