2010年一級注冊建筑師木結構精選輔導資料(2)

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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。當含水率達到纖維飽和點時,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。
    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,在制作構件時,木材的含水率應符合下列要求:
    ( 1 )現場制作的原木或方木結構不應大于 25 % ;
    ( 2 )板材和規(guī)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 )層板膠合木結構不應大于 15 % ,同一構件各層木板間的含水率差別不應大于 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(guī)律是相似的。由于干縮會引起開裂和翹曲,對于木結構的工作影響較大,因此木結構的干縮更需要引起重視。
    原木或帶髓心的方木在干燥過程中開裂的原因主要有兩種:
    ( 1 )環(huán)向的收縮受到徑向的約束,沿年輪產生的環(huán)向拉應力;
    ( 2 )木材外層的水分蒸發(fā)速度比內層快,其收縮變形受到內層的阻礙時,亦產生環(huán)向拉應力。上述兩種原因產生的拉應力之和,超過了木材的抗拉強度時,即由外向內發(fā)生開裂。木材端部水分蒸發(fā)較快,常形成嚴重的端裂,應設法預防。
    對于板材而言,在干燥過程中,環(huán)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(fā)生翹曲。
    3 .木材的缺陷
    天然生長的木材不可避免的會存在一些缺陷。對木材影響的缺陷是腐朽和蟲蛀,這是任何等級的木材都絕對不允許的。對木材強度有影響的缺陷還包括:木節(jié)、斜紋、裂縫和髓心。
    四、木材的力學性能
    1 .木材的受拉性能
    木材順紋抗拉強度,而橫紋抗拉強度很低,僅為順紋抗拉強度的 1 / 10~1 / 40 。斜紋受拉強度介于順紋與橫紋兩者之間,因而應盡量避免木材橫紋受拉。木材受拉破壞前的變形很小,沒有顯著的塑性變形,屬于脆性破壞。故 《 規(guī)范 》 對木材受拉除了采用較低的強度設計值外,還要求使用工級材,對未材的缺陷給予嚴格限制。
    2 .木材的受壓性能
    木材受壓時,有較好的塑性變形,可以使應力集中逐漸趨于緩和,所以局部削弱對木材受壓的影響比受拉時小得多,木節(jié)、斜紋和裂縫等缺陷也較受拉時的影響緩和。木材受壓時的工作性能要比受拉時可靠得多,因此對木材的選擇較受拉時為寬,可采用III級材。
    兩個構件利用表面互相接觸傳遞壓力叫承壓。在木結構的接頭和連接中常遇到承壓的情況。根據木材承壓的外力與木紋所成的角度不同,可分為順紋承壓、橫紋承壓和斜紋承壓(圖 7-1 )。