膠合木是用膠將木層板沿木材順紋方向加壓膠合而成的工程木產品，通常是由四層或四層以上的木層板疊層膠合而成，可被加工成不同的形狀，如變截面構件、弧形或自由曲線形構件等，克服了傳統木構件截面尺寸、長度和形狀受原木的影響。因制作膠合木層板剔除了大的木材缺陷，膠合木缺陷分布更加均勻，因此其強度較鋸材強度有較大提升，實現了木材資源小材大用，極大地提高了木材資源的利用率^[1-2]。

膠合木最早起源于歐洲，至今已有100多年應用歷史，在歐洲和北美地區被廣泛用于大跨結構，已有諸多實際工程案例，例如：美國塔科馬穹頂體育館，直徑162m，穹頂最高處45.7m；日本小國町民體育館，最大跨度56m；挪威哈馬爾奧林匹克圓形競技場，最大跨度70m；加拿大列治文奧林匹克橢圓速滑館，最大跨度100m^[3]。

自20世紀六七十年代，大跨膠合木結構開始逐漸在我國的一些工程中得到應用。1989年，北京亞運村康樂宮嬉水樂園的60m跨度屋蓋采用了膠合木結構；同年，四川省江油電廠88m跨度干煤棚也采用了膠合木結構。近幾年，在國內大空間公共建筑采用大跨木結構的項目更是日漸增多，如已投入使用的長春市民中心游泳館、天津華僑城歡樂谷演藝中心木結構網殼、太原植物園木結構、云南太平湖國際會議中心等項目都采用了木結構屋蓋。

大跨木結構的分類方法有很多，根據使用材料可分為大跨純木結構、大跨鋼木混合結構；根據受力單元可分為桿單元結構、梁單元結構、板殼單元結構；根據受力方式可分為大跨平面木結構體系、大跨空間木結構體系。下文介紹幾種常見的大跨度木結構類型。

1.1 木桁架結構

木桁架結構是由木桿件組成的一種格構式體系，節點多為鉸接，在外力作用下，桁架中的木桿件以承受軸向力為主。木桁架在新中國成立初期建造的工業廠房中被廣泛用于屋蓋。根據桁架下弦所用的材料，木桁架可分為純木桁架和鋼木桁架，其中鋼木桁架通常應用在跨度較大的屋蓋中，通常將下弦桿用圓鋼或型鋼替代，由于木材受拉破壞屬于脆性破壞，且鋼材的強度和彈性模量遠高于木材，采用鋼木桁架可提高桁架的剛度，減小變形，從而實現較大跨度的跨越。木桁架根據構件的空間布置可以分為空間木桁架和平面木桁架，其中平面木桁架在工程中應用較多，根據其外形分為三角形、矩形、梯形以及多邊形等類型，具體外形根據屋面構造、跨度、造型等因素確定。圖1為上海某工程采用的大跨膠合木桁架作為屋蓋承重構件。

△ 圖1 木桁架屋蓋

1.2 木網架結構

木網架結構與鋼網架結構一樣，是由多根木桿按照一定規律組合而成的空間網格桿系結構。在節點處一般使用鋼連接件連接木桿，常見的連接方式有螺栓連接和植筋套筒連接等。木網架結構具有空間剛度大、構件規格統一等特點，多用于公共建筑中。木網架結構桿件以受軸向力為主，材料性能發揮比較充分^[2]。日本小國町民體育館即采用了木網架結構，1988年建造完成，最大跨度達56m，見圖2。

△ 圖2 日本小國町民體育館木網架

1.3 木網殼結構

木網殼結構是指將木構件沿球面或柱面有規律布置而形成的空間結構體系，其受力特點與薄殼結構類似，大部分荷載由網殼桿件軸力承受^[1]。木桿可以為直線形，也可以為曲線形來接近球面或柱面的效果。球面網殼的造型美觀、受力合理、跨度大，非常適合運動場等大型公共建筑，是大跨度空間木結構的理想形式^[4]。美國塔科馬穹頂采用了球面木網殼結構，直徑達162m，建筑物最高處達45.7m，由三角形木網格組成，主要構件采用彎曲形，通過鋼夾板節點連接，用木檁條支撐屋面，于1980年建成，為目前全球最大的單層膠合木網殼結構，見圖3。

△ 圖3 塔科馬穹頂木網殼

1.4 木拱結構

木拱結構是一種主要承受軸向壓力并由兩端推力維持平衡的曲線形平面結構，是實現大跨度較為經濟的結構體系。木拱結構可以充分發揮材料性能。水平推力的存在有效地降低了構件彎矩，從而使木拱能夠充分發揮木材受壓的性能。同時，構件截面內的豎向壓力分量平衡了結構的整體剪力，使結構內部剪應力減小，應力分布均勻，因而木拱結構同樣是大跨度木結構的理想形式。膠合木是制作木拱結構的理想材料，可以實現大跨度木拱所需要的較大截面，同時，膠合木可以方便地制作成曲線形構件，滿足幾何形狀要求。圖4為四川省江油電廠干煤棚膠合木拱結構，膠合木拱結構跨度為88m，拱高為27m，拱截面寬為230mm、高為1.625m，由兩塊寬為115mm的弧形膠合木構件用螺栓拼合而成。從拱頂分為兩個半拱作為吊裝施工單元，然后用鋼板和螺栓進行安裝連接。拱腳置于約6m高的鋼筋混凝土支墩上。

△ 圖4 四川省江油電廠干煤棚膠合木拱結構

1.5 木張弦結構

木張弦結構由剛度較大的剛性木構件、柔性鋼索以及鋼撐桿或木撐桿組成。木張弦梁是較為常見的木張拉結構，它主要由三部分組成，分別是剛性木梁、柔性索和撐桿。剛性木梁也可為木拱或木桁架，撐桿可以由鋼桿或木桿制成。柔性索一般為鋼索，張弦結構中鋼拉索參與工作，使木張弦構件剛度大于單純剛性構件的剛度，同時調整了木構件的內力分布，可以使木材強度得到充分發揮。木張弦結構為自平衡受力體系，需要鋼弦在木構件端部可靠錨固^[5-6]。木張弦結構也被廣泛應用于大跨度的體育場館、會議廳、展館等建筑。圖5為長春全民健身中心游泳館木張弦結構。

△ 圖5 長春全民健身中心游泳館木張弦結構