二級建筑師輔導之木結構用木材

木構造(timberstructure)是指以木材為主制作的構造。

由于我國樹木分布廣泛，易于取材;木材采伐和加工便利，同時質輕且強，所以木材很早就被用來建筑房屋與橋梁。但是，由于術材存在著各向異性、自然缺陷(木節、斜紋、髓心、裂縫等)、易腐、易蛀和易裂等缺點，對木構造的構造形式、節點連接，施工質量以及使用期維護都有比擬高的要求，以保證木構造有足夠的牢靠性和耐久性。

木構造生長速度緩慢，而木材資源有限，因此，建筑木構造除了做到保證安全和人體安康以外，還要合理利用木材，大力進展人工林，轉變過去對生態愛護重視不夠，森林資源破壞嚴峻的狀況，促進我國木構造安康地可持續性進展。

承重木構造應在正常溫度和濕度環境中項房屋構造和構筑物中使用。凡處于以下生產和使用條件的狀況，不應采納木構造：

(1)極易引起火災的;

(2)受生產性高溫影響，木材外表溫度高于50℃的;

(3)常常受潮且不易通風的。

二、木材的分類

木構造用的木材分為針葉材和闊葉材。主要承重構件宜采納針葉材，重要的木質連接件應采納細密、直紋、無節和無其他缺陷且耐腐蝕的硬質闊葉材。

承重木構造用的木材，根據其材質，從好到壞可分為i、ii、iii級，設計時應依據受力的種類進展選用：受拉或拉彎構件材質等級選用i級;受彎或壓彎構件材質等級選用ii級;受壓構件及次要受彎構件材質等級選用iii級。承重構造木材材質標準參見《木構造設計標準》(gb50005-2022)(本節以下簡稱《標準》)附錄a。

木構造用材按使用截面的不同，可分為原木、鋸材和膠合材。

(1)原木(log)是指伐倒并除去樹皮、樹枝和樹梢的樹干。

(2)鋸材(sawnlumber)是指由原木鋸制而成的任何尺寸的成品材或半成品材。鋸材又分方木(squaretimber)、板材(plank)和規格材(dimensionlumber)。方木是指直角鋸切且寬厚比小于3的，截面為矩形或正方形的鋸材。板材是指寬度為厚度3倍或3倍以上的矩形鋸材。規格材是指按輕型木構造設計的需要，木材截面寬度和高度按規定尺寸加工的規格化木材。

(3)膠合材(gluedlunber)是指以木材為原料通過膠合壓制而成的柱型材和各種板材的總稱。

三、木材的物理性能

1.木材的含水率

木材的含水率對木材強度有很大的影響，隨含水率的增加木材強度降低。當含水率到達纖維飽和點時，木材的強度不再降低。含水率對受壓、受彎、受剪及承壓強度影響較大，而對受拉強度影響較小。

根據含水率大小，木材可分為干材(含水率小于18%)、半干材(含水率等于18%一25%)和濕材(含水率大于25%)。《標準》規定，在制作構件時，木材的含水率應符合以下要求：

(1)現場制作的原木或方木構造不應大于25%;

(2)板材和規格材不應大于20%;

(3)受拉構件的連接板不應大于18%;

(4)作為連接件不應大于15%;

(5)層板膠合木構造不應大于15%，同一構件各層木板間的含水率差異不應大于5%。

2.木材的濕脹、干裂與翹曲

當木材的含水率在纖維飽和點以下變化而引起木材的濕脹或干裂時，其尺寸變化的規律是相像的。由于干縮會引起開裂和翹曲，對于木構造的工作影響較大，因此木構造的干縮更需要引起重視。

原木或帶髓心的方木在枯燥過程中開裂的緣由主要有兩種：

(1)環向的收縮受到徑向的約束，沿年輪產生的環向拉應力;

(2)木材外層的水分蒸發速度比內層快，其收縮變形受到內層的阻礙時，亦產生環向拉應力。上述兩種緣由產生的拉應力之和，超過了木材的抗拉強度時，即由外向內發生開裂。木材端部水分蒸發較快，常形成嚴峻的端裂，應設法預防。

對于板材而言，在枯燥過程中，環向和徑向兩個方向的干縮率不同，不會致使開裂，若任其自由變形，則發生翹曲。