一、木材的特點(diǎn)和適用范圍

木結(jié)構(gòu)( timber structure )是指以木材為主制作的結(jié)構(gòu)。

　　由于我國(guó)樹(shù)木分布廣泛，易于取材;木材采伐和加工方便，同時(shí)質(zhì)輕且強(qiáng)，所以木材很早就被用來(lái)建造房屋與橋梁。但是，由于術(shù)材存在著各向異性、天然缺陷(木節(jié)、斜紋、髓心、裂縫等)、易腐、易蛀和易裂等缺點(diǎn)，對(duì)木結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)形式、節(jié)點(diǎn)連接，施工質(zhì)量以及使用期維護(hù)都有比較高的要求，以保證木結(jié)構(gòu)有足夠的可靠性和耐久性。

　　木結(jié)構(gòu)生長(zhǎng)速度緩慢，而木材資源有限，因此，建造木結(jié)構(gòu)除了做到保證安全和人體健康以外，還要合理利用木材，大力發(fā)展人工林，改變過(guò)去對(duì)生態(tài)保護(hù)重視不夠，森林資源破壞嚴(yán)重的情況，促進(jìn)我國(guó)木結(jié)構(gòu)健康地可持續(xù)性發(fā)展。

　　承重木結(jié)構(gòu)應(yīng)在正常溫度和濕度環(huán)境中項(xiàng)房屋結(jié)構(gòu)和構(gòu)筑物中使用。凡處于下列生產(chǎn)和使用條件的情況，不應(yīng)采用木結(jié)構(gòu)：

　　( 1 )極易引起火災(zāi)的;

　　( 2 )受生產(chǎn)性高溫影響，木材表面溫度高于 50 ℃ 的;

　　( 3 )經(jīng)常受潮且不易通風(fēng)的。

　　二、木材的分類

　　木結(jié)構(gòu)用的木材分為針葉材和闊葉材。主要承重構(gòu)件宜采用針葉材，重要的木質(zhì)連接件應(yīng)采用細(xì)密、直紋、無(wú)節(jié)和無(wú)其他缺陷且耐腐蝕的硬質(zhì)闊葉材。

　　承重木結(jié)構(gòu)用的木材，按照其材質(zhì)，從好到壞可分為i、ii、iii級(jí)，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)根據(jù)受力的種類進(jìn)行選用：受拉或拉彎構(gòu)件材質(zhì)等級(jí)選用 i 級(jí);受彎或壓彎構(gòu)件材質(zhì)等級(jí)選用ii 級(jí);受壓構(gòu)件及次要受彎構(gòu)件材質(zhì)等級(jí)選用 iii級(jí)。承重結(jié)構(gòu)木材材質(zhì)標(biāo)準(zhǔn)參見(jiàn) 《 木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范 》 ( gb50005-2003 ) (本節(jié)以下簡(jiǎn)稱 《 規(guī)范 》 )附錄 a 。

　　木結(jié)構(gòu)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(shù)皮、樹(shù)枝和樹(shù)梢的樹(shù)干。

　　( 2 )鋸材( sawn lumber )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( square timber )、板材( plank )和規(guī)格材( dimension lumber )。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(guī)格材是指按輕型木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的需要，木材截面寬度和高度按規(guī)定尺寸加工的規(guī)格化木材。

　　( 3 )膠合材( glued lunber )是指以木材為原料通過(guò)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(duì)木材強(qiáng)度有很大的影響，隨含水率的增加木材強(qiáng)度降低。當(dāng)含水率達(dá)到纖維飽和點(diǎn)時(shí)，木材的強(qiáng)度不再降低。含水率對(duì)受壓、受彎、受剪及承壓強(qiáng)度影響較大，而對(duì)受拉強(qiáng)度影響較小。

　　按照含水率大小，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 % )。 《 規(guī)范 》 規(guī)定，在制作構(gòu)件時(shí)，木材的含水率應(yīng)符合下列要求：

　　( 1 )現(xiàn)場(chǎng)制作的原木或方木結(jié)構(gòu)不應(yīng)大于 25 % ;

　　( 2 )板材和規(guī)格材不應(yīng)大于 20 % ;

　　( 3 )受拉構(gòu)件的連接板不應(yīng)大于 18 % ;

　　( 4 )作為連接件不應(yīng)大于 15 % ;

　　( 5 )層板膠合木結(jié)構(gòu)不應(yīng)大于 15 % ，同一構(gòu)件各層木板間的含水率差別不應(yīng)大于 5 %。

　　2 .木材的濕脹、干裂與翹曲

　　當(dāng)木材的含水率在纖維飽和點(diǎn)以下變化而引起木材的濕脹或干裂時(shí)，其尺寸變化的規(guī)律是相似的。由于干縮會(huì)引起開(kāi)裂和翹曲，對(duì)于木結(jié)構(gòu)的工作影響較大，因此木結(jié)構(gòu)的干縮更需要引起重視。

　　原木或帶髓心的方木在干燥過(guò)程中開(kāi)裂的原因主要有兩種：

　　( 1 )環(huán)向的收縮受到徑向的約束，沿年輪產(chǎn)生的環(huán)向拉應(yīng)力;

　　( 2 )木材外層的水分蒸發(fā)速度比內(nèi)層快，其收縮變形受到內(nèi)層的阻礙時(shí)，亦產(chǎn)生環(huán)向拉應(yīng)力。上述兩種原因產(chǎn)生的拉應(yīng)力之和，超過(guò)了木材的抗拉強(qiáng)度時(shí)，即由外向內(nèi)發(fā)生開(kāi)裂。木材端部水分蒸發(fā)較快，常形成嚴(yán)重的端裂，應(yīng)設(shè)法預(yù)防。

　　對(duì)于板材而言，在干燥過(guò)程中，環(huán)向和徑向兩個(gè)方向的干縮率不同，不會(huì)致使開(kāi)裂，若任其自由變形，則發(fā)生翹曲。

　　3 .木材的缺陷

　　天然生長(zhǎng)的木材不可避免的會(huì)存在一些缺陷。對(duì)木材影響最大的缺陷是腐朽和蟲(chóng)蛀，這是任何等級(jí)的木材都絕對(duì)不允許的。對(duì)木材強(qiáng)度有影響的缺陷還包括：木節(jié)、斜紋、裂縫和髓心。