轻型木结构锯材用原木标准的制订

轻型木结构锯材用原木标准的制订
常亚力;毕克新;石兰翠;赵思淼;赵生贵;王宏棣
【摘要】通过对我国原木生产实际状况的调研及参考国内外相关标准和技术资料，阐述了木材缺陷对规格材力学性能的影响，并据此对轻型木结构锯材用原木缺陷的技术指标进行了规定，同时介绍了该标准的制定方法。

%Through the survey of the actual log production situation, with domestic and foreign relevant standards and technical data as reference, the effect of wood defects on the mechanical properties of dimension timber is stated, based on which the technical indicators for defects of log used for light wood frame sawn timber are provided, at the same time, the method for formulating this standard is introduced.
【期刊名称】《林业机械与木工设备》
【年(卷),期】2014(000)003
【总页数】3页(P43-44,47)
【关键词】轻型木结构;木材缺陷;技术指标;制定方法
【作者】常亚力;毕克新;石兰翠;赵思淼;赵生贵;王宏棣
【作者单位】大兴安岭图强林业局，黑龙江漠河165000;黑龙江省木材科学研究所，黑龙江哈尔滨150081;黑龙江省木材科学研究所，黑龙江哈尔滨150081;黑
龙江省木材科学研究所，黑龙江哈尔滨150081;黑龙江省绥化复合板厂，黑龙江
绥化152000;黑龙江省木材科学研究所，黑龙江哈尔滨150081
【正文语种】中文
【中图分类】TS612
规格材是一种主要用于轻型木结构建筑的木质工程结构材料。

轻型木结构是由构件断面较小的规格材均匀密布连接组成的一种结构形式，它由主要结构构件(结构骨架)和次要结构构件（墙面板、楼面板和屋面板）共同作用、承受各种荷载，最后将荷载传递到基础上。

北美80%的人居住在木结构住宅里；日本总住宅的50%为木结构住宅；在北欧的芬兰和瑞典90%的民居住宅为一层或二层的轻型木结构建筑［1］。

轻型木结构锯材用原木是用于锯割木结构建筑用规格材的原木，原木的品质直接影响规格材的等级、质量和综合利用率，因此结合规格材的技术要求制订轻型木结构锯材用原木的标准是极为必要的。

目前我国轻型木结构建筑主体框架材料几乎都是从加拿大、美国进口，该标准可为轻型木结构锯材用原木的进出口贸易提供技术要求，同时也有利于提高我国轻型木结构锯材用原木的市场占有率。

1 技术要求
用于加工生产轻型木结构锯材的原木是天然材料，树木在生长过程中会产生各种天然缺陷，如节子、腐朽、裂纹、虫眼、斜纹、扭曲等；原木在加工过程中也会产生加工缺陷，如钝棱、弯曲等，这些缺陷都会影响规格材的力学性能［2-3］，因此在使用前必须对规格材进行分级。

我国GB/T 29897-2013《轻型木结构规格材目测分级规则》和GB/T 50005-2003《木结构设计规范》中规定了规格材用树种，根据目测分等把规格材分为7个等级，同时对各种缺陷也进行了规定。

本标准根据上述标准，结合国内原木生产情况，对轻型木结构锯材用原木技术要求进行了规定［4-6］。

1.1 树种
适用于轻型木结构锯材用原木主要树种为云杉、冷杉、铁杉、落叶松、樟子松、油松、马尾松、湿地松、柏木、云南松、南亚松、红松、杉木以及其他适用的针叶树种。

1.2 规格尺寸
规格尺寸偏差的规定主要是考虑到我国原木的生产现状及出材率等。

具体要求如下：（1）检尺长：4～6m，按0.2m进级，长级允许公cm。

（2）检尺径：自18cm以上，按2cm进级，足1cm增进，不足1cm舍去。

1.3 外观质量检测项目及指标限定
外观质量要求和检测方法参考日本农林水产省告示第1035号《轻型木结构用锯材》标准，并结合国内规格材相关标准，对轻型木结构锯材用原木的外观质量进行了规定。

1.3.1 节子与虫眼
节子尺寸经常用于决定锯材等级的缺陷参数。

根据垂直于部件长度方向的节子直径进行分等，其尺寸、位置、类型、分布对规格材的力学性能均有显著影响。

原木锯解时放置的方位决定了节子的类型。

我国《轻型木结构规格材目测分级规则》中规定的各个等级所允许的节子尺寸仅仅适用于边节、中线节和非健全节、节孔等几种类型的节子；虫眼是指孔径比针孔虫眼大且对强度影响更严重的虫孔。

在此标准中，节子尺寸是节子在规格材横截面上的投影面积除以规格材厚度，据此制订了节子标准限定值。

1.3.2 裂缝
轮裂指发生在活立木木质部中的纵向开裂。

裂纹对规格材力学性能影响最大的两个因素是裂纹长度和裂纹是否贯通。

一般来说，位于木材受剪面上的裂缝将会严重影响承载能力，而受剪面附近的裂缝是否对连接受力产生影响在很大程度上取决于木
材纹理，对于顺直纹理，裂缝对受拉、受压、受弯部件的影响不显著，但随着斜纹理的增大而增加，部件的承载能力也直线下降。

因此本标准严格规定了原木表面裂纹长度的限制。

1.3.3 斜纹理
斜纹理指木纤维偏离平行于锯材侧边的直线，通常用一个比率来表示，即斜纹理的增加量与跨度之比，它是影响规格材力学性能的主要指标之一。

在特定的受力情况下，顺纹拉伸时，若斜纹理过大，在规格材的两个夹持端，顺纹拉伸与横纹抗压比例发生变化，容易导致部件被压溃甚至提前破坏。

因此对斜纹理应加以限制。

1.3.4 髓心
含髓心规格材的强度和刚度均低于不含髓心的规格材。

有研究表明，依据加拿大规格材目测分等规则，Select Structural（简称SS）等级的规格材，其晚材比例、
每英寸年轮数、密度指标均比其他等级的规格材高；各等级规格材含有髓心的比例依次为：SS级3%、No1级19%、No2级17%、No3级13%。

SS等级幼龄材
髓心含量最少。

大多人工林木材不能满足设计值的原因是幼龄材比例大和材料的物理性能差［7-8］。

1.3.5 腐朽
腐朽指由于木材腐朽菌的活动而引起的木材基体的降解，一般也被称为腐烂。

它是影响轻型木结构房屋耐久性的重要指标之一。

我国木结构设计规范中规定，高等级的规格材不允许存在腐朽，对于允许腐朽的等级则限定了腐朽的宽度和深度。

因此，轻型木结构锯材用原木的腐朽指标应按照规格材腐朽指标而定。

1.3.6 其他缺陷
除上述影响规格材质量的缺陷外，还有一些其他缺陷，如偏枯、外伤深度、抽心、风折木等缺陷对原木质量也有很大影响，在此标准中也做了规定。

2 指标限定
在该标准中还规定不允许有漏节、心材小头腐朽等缺陷；死节、活节直径与检尺径之比≤30%，且任意1m材长范围内≤10个；边材腐朽厚度与检尺径之比≤10%，大头腐朽直径与检尺径之比≤10%；任意1m材长范围内虫眼≤10个，单个最大直径≤5mm；环裂、弧裂最大半径或拱高与检尺径之比≤10%，纵裂长度与检尺长之比≤15%；扭转纹倾斜高度与检尺径之比≤30%；最大弯曲拱高与内曲水平长之比≤2%；外夹皮长度与检尺长之比≤30%，偏枯深度与检尺径之比≤10%；外伤深度与检尺径之比≤10%；抽心直径与检尺径之比≤20%，全材长度范围内不许有风折木；在全材长度范围内不允许存在应力。

3 检验方法
轻型木结构锯材用原木的尺寸和外观质量按GB/T 144规定方法进行检验。

4 结束语
轻型木结构产业在我国刚刚起步，急需依据我国木质材料特性、标准体系及应用习惯等实际情况进行研究和进一步熟化。

目前应尽快制订和颁布实施我国轻型木结构木质工程材料产品技术标准，建立木质工程材料试验方法和力学性能评价体系。

本标准的制订是对轻型木结构规格材标准体系的一个重要补充。

【相关文献】
［1］何敏娟，Frank Lam.北美“轻型木结构”住宅建筑的特点［J］.结构工程师，2004（1）：1-5.
［2］朴顺姬，戚大伟，金雪婧.多尺度分形特征在木材内部缺陷检测中的应用［J］.森林工程，2012，28（5）：56-59.
［3］管珣，赵茂程，王正.基于应力波技术测试木材材质的研究进展［J］.林业机械与木工设备，2013（2）：15-18.
［4］GB/T 29897-2013，轻型木结构用规格材目测分级规则［S］.中国标准出版社.
［5］GB 50005-2003，木结构设计规范［S］.中国标准出版社.
［6］枠组壁工法构造用制材の日本农林规格［S］.2010农林水产省告示第1035号.
［7］P.Xu.Estimating the influence of knots on the local longitudinal stiffness in radiata pine structural timber ［J］.Wood Science and Technology，2002，36（6）：501-509. ［8］Zhang SY，Gilles C，Ren H Q et al.Impact of initial spacing on plantation black spruce lumber grade yield，bendingproperties，and MSR yield［J］.Wood and Fiber Science，2002，34（3）：460-475.。