《建筑结构》第九章 木结构
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木材的表观密度则随木材空隙率、含水率及其他一 些因素的变化而不同。木材的表观密度越大，其湿胀干 缩率也越大。处于气干状态下的木材表观密度平均为 500kg/m3。
➢纤维饱和点：当木材中细胞壁内被 吸附水充满，而细胞腔间隙中没有水 时，此时的含水率称为纤维饱和点。
➢平衡含水率：当木材的含水率与周 围空气相对湿度达到平衡时的含水率。
➢ 当含水率大于纤维饱和点含水率时，含水量的变 化对强度和胀缩无影响；
➢ 当含水率小于纤维饱和点含水率时，含水率的变 化则会引起强度和胀缩的变化。
❖ 木材的含水率
➢ 新伐木材含水率≥35％； ➢ 风干木材的含水率为15％～25％； ➢ 室内干燥的木材含水率为8％～15％。
9.2 木材的力学性能及计算
特点：木材的力学性质是各向异性。 ❖ 抗压强度
➢ 顺纹抗压强度大于横纹抗压强度； ➢ 径向抗压强度大于弦向抗压强度。
❖ 抗拉强度
顺纹抗拉强度是横温抗拉强度的10～40倍；
❖ 抗剪强度
➢ 顺纹抗剪强度低于横纹抗剪强度； ➢ 弦切面的顺纹抗剪强度高于径切面的抗剪强度； ➢ 横纹切断强度是顺纹抗剪强度的4～5倍。
广东始兴县都亨乡 黄竹坑村山边，屹立着 一株300年的古杉，树 高44米，胸围3.73米， 冠幅东西15米，南北14 米，有南粤杉王之称。
中国 福建 省龙 岩市 梅花 山杉 木王
木材的优点：
①轻质高强，对热、声和
电的传导性能比较低； ②有很好的弹性和塑性， 木材的缺点：构造不均匀， 能承受冲击和振动等作用；各向异性，易吸湿吸水从 ③容易加工、木纹美观； 而导致形状、尺寸、强度 ④在干燥环境或长期置于 等物理、力学性能变化； 水中均有很好的耐久性。 长期处于干湿交替环境中，
❖ (3) 木纹斜度 ❖ 木材是一种各向异性的材料，不同方向的受力性能相差很大，
同一木材的顺纹强度最高，横纹强度最低。
❖ 此外，木材的力学性能还与受荷载作用时间、温度的高低、 湿度等因素的影响有关。受荷载作用随时间的增长，木材的 强度和刚度下降。温度升高、湿度增大，木材的强度和刚度 下降。
❖ 抗弯强度
木材抗弯强度介于顺纹抗拉强度和抗压强度之间。
由于木材的构造各向不同，致使各方向强度有很大差异， 因此，木材的强度有顺纹强度和横纹强度之分。
当设顺纹抗压强度为100时，木材无缺陷时各强度大小 的关系见表6.1。
表6.1 木材无缺陷时各强度大小关系
抗压 顺纹
100
横纹
抗拉 顶纹
横纹
抗弯
10～30 200～300 5～30 150～200
其耐久性变差；易燃、易
腐、天然疵病较多等。
一、树木分类
树木按特征可分为针叶树和阔叶树。
针叶林
阔叶林
种类 特 点 针 树叶细长、成针状； 叶 多为常绿树； 树 树干高而直，易加工；
强度较高，胀缩性小。
阔 树叶成片状； 叶 多为落叶树； 树 通直部分短，难加工；
表观密度大，易于胀缩， 翘曲和裂缝等
用途
❖ (2) 木材的缺陷 ❖ 天然生长的木材不可避免地会存在一些缺陷，对木
材影响最大的缺陷是腐朽、虫蛀，这是任何等级的木材 绝对不允许的；此外，对木材影响较大的缺陷有木节、 斜纹、裂缝以及髓心。 ❖ 木材材质按缺陷的多少和大小，以及承重结构的受 力要求，分为I、Ⅱ、Ⅲ三个等级 (I级最好，Ⅲ级最 差)。承重结构构件按受力方式及受力重要性分为三类： 受拉或拉弯构件材质等级选用I级；受弯或压弯构件材 质等级选用Ⅲ级；受压构件及次要受弯构件(如吊顶小 龙骨)材质等级选用Ⅲ级。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
树种
是建筑工程中 松树
主要使用的树 杉树 种。多用于承 柏树 重构件，如门
窗。
常用做胶合板 杨树
或内部装饰较 槐树
次要的承重构 榆树
件。
桦树
木材的宏观构造（如 右图）
木材的性质和应用
一1.密度与表观密度 木材的密度是指构成木材细胞壁物质的密度。约为
1.48～1.56 g／cm3，各材种之间相差不大，实际计算 和使用中常取1.53 g/cm3。
抗剪 顺纹 横纹切断
15～30 50～100
顺纹抗压 1
横纹抗压 1/10～1/3
顺纹抗拉 2～3
横纹抗拉 1/20～1/3
抗弯 3/2～2
顺纹抗剪 1/7～1/3
横纹切断 1/2～1
木材各项强度值的比较(以顺纹抗压强度为1)
(a) 顺纹剪切 木材的剪切
(b) 横纹剪切
(c) 横纹切断
影响木材力学性能的因素
❖ (2) 含水量的影响
❖ 木材的强度受含水率的影响很大，其规律是：当木 材的含水率在纤维饱和点以下时，随含水率降低，即吸 附水减少，细胞壁趋于紧密，木材强度增大，反之，则 强度减小。当木材含水率在纤维饱和点以上变化时，木 材强度不改变。
❖ 我国木材试验标准规定，测定木材强度时，应以其 标准含水率（即含水率为15％）时的强度测值为准，对 于其他含水率时的强度测值，应换算成标准含水率时的 强度值。其换算经验公式如下：
落叶松、云杉、松木、铁杉、铁刀木、紫荆、软黄檀、槐 树、桦木、栗木、木荷、槭木。 四类材
枫香、桤木、朴树、檀、银桦、红桉、白桉、泡桐。 五类材
拟赤杨、杨木、枫杨、轻木、黄桐、冬青、乌柏柿大。
千年巨树红杉木----加利福尼亚州有一片一望无际的大森林，从旧 金山北部一直延伸到俄勒冈州，绵亘达640公里。这一片浩瀚的林海 是由红杉木组成的，它名扬四海，号称“红杉帝国”。
第九章 木材
9.1 木结构用木材 9.2 木材的力学性能及计算 9.3 木构件的连接 9.4 木结构防火、防腐、防虫的措施
9.1 木结构用木材
一类材
红松、柏木、红豆杉、香樟、楠木、硬黄檀、香红木、红 青刚、山核
桃、核桃木、香桩、水曲柳、梓木、铁力木、玫瑰木。 二类材
黄杉、杉木、福建柏、榧木、鹅掌揪、梨木、槠木、水青 冈、麻栎、高山栎桑木、枣木、黄波罗、白蜡木。 三类材
15 w[1 (W 15)]
式中 σ15:含水率为15％时的木材强(MPa）； σW : 含水率为Ｗ(%)时的木材强度(MPa)； Ｗ－一试验时的木材含水率 α——木材含水率校正系数。 α随作用力和树种不同而异，如顺纹抗压所有树种均为 0.05；顺纹 抗拉时阔叶树为0.015，针叶树为０；抗弯所有树种为0.04；顺纹 抗剪所有树种为0.03。
➢纤维饱和点：当木材中细胞壁内被 吸附水充满，而细胞腔间隙中没有水 时，此时的含水率称为纤维饱和点。
➢平衡含水率：当木材的含水率与周 围空气相对湿度达到平衡时的含水率。
➢ 当含水率大于纤维饱和点含水率时，含水量的变 化对强度和胀缩无影响；
➢ 当含水率小于纤维饱和点含水率时，含水率的变 化则会引起强度和胀缩的变化。
❖ 木材的含水率
➢ 新伐木材含水率≥35％； ➢ 风干木材的含水率为15％～25％； ➢ 室内干燥的木材含水率为8％～15％。
9.2 木材的力学性能及计算
特点：木材的力学性质是各向异性。 ❖ 抗压强度
➢ 顺纹抗压强度大于横纹抗压强度； ➢ 径向抗压强度大于弦向抗压强度。
❖ 抗拉强度
顺纹抗拉强度是横温抗拉强度的10～40倍；
❖ 抗剪强度
➢ 顺纹抗剪强度低于横纹抗剪强度； ➢ 弦切面的顺纹抗剪强度高于径切面的抗剪强度； ➢ 横纹切断强度是顺纹抗剪强度的4～5倍。
广东始兴县都亨乡 黄竹坑村山边，屹立着 一株300年的古杉，树 高44米，胸围3.73米， 冠幅东西15米，南北14 米，有南粤杉王之称。
中国 福建 省龙 岩市 梅花 山杉 木王
木材的优点：
①轻质高强，对热、声和
电的传导性能比较低； ②有很好的弹性和塑性， 木材的缺点：构造不均匀， 能承受冲击和振动等作用；各向异性，易吸湿吸水从 ③容易加工、木纹美观； 而导致形状、尺寸、强度 ④在干燥环境或长期置于 等物理、力学性能变化； 水中均有很好的耐久性。 长期处于干湿交替环境中，
❖ (3) 木纹斜度 ❖ 木材是一种各向异性的材料，不同方向的受力性能相差很大，
同一木材的顺纹强度最高，横纹强度最低。
❖ 此外，木材的力学性能还与受荷载作用时间、温度的高低、 湿度等因素的影响有关。受荷载作用随时间的增长，木材的 强度和刚度下降。温度升高、湿度增大，木材的强度和刚度 下降。
❖ 抗弯强度
木材抗弯强度介于顺纹抗拉强度和抗压强度之间。
由于木材的构造各向不同，致使各方向强度有很大差异， 因此，木材的强度有顺纹强度和横纹强度之分。
当设顺纹抗压强度为100时，木材无缺陷时各强度大小 的关系见表6.1。
表6.1 木材无缺陷时各强度大小关系
抗压 顺纹
100
横纹
抗拉 顶纹
横纹
抗弯
10～30 200～300 5～30 150～200
其耐久性变差；易燃、易
腐、天然疵病较多等。
一、树木分类
树木按特征可分为针叶树和阔叶树。
针叶林
阔叶林
种类 特 点 针 树叶细长、成针状； 叶 多为常绿树； 树 树干高而直，易加工；
强度较高，胀缩性小。
阔 树叶成片状； 叶 多为落叶树； 树 通直部分短，难加工；
表观密度大，易于胀缩， 翘曲和裂缝等
用途
❖ (2) 木材的缺陷 ❖ 天然生长的木材不可避免地会存在一些缺陷，对木
材影响最大的缺陷是腐朽、虫蛀，这是任何等级的木材 绝对不允许的；此外，对木材影响较大的缺陷有木节、 斜纹、裂缝以及髓心。 ❖ 木材材质按缺陷的多少和大小，以及承重结构的受 力要求，分为I、Ⅱ、Ⅲ三个等级 (I级最好，Ⅲ级最 差)。承重结构构件按受力方式及受力重要性分为三类： 受拉或拉弯构件材质等级选用I级；受弯或压弯构件材 质等级选用Ⅲ级；受压构件及次要受弯构件(如吊顶小 龙骨)材质等级选用Ⅲ级。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
树种
是建筑工程中 松树
主要使用的树 杉树 种。多用于承 柏树 重构件，如门
窗。
常用做胶合板 杨树
或内部装饰较 槐树
次要的承重构 榆树
件。
桦树
木材的宏观构造（如 右图）
木材的性质和应用
一1.密度与表观密度 木材的密度是指构成木材细胞壁物质的密度。约为
1.48～1.56 g／cm3，各材种之间相差不大，实际计算 和使用中常取1.53 g/cm3。
抗剪 顺纹 横纹切断
15～30 50～100
顺纹抗压 1
横纹抗压 1/10～1/3
顺纹抗拉 2～3
横纹抗拉 1/20～1/3
抗弯 3/2～2
顺纹抗剪 1/7～1/3
横纹切断 1/2～1
木材各项强度值的比较(以顺纹抗压强度为1)
(a) 顺纹剪切 木材的剪切
(b) 横纹剪切
(c) 横纹切断
影响木材力学性能的因素
❖ (2) 含水量的影响
❖ 木材的强度受含水率的影响很大，其规律是：当木 材的含水率在纤维饱和点以下时，随含水率降低，即吸 附水减少，细胞壁趋于紧密，木材强度增大，反之，则 强度减小。当木材含水率在纤维饱和点以上变化时，木 材强度不改变。
❖ 我国木材试验标准规定，测定木材强度时，应以其 标准含水率（即含水率为15％）时的强度测值为准，对 于其他含水率时的强度测值，应换算成标准含水率时的 强度值。其换算经验公式如下：
落叶松、云杉、松木、铁杉、铁刀木、紫荆、软黄檀、槐 树、桦木、栗木、木荷、槭木。 四类材
枫香、桤木、朴树、檀、银桦、红桉、白桉、泡桐。 五类材
拟赤杨、杨木、枫杨、轻木、黄桐、冬青、乌柏柿大。
千年巨树红杉木----加利福尼亚州有一片一望无际的大森林，从旧 金山北部一直延伸到俄勒冈州，绵亘达640公里。这一片浩瀚的林海 是由红杉木组成的，它名扬四海，号称“红杉帝国”。
第九章 木材
9.1 木结构用木材 9.2 木材的力学性能及计算 9.3 木构件的连接 9.4 木结构防火、防腐、防虫的措施
9.1 木结构用木材
一类材
红松、柏木、红豆杉、香樟、楠木、硬黄檀、香红木、红 青刚、山核
桃、核桃木、香桩、水曲柳、梓木、铁力木、玫瑰木。 二类材
黄杉、杉木、福建柏、榧木、鹅掌揪、梨木、槠木、水青 冈、麻栎、高山栎桑木、枣木、黄波罗、白蜡木。 三类材
15 w[1 (W 15)]
式中 σ15:含水率为15％时的木材强(MPa）； σW : 含水率为Ｗ(%)时的木材强度(MPa)； Ｗ－一试验时的木材含水率 α——木材含水率校正系数。 α随作用力和树种不同而异，如顺纹抗压所有树种均为 0.05；顺纹 抗拉时阔叶树为0.015，针叶树为０；抗弯所有树种为0.04；顺纹 抗剪所有树种为0.03。