结构用木材学习教案

1、会计学1结构结构(jigu)用木材用木材第一页，共109页。木材(mci)树种 第1页/共108页第二页，共109页。（a）针叶(zhn y)材（b）阔叶材木结构用材的树种(shzhng)第2页/共108页第三页，共109页。第3页/共108页第四页，共109页。第4页/共108页第五页，共109页。第5页/共108页第六页，共109页。（1）天然木材原木、锯材（方木、板材）、规格材。原木：树干经砍去枝杈去除(q ch)树皮的圆木。 斜率不超过0.9%。 以捎径计径级，捎径80200mm，长48m。d第6页/共108页第七页，共109页。原木(yunm)捎径大于200mm切锯板材(bn ci)

2、：b3h，b=1580mm。方木：b纤维饱和点：木材强度不因含水率的变化而改变(gibin)，没有膨胀、收缩的变化。 1 ，强度几乎保持不变。（b）非抵承面较长时（a）非抵承面很短时第55页/共108页第五十六页，共109页。斜纹承压强度与夹角(ji jio)的关系cccc901011sin80ffff国外规范(gufn)：cc90c22cc90sincosf ffff国内规范(gufn)国外规范第56页/共108页第五十七页，共109页。顺纹受剪成角度受剪横纹受剪。木材受剪破坏时变形很小，达到强度极限时突然破坏，表现为脆性特点(tdin)。剪应力在受剪面上不均匀分布。 抗剪强度(qingd)

3、 第57页/共108页第五十八页，共109页。 2.5.6 变形性能(xngnng)（弹性模量） 木材弹性模量与树种、木材密度和含水率等因素有关。顺纹受压和顺纹受拉弹性模量基本(jbn)相等。抗弯弹性模量略低于抗拉、抗压弹性模量，约差10%。结构计算中，表观抗弯弹性模量与顺纹抗拉、抗压模量不做区分。第58页/共108页第五十九页，共109页。树种产地弹性模量E (103MPa)顺纹受拉顺纹受压臭 冷 杉落 叶 松鱼鳞云杉红皮云杉红 松马 尾 松樟 子 松杉 木木 荷拟 赤 杨东北长白山东北小兴安岭东北长白山东北长白山东 北广 西东 北广 西福 建福 建10.716.914.712.210.21

4、0.612.310.712.89.411.4 14.211.09.5 12.39.4部分树种木材(mci)顺纹受拉和受压的弹性模量第59页/共108页第六十页，共109页。T0.05EER0.10EELT0.06GELR0.075GEE顺纹受压和顺(hshn)纹受拉弹性模量；ER，ET径向和切向的横纹弹性模量；G剪变模量；GLT，GLR，GRT弦切面（纵向与切向）、径切面（纵向与径向）、横切面（径向与切向）剪变模量。横纹弹性模量(tn xn m lin)与剪变模量：第60页/共108页第六十一页，共109页。部分树种(shzhng)木材的剪变模量树种剪切模量G (103MPa)GLTGLR红

5、皮 云 杉红 松马 尾 松杉 木山 杨白 桦柞 栎水 曲 柳06307028660973902967018270997612152084391.21720.75431.17050.53480.90011.93102.37951.4783第61页/共108页第六十二页，共109页。木材(mci)强度与密度的关系树 种产 地关 系 式落 叶 松黄花落叶松红 松马 尾 松杉 木杉 木白 桦东 北东 北东 北福 建湖 南福 建东 北f15=1191.7515-209f15=1192.9615-188f15=106715-151f15=403.0515+149.61f15=145515-151f15=1

6、119.3415-43f15=83215-63部分(b fen)木材密度与顺纹受压强度的失系 注：f15、15当含水率为15时，木材(mci)的顺纹受压强度和密度。第62页/共108页第六十三页，共109页。顺纹抗压强度(kn y qin d)：fc5.75+63.3G (N/mm2)顺纹抗拉强度：ft34.69+163.95G (N/mm2)抗弯强度：fm8.14+136.22G (N/mm2) 弹性模量：E=(2.1+13.72G)103 (N/mm2) G木材比重（气干比重）气干密度是衡量木材力学性能的重要指标之一。第63页/共108页第六十四页，共109页。木材的破坏(phui)准则T

7、ai-Wu准则(zhnz)220902090090t0c0c90c90vt0c0t90c90111121kf ffffffff Norris二次曲面表达式0.5222090090v()()()1fff第64页/共108页第六十五页，共109页。第65页/共108页第六十六页，共109页。 木材的受力性能即强度除各向异性外，还与木材所在(suzi)的树干位置、含水率、缺陷、试件尺寸、荷载持续时间、干湿状况、使用条件及设计使用年限等有关。测试方法按木材物理力学(l xu)试验方法总则（GB 1928-2009）含水率为12%的清材小试件试验第66页/共108页第六十七页，共109页。含水率纤维饱和

8、点，不影响(yngxing)。纤维饱和点，含水率愈高则强度愈低。抗压、抗弯强度影响(yngxing)最大，抗剪次之，抗拉影响(yngxing)最小。对低品质结构木材影响(yngxing)甚微，对高品质结构木材影响(yngxing)明显。第67页/共108页第六十八页，共109页。f12木结构规范规定的含水率标准，12%。木材顺纹受拉、受压、受弯及横纹承压时，含水率为w时的强度fw换可以(ky)算成含水率为12时的强度f12： f12= fw 1(w12) w试件含水率（），823范围内； 含水率换算系数。第68页/共108页第六十九页，共109页。缺陷(quxin)斜纹对抗拉强度影响最大、抗弯

9、次之，抗压最小。木节对抗拉强度影响最大，且与木节位置(wi zhi)有关；对抗压强度影响最小。木节对抗弯强度影响介于抗拉与抗压之间，对原木抗弯强度影响小于对锯材影响；位于受拉边缘的影响大于受压边缘。第69页/共108页第七十页，共109页。考虑斜纹和木节影响，抗弯、抗压、抗拉强度折减系数分别为0.75、0.80与0.66。通长的贯通裂缝不允许(ynx)用作结构木材，干裂对顺纹抗剪强度影响最大，抗弯次之。考虑干裂影响，抗弯、抗拉、抗剪强度折减系数分别取0.85、0.90和0.82.第70页/共108页第七十一页，共109页。荷载(hzi)持续时间较大荷载在木结构上长期(chngq)持续作用，会导

10、致木材强度和刚度降低。持久强度：木材持续荷载持续时间多长也不会引起木材破坏的临界强度。一般认为约为短期强度的60% 第71页/共108页第七十二页，共109页。木材的长期强度与瞬时强度的比值随木材的树种和受力性质(xngzh)而不同，一般大约为： 顺纹受压0.50.59；顺纹受拉0.5； 静力弯曲0.50.64；顺纹受剪0.50.55。 第72页/共108页第七十三页，共109页。荷载持续作用(zuyng)10年，木材强度会降低40%左右。我国规范对持续荷载的影响系数取0.72，当结构作用(zuyng)全部为恒荷载时，再乘以0.8的折减系数，即0.576。 第73页/共108页第七十四页，共1

11、09页。蠕变：荷载持续时间内，木材变性逐渐增大蠕变：荷载持续时间内，木材变性逐渐增大(zn d)的现象。的现象。两种结果：收敛或破坏。两种结果：收敛或破坏。第74页/共108页第七十五页，共109页。尺寸(ch cun)效应 构件截面越大，构件越长，则构件中包含(bohn)缺陷（木节、斜纹等）的可能性越大，木材强度越低。 受弯、顺纹受拉、顺纹受剪 折减系数：0.89、0.75、0.9。 第75页/共108页第七十六页，共109页。温度(wnd)影响温度升高，木材的强度和弹性模量降低。低温（ 0C）以下，抗弯强度、抗压强度和抗冲击性能略高于常温；高温（50C ）时，强度明显降低；常温下，随温度升

12、高强度降低，强度降低程度与木材的含水率、温度值及荷载持续作用的时间等多种因素有关。温度超过140C，木纤维开始裂解成黑色，强度和弹性模量显著降低。高温条件下不宜选用木材作为(zuwi)承重构件材料。 第76页/共108页第七十七页，共109页。清材(qn ci)小试件方法清材：无任何缺陷(quxin)的木材。试验时含水率为12%。木结构设计规范：原木和方木采用清材小试件的试验结果计算木材设计强度；规格材采用足尺试件。第77页/共108页第七十八页，共109页。拉、弯弹性模量试件形式(xngsh)同强度试件；抗压弹性模量试件尺寸：20mm*20mm*60mm。采用正态分布描述强度特性。第78页/

13、共108页第七十九页，共109页。 足尺试验(shyn)方法结构木材定级试验：对于规格材，直接用作试件，截面尺寸不结构木材定级试验：对于规格材，直接用作试件，截面尺寸不作改动，以获得作改动，以获得(hud)该规格的规格材的强度。该规格的规格材的强度。足尺试验结果与清材小试件结果有较大差别。足尺试验结果与清材小试件结果有较大差别。第79页/共108页第八十页，共109页。根据肉眼可见的缺陷(quxin)严重程度分级：原木、方木和板材按照目测缺陷(quxin)的严重程度分为a、a和a三级。规格材分为c、c VIIc七级。目测定(cdng)级第80页/共108页第八十一页，共109页。项次缺陷名称材

14、 质 等 级IaIIaIIIa1腐 朽不允许不允许不允许2木 节(1) 在构件任何150mm长度上沿周长所有木节尺寸的总和，不得大于所测部位原木周长的(2) 每个木节的最大尺寸，不得大于所测部位原木周长的 1/4 1/10（连接部位为1/12） 1/3 1/6 不限 2/53扭 纹任何1m材长上倾斜高度，不得大于80mm120mm150mm4髓 心应避开受剪面不限不限5虫 蛀允许有表面虫沟，不得有虫眼注：对于死节（包括松软节和腐朽节），除按一般木节测量外，必要时尚应按缺孔验算。若死节有腐朽迹象，则应经局部防腐处理后使用。 木节尺寸按垂直于构件长度方向测量，直径小于10mm的活节不量。 对于原木

15、的裂缝，可通过(tnggu)调整其方位（使裂缝尽量垂直于构件受剪面）予以使用。承重结构(jigu)原木材质标准第81页/共108页第八十二页，共109页。项次缺 陷 名 称材 质 等 级IaIIaIIIa1腐 朽不允许不允许不允许2木 节在构件任一面任何150mm长度上所有木节尺寸的总和，不得大于所在面宽的1/3(连接部位为1/4) 2/51/23斜 纹任何1m材长上平均倾斜高度，不得大于50mm80mm120mm4髓 心应避开受剪面不限不限5裂 缝（1）在连接的受剪面上（2）在连接部位的受剪面附近，其裂缝深度（有对面裂缝时用两者之和）不得大于材宽的 不允许1/4 不允许1/3 不允许不限6虫

16、 蛀允许有表面虫沟，不得有虫眼承重结构(jigu)方木材质标准注：对于死节（包括松软节和腐朽(fxi)节），除按一般木节测量外，必要时尚应按缺孔验算。若死节有腐朽(fxi)迹象，则应经局部防腐处理后使用。 木节尺寸按垂直于构件长度方向测量。木节表现为条状时，在条状的一面不量，直径小于10mm的活节不量。第82页/共108页第八十三页，共109页。项次缺陷名称材 质 等 级IaIIaIIIa1腐 朽不允许不允许不允许2木 节 在构件任一面任何150mm长度上所有木节尺寸的总和，不得大于所在面宽的14(连接部位为15） 1/32/53斜 纹任何1m材长上平均倾斜高度，不得大于50mm80mm120

17、mm4髓 心不允许不允许不允许5裂 缝在连接部位的受剪面附近不允许不允许不允许6虫 蛀允许有表面虫沟，不得有虫眼注：对于(duy)死节（包括松软节和腐朽节），除按一般木节测量外，必要时尚应按缺孔验算。若死节有腐朽迹象，则应经局部防腐处理后使用。承重结构板材(bn ci)材质标准第83页/共108页第八十四页，共109页。第84页/共108页第八十五页，共109页。机械评级木材：按某种非破损检测方法，测定机械评级木材：按某种非破损检测方法，测定(cdng)结构木材的某一物理指标，按该指标确定木材等级；结构木材的某一物理指标，按该指标确定木材等级；机械应力等级木材：以木材的特征强度确定木材等级。机

18、械应力等级木材：以木材的特征强度确定木材等级。用于规格材与层板胶合木的层板定级。用于规格材与层板胶合木的层板定级。非破损检测方法：弯曲法、振动法、波速法、非破损检测方法：弯曲法、振动法、波速法、射线法射线法等。等。机械(jxi)定级第85页/共108页第八十六页，共109页。定义：将某些树种或树种组合的木材，加工成一定厚度(hud)的木板，经干燥、刨平等加工，按一定的截面组坯方式平叠，用胶加压而成的木材产品。是一种根据木材强度分级的工程木产品，通常是由二层或二层以上的木板叠层胶合在一起形成的构件，是重组木材广泛用于大型木结构工程。 第86页/共108页第八十七页，共109页。胶合木是采用由特别

19、挑选的单片锯材-层板，根据其性能特点，将其安排(npi)在不同的位置，然后用耐久性高的粘合剂胶合在一起形成的构件。层板第87页/共108页第八十八页，共109页。层板单层厚度通常在45mm以下。三类：普通(ptng)胶合木层板、目测定级层板和机械定级层板。普通(ptng)胶合木层板的材质等级为b、b和b三级，亦即普通(ptng)胶合木等级。 第88页/共108页第八十九页，共109页。项次缺陷名称材 质 等 级IbIIbIIIb1腐 朽不允许不允许不允许2木 节 （1）在木板任一面任何150mm长度上所有木节尺寸的总和，不得大于所在面宽的（2）在木板指接及其两端各100mm范围内 13 不允许 25 不允许 12 不允许3斜 纹任何1m材长上平均倾斜高度不得大于50mm80mm150mm4髓 心不允许不允许不允许5裂 缝（l）木板窄面上的裂缝，其深度（有对面裂缝用两者之和）不得大于板宽的（2）木板宽面上的裂缝，其深度（有对面裂缝用两者之和）不得大于板厚的 1/4 不 限 1/3 不 限 1/2 对侧立腹板工字梁的腹板。l3，对其他板材，不限6虫 蛀允许有表面虫沟，不得有虫眼7涡 纹在木板指接及其两端各100mm范围内不允许不允许不允许普通(ptng)层板胶合木层板木材材质标准第89页/共108页第九十页，共109页。层板胶合(jioh)