2012二级建筑师《建筑结构与设备》木结构用木材

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一、木材的特点和适用范围
木结构(timberstructure)是指以木材为主制作的结构。
由于我国树木分布广泛，易于取材;木材采伐和加工方便，同时质轻且强，所以木材很早就被用来建造房屋与桥梁。但是，由于术材存在着各向异性、天然缺陷(木节、斜纹、髓心、裂缝等)、易腐、易蛀和易裂等缺点，对木结构的结构形式、节点连接，施工质量以及使用期维护都有比较高的要求，以保证木结构有足够的可靠性和耐久性。
木结构生长速度缓慢，而木材资源有限，因此，建造木结构除了做到保证安全和人体健康以外，还要合理利用木材，大力发展人工林，改变过去对生态保护重视不够，森林资源破坏严重的情况，促进我国木结构健康地可持续性发展。
承重木结构应在正常温度和湿度环境中项房屋结构和构筑物中使用。凡处于下列生产和使用条件的情况，不应采用木结构：
(1)极易引起火灾的;中 华 考 试 网
(2)受生产性高温影响，木材表面温度高于50℃的;
(3)经常受潮且不易通风的。
二、木材的分类
木结构用的木材分为针叶材和阔叶材。主要承重构件宜采用针叶材，重要的木质连接件应采用细密、直纹、无节和无其他缺陷且耐腐蚀的硬质阔叶材。
承重木结构用的木材，按照其材质，从好到坏可分为i、ii、iii级，设计时应根据受力的种类进行选用：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ii级;受压构件及次要受弯构件材质等级选用iii级。承重结构木材材质标准参见《木结构设计规范》(gb50005-2003)(本节以下简称《规范》)附录a.
木结构用材按使用截面的不同，可分为原木、锯材和胶合材。
(1)原木(log)是指伐倒并除去树皮、树枝和树梢的树干。
(2)锯材(sawnlumber)是指由原木锯制而成的任何尺寸的成品材或半成品材。锯材又分方木(squaretimber)、板材(plank)和规格材(dimensionlumber)。方木是指直角锯切且宽厚比小于3的，截面为矩形或正方形的锯材。板材是指宽度为厚度3倍或3倍以上的矩形锯材。规格材是指按轻型木结构设计的需要，木材截面宽度和高度按规定尺寸加工的规格化木材。
(3)胶合材(gluedlunber)是指以木材为原料通过胶合压制而成的柱型材和各种板材的总称。
三、木材的物理性能
1.木材的含水率
木材的含水率对木材强度有很大的影响，随含水率的增加木材强度降低。当含水率达到纤维饱和点时，木材的强度不再降低。含水率对受压、受弯、受剪及承压强度影响较大，而对受拉强度影响较小。
按照含水率大小，木材可分为干材(含水率小于18%)、半干材(含水率等于18%一25%)和湿材(含水率大于25%)。《规范》规定，在制作构件时，木材的含水率应符合下列要求：
(1)现场制作的原木或方木结构不应大于25%;
(2)板材和规格材不应大于20%;
(3)受拉构件的连接板不应大于18%;
(4)作为连接件不应大于15%;
(5)层板胶合木结构不应大于15%，同一构件各层木板间的含水率差别不应大于5%.
2.木材的湿胀、干裂与翘曲
当木材的含水率在纤维饱和点以下变化而引起木材的湿胀或干裂时，其尺寸变化的规律是相似的。由于干缩会引起开裂和翘曲，对于木结构的工作影响较大，因此木结构的干缩更需要引起重视。
原木或带髓心的方木在干燥过程中开裂的原因主要有两种：外语学习
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(1)环向的收缩受到径向的约束，沿年轮产生的环向拉应力;
(2)木材外层的水分蒸发速度比内层快，其收缩变形受到内层的阻碍时，亦产生环向拉应力。上述两种原因产生的拉应力之和，超过了木材的抗拉强度时，即由外向内发生开裂。木材端部水分蒸发较快，常形成严重的端裂，应设法预防。
对于板材而言，在干燥过程中，环向和径向两个方向的干缩率不同，不会致使开裂，若任其自由变形，则发生翘曲。
3.木材的缺陷
天然生长的木材不可避免的会存在一些缺陷。对木材影响最大的缺陷是腐朽和虫蛀，这是任何等级的木材都绝对不允许的。对木材强度有影响的缺陷还包括：木节、斜纹、裂缝和髓心。