工程木质材料重点(1)

一、 绪论

工程木质材料的定义、种类、用途、优缺点、发展前景

含义：工程木制材料（Engineered Wood Products 简称 EWP ）是指通过一系列加工，产品强度性能具有可评价、可设计保证的结构用木制材料。

特征：是强度性能可靠性高，相对于传统木质材料强度不明确，可靠性差而言，EWP 强度性能明确而有保证。此外，它还具有可制成任意大规格的部件（结构用集成材，结构用单板层积材、PSL 等），尺寸稳定性好，价格便宜（OSB 、OSL 等），重量轻（I 字梁、金属连接桁架等），耐火性能高（大断面结构用集成材，大断面结构用单板层积材等）等优点。但也有缺点，例如，结构用集成材与锯材相比，价格高等等。由于各种产品各有其优、缺点，重要的是应根据用途，性能要求，预算等具体情况选择产品。

A.天然、可再生、与环境谐调。

B.性能可靠性高，强度可设计、可预测、可评价 ，而且比较明确。

C.强重比高，木材利用科学合理，节约木材。

D.可制成任意规格和型状。

E.尺寸稳定性好。

F.耐火性能高。

G.抗震性能好。

种类：工程木制材料一般都用作结构材料，取代传统的实体木材。它包括单板层积材（LVL ：Laminated Veneer Lumber ）、单板条层积材（PSL ）、定向条层积材（OSL ）、结构用集成材（Glulam ：Glued Laminated Lumber ）、机械应力分等锯材（MSR ：Machine Stress Rated Lumber ）、定向刨花板（OSB ）以及由LVL 和OSB 组合加工而成的I 字梁（I —joist ），金属件衔接木材桁架，结构用指接材等等。根据加工工艺分类如图1所示。

应力分等锯材

垂直层积 结构用胶合板 结构用单板层积材（LVL ） PSL （Parallel Strand Lumber ） 图1 工程木制材料按加工工艺分类图

OSL （Oriented Strand Lumber ） OSB （Oriented Strand Board ）

工程木质材料的主要用途

A. 结构用集成材:木结构房屋的的主梁、立柱，桥梁的主梁等大型受力构件。

B. 单板层积材：主要用于建筑托梁、屋顶桁架、工字梁等构件，也可加工成门窗、门窗框，墙壁

支柱、楼梯等建筑部件。

C.结构用胶合板、定向刨花板：在建筑上可用于剪力墙、楼面板，工字梁制造等方面。结构用胶

合板还可用于车辆、船舶制造，混凝土模板，集装箱底版等领域。ＯＳＢ还可用于包装运输等领域。

二、木材的性能

三、木材无损检测

检测技术原理（表格）、应力分等机

采用无损检测技术检测的木质材料物理力学性能主要包括：弹性模量、静曲强度和内结合强度（这两个指标一般是需要破坏试件的）、密度以及含水率等。目前，对木质材料的物理力学性能进行无损检测的主要方法如表1-1所示。

表1-1 木质材料力学性能无损检测技术

主要方法检测原理

机械应力检测采用机械方法施加恒定变形(或载荷)于被测试样上，测得相应的载荷(或变形)，由计算机系统算出试样的弹性模量，并推测静曲强度。

振动检测通过施加外力使试样产生横向振动之后，通过传感器测取试样的自由振动频率，计算出试样的弹性模量。

冲击应力波检测检测通过试样的纵向应力波的速度，结合试样的密度，确定出试样的弹性模量，对静曲强度及内结合强度等也可进行有效的预测。

射线检测以射线透射木质材料，用射线接收传感器直接测量窄小范围内透过试样前后射线强度的变化，根据射线衰减率以及试样的平均吸收系数推算出木材的密度。

超声波检测通过测定超声波经过试样预定距离的传播时间计算平均波速，然后可利用波速和密度计算试样的弹性模量。

微波检测当发射天线发射的微波遇到被测木材基体并透射时，将由于水分子的强烈吸收作用而使透射功率发生变化，根据接收天线接收到的微波的功率变化与含水率之间的关系，即可测定出木材的含水率。

木材按强度性能划分成几个等级，称为应力分等。规格材的应力分等是70年代木材行业的重要研究成果之一，它是合理利用木材，提高木材利用率的有效措施。表1-2为主要的规格材应力分等方法（郝金城，1994）。

表1-2 规格材应力分等方法

主要方法

分等原理 目测分等 主要根据木材表面的节子、纹理、开裂、和腐朽等木材缺陷，在目测观察的基

础上预测木材等级的方法。

机械分等 根据木材变形 由机械连续测量木材的变形，计算木材的静弹性模量，并从

弹性模量和强度的关系，推测木材的强度值。

根据振动特性

由木材的振动特性得出固有频率，计算木材的动弹性模量，

并根据与强度的关系，推测木材的强度值。

四、 结构集成材

1、 集成材、结构集成材、层板的定义

集成材（glued laminated timber ，简称glulam ） ：是用板材或小方材按木纤维平行方向，在厚度、宽度或长度方向胶合而成的木材制品。

结构用集成材 structural glued laminated timber （ structural glulam ）：用一定强度等级的锯材作为层板，按顺纹方向相互平行层积胶合而成的结构用材。也称层板胶合木，简称胶合木。 层板 lamination ：构成结构用集成材的每层厚度不超过50mm ，具有一定强度标准要求的板材，包括在宽度方向拼接和在长度方向上斜接、指接以及其它等效胶合的板材。

宽面材边节径、斜纹倾斜比等各种定义

宽面材边节径比：板材宽度材面上，距板材两棱边10mm （对于干燥刨光后的层板距板材两棱边5mm ）以内的范围叫做材边部分。节径比是指节子或孔洞的直径与所在的材面宽度之比的百分数。

100或）%宽面材边节径比（⨯=B b a

a 或

b ——宽面材边部分的最大节子或孔洞的直径，

单位为毫米（mm ）；

B ——板材宽度，单位为毫米（mm ）。

集中节径比：是指在板材长度150mm 区间内，节子及孔洞的直径总和与板材宽度的比值。节子直径检量是与板材的材棱平行的两条节子周切线之间的距离。

B d

c b a +++=集中节径比

a 、

b 、

c ——定区间内节子直径，单位为毫米（mm ）；

B ——板材宽度，单位为毫米（mm ）。

斜纹倾斜比：木材斜纹理在层板宽度方向上的倾斜高度与相对应的层板纵向长度之比。

结构集成材使用环境、特征、强度等

使用环境

使用环境1：在每年内，相对于温度为20℃和仅有几周空气相对湿度超过65%条件下的环

境，在此环境下，对于绝大多数针叶材来说，年平均平衡含水率不超过12%。

使用环境2：在每年内，相对于温度为20℃和仅有几周空气相对湿度超过85%条件下的环