西北工业大学：《建筑工程材料——土木工程材料》课程教学资源（PPT课件讲稿）第八章 木材

土木工程材料 第八章术材 张德甩歆授

土木工程材料 第八章 木材 张德思教授 主讲

1.木材的微观构造 在显微镜下观察,可以看到木材是由 无数管状细胞紧密结合而成,它们大部分 为纵向排列,少数横向排列(如髓线)。 每个细胞又由细胞壁和细胞腔两部分组成, 细胞壁又是由细纤维组成,所以木材的细 胞壁越厚,细胞腔越小,木材越密实,其 表观密度和强度也越大,但胀缩变形也大

 1. 木材的微观构造  在显微镜下观察，可以看到木材是由 无数管状细胞紧密结合而成，它们大部分 为纵向排列，少数横向排列（如髓线）。 每个细胞又由细胞壁和细胞腔两部分组成， 细胞壁又是由细纤维组成，所以木材的细 胞壁越厚，细胞腔越小，木材越密实，其 表观密度和强度也越大，但胀缩变形也大

e第2节木材的物理力学性质 木材的物理力学性质主要有含水率、湿 胀干缩、强度等性能,其中含水率对木材的 湿胀干缩性和强度影响很大。 e1.木材的含水率 ●木材的含水率是指木材中所含水的质量占干 燥木材质量的百分数。木材中主要有三种水, 即自由水、吸附水和结合水。自由水是存在 于木材细胞腔和细胞间隙中的水分,吸附水 是被吸附在细胞壁内细纤维之间的水分

 第2节 木材的物理力学性质  木材的物理力学性质主要有含水率、湿 胀干缩、强度等性能，其中含水率对木材的 湿胀干缩性和强度影响很大。  1. 木材的含水率  木材的含水率是指木材中所含水的质量占干 燥木材质量的百分数。木材中主要有三种水， 即自由水、吸附水和结合水。自由水是存在 于木材细胞腔和细胞间隙中的水分，吸附水 是被吸附在细胞壁内细纤维之间的水分

e(1)木材的纤维饱和点 当木材中无自由水,而细胞壁内吸附 水达到饱和时,这时的木材含水率称为纤 维饱和点。 e(2)木材的平衡含水率 ●木材中所含的水分是随着环境的温度和湿 度的变化而改变的,当木材长时间处于一 定温度和湿度的环境中时,木材中的含水 量最后会达到与周围环境湿度相平衡,这 时木材的含水率称为平衡含水率

 （1）木材的纤维饱和点  当木材中无自由水，而细胞壁内吸附 水达到饱和时，这时的木材含水率称为纤 维饱和点。  （2）木材的平衡含水率  木材中所含的水分是随着环境的温度和湿 度的变化而改变的，当木材长时间处于一 定温度和湿度的环境中时，木材中的含水 量最后会达到与周围环境湿度相平衡，这 时木材的含水率称为平衡含水率

2.木材的湿胀与干缩变形 木材具有很显著的湿胀干缩性,其规 律是:当木材的含水率在纤维饱和点以下 时,随着含水率的增大,木材体积产生膨 胀,随着含水率减小,木材体积收缩;而 当木材含水率在纤维饱和点以上,只是自 由水增减变化时,木材的体积不发生变化。 纤维饱和点是木材发生湿胀干缩的转折点。 由于木材为非匀质构造,故其胀缩变 形各向不同,其中以弦向最大,径向次之, 纵向(即顺纤维方向)最小

 2. 木材的湿胀与干缩变形  木材具有很显著的湿胀干缩性，其规 律是：当木材的含水率在纤维饱和点以下 时，随着含水率的增大，木材体积产生膨 胀，随着含水率减小，木材体积收缩；而 当木材含水率在纤维饱和点以上，只是自 由水增减变化时，木材的体积不发生变化。 纤维饱和点是木材发生湿胀干缩的转折点。  由于木材为非匀质构造，故其胀缩变 形各向不同，其中以弦向最大，径向次之， 纵向（即顺纤维方向）最小

第三节木材的强度 1.木材的力学强度 在建筑结构中,木材常用的强度有抗拉、抗压 抗弯和抗剪强度。由于木材的构造各向不同, 致使各向强度有差异,为此木材的强度有顺纹 强度和横纹强度之分。木材的顺纹强度比其横 纹强度要大得多,所以工程上均充分利用它们 的顺纹强度。从理论上讲,木材强度中以顺纹 抗拉强度为最大,其次是抗弯强度和顺纹抗压 强度,但实际上是木材的顺纹抗压强度最高。 鲁当以顺纹抗压强度为1时,木材理论上 各强度大小关系如表8-1所示

第三节 木材的强度  1. 木材的力学强度  在建筑结构中，木材常用的强度有抗拉、抗压、 抗弯和抗剪强度。由于木材的构造各向不同， 致使各向强度有差异，为此木材的强度有顺纹 强度和横纹强度之分。木材的顺纹强度比其横 纹强度要大得多，所以工程上均充分利用它们 的顺纹强度。从理论上讲，木材强度中以顺纹 抗拉强度为最大，其次是抗弯强度和顺纹抗压 强度，但实际上是木材的顺纹抗压强度最高。  当以顺纹抗压强度为１时，木材理论上 各强度大小关系如表8-1所示

表8-1木材理论上各强度大小关系 抗压 抗拉 抗剪 顺\横纹\纹 顺 拉弯 横纹 顺纹横敛切 纹 断 203 73 木材的强度检验是采用无疵病的木材制成标准试 件,按《木材物理力学试验方法》进行测定。试验时 木材在各向上受不同外力时的破坏情况各不相同,其 中顺纹受压破坏是因细胞壁失去稳定所致,而非纤维 断裂

表 8-1 木材理论上各强度大小关系 抗 压 抗 拉 抗 剪 顺 纹 横 纹 顺 纹 横 纹 拉 弯 顺 纹 横纹切 断 1 3 1 ~ 10 1 2~3 3 1 ~ 20 1 ~ 2 2 1 1 3 1 ~ 7 1 ~ 1 2 1 木材的强度检验是采用无疵病的木材制成标准试 件，按《木材物理力学试验方法》进行测定。试验时， 木材在各向上受不同外力时的破坏情况各不相同，其 中顺纹受压破坏是因细胞壁失去稳定所致，而非纤维 断裂

横纹受压是因木材受力压紧后产生显著变 形而造成破坏。顺纹抗拉破坏通常是因纤 维间撕裂而后拉断所致。木材受弯时其上 部为顺纹受压,下部为顺纹抗拉,水平面 内则有剪力,破坏时首先是受压区达到强 度极限,产生大量变形,但这时构件仍能 继续承载,当受拉区也达强度极限时,则 纤维及纤维间的联结产生断裂,导致最终 破坏

 横纹受压是因木材受力压紧后产生显著变 形而造成破坏。顺纹抗拉破坏通常是因纤 维间撕裂而后拉断所致。木材受弯时其上 部为顺纹受压，下部为顺纹抗拉，水平面 内则有剪力，破坏时首先是受压区达到强 度极限，产生大量变形，但这时构件仍能 继续承载，当受拉区也达强度极限时，则 纤维及纤维间的联结产生断裂，导致最终 破坏

木材受剪切作用时,由于作用力对于木材 纤维方向的不同,可分为顺纹剪切、横纹 剪切和横纹切断三种。顺纹剪切破坏是由 于纤维间联结撕裂产生纵向位移和受横纹 拉力作用所致;横纹剪切破坏完全是因剪 切面中纤维的横向联结被撕裂的结果;横 纹切断破坏则是木材纤维被切断,这时强 度较大,一般为顺纹剪切的4~5倍

 木材受剪切作用时，由于作用力对于木材 纤维方向的不同，可分为顺纹剪切、横纹 剪切和横纹切断三种。顺纹剪切破坏是由 于纤维间联结撕裂产生纵向位移和受横纹 拉力作用所致；横纹剪切破坏完全是因剪 切面中纤维的横向联结被撕裂的结果；横 纹切断破坏则是木材纤维被切断，这时强 度较大，一般为顺纹剪切的４～５倍

2.影响木材强度的主要因素 (1)含水量的影响 木材的强度受含水率的影响很大,其规律是 当木材的含水率在纤维饱和点以下时,随含水率 降低,即吸附水减少,细胞壁趋于紧密,木材强 度增大,反之,则强度减小。当木材含水率在纤 维饱和点以上变化时,木材强度不改变。 我国木材试验标准规定,测定木材强度时, 应以其标准含水率(即含水率为12%)时的强度 测值为准,对于其他含水率时的强度测值,应换 算成标准含水率时的强度值。其换算经验公式如 下:

 2. 影响木材强度的主要因素  (１) 含水量的影响  木材的强度受含水率的影响很大，其规律是： 当木材的含水率在纤维饱和点以下时，随含水率 降低，即吸附水减少，细胞壁趋于紧密，木材强 度增大，反之，则强度减小。当木材含水率在纤 维饱和点以上变化时，木材强度不改变。  我国木材试验标准规定，测定木材强度时， 应以其标准含水率（即含水率为12％）时的强度 测值为准，对于其他含水率时的强度测值，应换 算成标准含水率时的强度值。其换算经验公式如 下：