桐木条木梁承重结构的设计与仿真作者：高伊来源：《科技风》2017 年第 26 期摘要：承重结构的设计是土木工程设计中的基本问题之一。本文针对高中通技实践课题中以桐木条为基本材料制作能承受特定压力的木梁结构的任务要求，通过结构建模受力分析和软件仿真，研究了影响结构承载力的主要因素，提出了木梁承重结构的优选设计方案和选型方法，并分别从理论和实验上验证了所提出方案的合理性和有效性，本文提出的选型方法不仅满足了课题设计要求而且具有一定的通用性。关键词：桐木条木梁；承重结构；建模分析；软件仿真承重结构是指直接将本身自重与各种外加作用力系统地传递给基础地基的主要结构构件和其连接接点，包括承重墙体、立杆、框架柱、支墩、楼板、梁、屋架、悬索等［1］，在房屋、桥梁等结构设计中有着广泛的应用。在设计过程中，低耗材、大承载力、最大净空跨度以及自平衡体系等是重点关注因素。在高中通用技术课中，有一项实践课题为以桐木条为基本材料，制作能承受特定压力的木梁结构。本文针对此项课题的要求，对梁型选择进行了分析讨论，提出了具体设计方案，并进行了建模分析和软件仿真。1 问题的提出本课题的主要任务为以桐木条为基本材料，设计制作满足一定要求的木梁结构，如图 1 所示，具体设计要求如下：(1)用桐木条制作一个抵抗压力 P 大于 50kg 的结构；(2) 对承重梁的要求：水平跨度 S 大于 500mm,高度 h 不超过 250mm,木梁的底部与测试装置接触部分宽度至少有一处不小于 30mm；(3) 结构总自重 M 不超过 60 克；(4) 承重加载点偏底边中垂线 2CM；(5) 测试结构时,结构不能给测试架侧向压力。设计所限定使用的材料为：(1) 材料：桐木条(长度单位为 mm)a.1000x55x1((16.7g)2根b.1000x55x2 (36.5g)4根c.1000x55x3(46.5g)4根(2)工具、夹具：裁纸刀、直尺、小木工锯；夹子自备。(3)耗材：万能胶或速干乳胶。2 设计方案常见的梁结构有简支梁、连续梁、拱形梁、斜拉悬索、绗梁等[2]，由于本课题中要求采用材料的尺寸、质量及自平衡等限制，无法采用上述已有的结构，需根据设计要求重新设计。从本课题中的偏心承重要求出发，考虑结构质量和制作难度，本文提出非对称梯形承重结构如图 2 所示。其中，AB 受压弯挠曲力，选用最厚板材，即规格为 1000x55x3(46.5g)的桐木条，其单位长度质量 pl=46.5[]1000=0.0465g/mm；AC，BD 受压力为主，并考虑第二设计要求，选用次厚板材，即规格为 1000x55x2(36....
