木材
一、概述
建筑上使用的木材取自于天然樹木的樹干，它是天然生長的有機高分子材料。木材在房屋建筑中使用十分普遍，既可用做梁、柱、屋架等承重構(gòu)件，又可用做門窗、地板以及室內(nèi)裝修、裝飾材料。木材質(zhì)量輕而強度高，是強重比較大的材料;同時導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫隔熱性好，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能低;有較高的彈性和韌性，能夠承受一定的沖擊和振動荷載;觸覺效果柔和，具有天然的花紋，容易進行鋸、刨、雕刻等加工，是深受人們喜愛的傳統(tǒng)的建筑材料之一。
木材最突出的特點是各向異性和吸水變形性。木材在宏觀構(gòu)造上分縱向、徑向和弦向，其微觀結(jié)構(gòu)為細長的管狀細胞沿縱向排列，由于這些結(jié)構(gòu)特點，木材沿不同方向的力學(xué)性質(zhì)和變形率差別很大。同時，由于木材中大量管狀細胞的存在，吸收水分的能力特別強，隨含水率的變化，木材構(gòu)件或制品產(chǎn)生較大的漲縮變形，并且各個方向變形量不等，因此木結(jié)構(gòu)物在長期使用過程中將產(chǎn)生變形或翹曲等現(xiàn)象，影響正常使用。木材屬于易燃、易腐朽的材料，木結(jié)構(gòu)房屋必須考慮防火、防腐、防蛀等措施。
天然樹木分針葉樹和闊葉樹兩大類。針葉樹樹干通直高大，容易獲得較大尺寸的木材，且紋理平順，材質(zhì)均勻，木質(zhì)軟，容易加工，所以也稱為軟木材。針葉樹木材自重較小，變形較小，耐腐性較強，是建筑工程用木材的主要原材料。常用的針葉樹材種有松樹、柏樹和杉樹等。闊葉樹樹干通直部分較短，材質(zhì)較硬，所以也叫做硬木材。闊葉樹木材自重較大，強度較高，容易產(chǎn)生漲縮和翹曲變形，容易開裂。但闊葉樹中有些樹種花紋美觀，適合做房屋建筑的內(nèi)部裝修、家具和膠合板等。常用的闊葉樹材種有榆木、水曲柳、柞木等。
二、木材的物理和力學(xué)性質(zhì)
木材的物理力學(xué)性質(zhì)包括含水量、濕漲干縮變形、強度等，其中含水量對木材的力學(xué)性能影響很大。
(一)含水量
木材的含水量用含水率表示，即木材中所含水分占干燥木材質(zhì)量的百分比。木材中的水分有兩種，即自由水和吸附水。其中，自由水存在于細胞腔和細胞間隙中，吸附水存在于細胞壁內(nèi)的細纖維之間。由于細胞壁具有一定的厚度和強度，所以細胞腔內(nèi)的自由水量對木材的形狀和尺寸沒有太大的影響，只對密度、保存性、燃燒性和干燥性、滲透性等有影響;而吸附水的變化對木材強度及變形性影響極大。當細胞腔內(nèi)不存在自由水、僅細胞壁內(nèi)充滿吸附水時，木材的含水率稱為纖維飽和點。纖維飽和點因樹種而異，一般介于23%～31%之間，通常以30%作為木材的纖維飽和點含水率平均值。纖維飽和點是木材含水率影響其強度和濕脹干縮的臨界值。
木材中所含的水分多少隨大氣的溫、濕度而異。當將木材長時間置于一定溫度和濕度的空氣中時，木材就會蒸發(fā)水分或吸收水分，直到木材中含有的水分與周圍空氣的蒸氣壓相平衡為止，這時的含水率稱為平衡含水率。
(二)濕脹干縮變形
木材構(gòu)件或制品的形狀和尺寸隨著含水量的變化呈現(xiàn)顯著的濕漲干縮變形性，但這種變形性能表現(xiàn)在木材的含水率在纖維飽和點以下。當木材的含水率在纖維飽和點以上時，含水量的變化是自由水量在變化，不會引起木材的變形。而當木材的含水率處于纖維飽和點以下時，含水量的變化則是吸附水在變化，所以隨著含水率的增大或減少，木材的體積膨脹或收縮。一般木材的纖維飽和點為30%左右，當含水率大于30%，即在纖維飽和點以上時，隨含水率繼續(xù)增加，各個方向尺寸保持恒定;當含水率小于30%，即在纖維飽和點以下時，隨含水率減小，木材沿縱向的變形率為0.1%～0.35%;沿徑向的變形率大約為3%～6%，而沿著弦向的變形率，為6%～12%?？梢?，木材的濕漲干縮變形率在各個方向上是不同的，這種各向不均勻的變形特點不僅使木材的體積變化，而且會發(fā)生翹曲等不均勻的變形，影響構(gòu)件的正常使用和裝飾效果。
一、概述
建筑上使用的木材取自于天然樹木的樹干，它是天然生長的有機高分子材料。木材在房屋建筑中使用十分普遍，既可用做梁、柱、屋架等承重構(gòu)件，又可用做門窗、地板以及室內(nèi)裝修、裝飾材料。木材質(zhì)量輕而強度高，是強重比較大的材料;同時導(dǎo)熱系數(shù)小，保溫隔熱性好，導(dǎo)熱和導(dǎo)電性能低;有較高的彈性和韌性，能夠承受一定的沖擊和振動荷載;觸覺效果柔和，具有天然的花紋，容易進行鋸、刨、雕刻等加工，是深受人們喜愛的傳統(tǒng)的建筑材料之一。
木材最突出的特點是各向異性和吸水變形性。木材在宏觀構(gòu)造上分縱向、徑向和弦向，其微觀結(jié)構(gòu)為細長的管狀細胞沿縱向排列，由于這些結(jié)構(gòu)特點，木材沿不同方向的力學(xué)性質(zhì)和變形率差別很大。同時，由于木材中大量管狀細胞的存在，吸收水分的能力特別強，隨含水率的變化，木材構(gòu)件或制品產(chǎn)生較大的漲縮變形，并且各個方向變形量不等，因此木結(jié)構(gòu)物在長期使用過程中將產(chǎn)生變形或翹曲等現(xiàn)象，影響正常使用。木材屬于易燃、易腐朽的材料，木結(jié)構(gòu)房屋必須考慮防火、防腐、防蛀等措施。
天然樹木分針葉樹和闊葉樹兩大類。針葉樹樹干通直高大，容易獲得較大尺寸的木材，且紋理平順，材質(zhì)均勻，木質(zhì)軟，容易加工，所以也稱為軟木材。針葉樹木材自重較小，變形較小，耐腐性較強，是建筑工程用木材的主要原材料。常用的針葉樹材種有松樹、柏樹和杉樹等。闊葉樹樹干通直部分較短，材質(zhì)較硬，所以也叫做硬木材。闊葉樹木材自重較大，強度較高，容易產(chǎn)生漲縮和翹曲變形，容易開裂。但闊葉樹中有些樹種花紋美觀，適合做房屋建筑的內(nèi)部裝修、家具和膠合板等。常用的闊葉樹材種有榆木、水曲柳、柞木等。
二、木材的物理和力學(xué)性質(zhì)
木材的物理力學(xué)性質(zhì)包括含水量、濕漲干縮變形、強度等，其中含水量對木材的力學(xué)性能影響很大。
(一)含水量
木材的含水量用含水率表示，即木材中所含水分占干燥木材質(zhì)量的百分比。木材中的水分有兩種，即自由水和吸附水。其中，自由水存在于細胞腔和細胞間隙中，吸附水存在于細胞壁內(nèi)的細纖維之間。由于細胞壁具有一定的厚度和強度，所以細胞腔內(nèi)的自由水量對木材的形狀和尺寸沒有太大的影響，只對密度、保存性、燃燒性和干燥性、滲透性等有影響;而吸附水的變化對木材強度及變形性影響極大。當細胞腔內(nèi)不存在自由水、僅細胞壁內(nèi)充滿吸附水時，木材的含水率稱為纖維飽和點。纖維飽和點因樹種而異，一般介于23%～31%之間，通常以30%作為木材的纖維飽和點含水率平均值。纖維飽和點是木材含水率影響其強度和濕脹干縮的臨界值。
木材中所含的水分多少隨大氣的溫、濕度而異。當將木材長時間置于一定溫度和濕度的空氣中時，木材就會蒸發(fā)水分或吸收水分，直到木材中含有的水分與周圍空氣的蒸氣壓相平衡為止，這時的含水率稱為平衡含水率。
(二)濕脹干縮變形
木材構(gòu)件或制品的形狀和尺寸隨著含水量的變化呈現(xiàn)顯著的濕漲干縮變形性，但這種變形性能表現(xiàn)在木材的含水率在纖維飽和點以下。當木材的含水率在纖維飽和點以上時，含水量的變化是自由水量在變化，不會引起木材的變形。而當木材的含水率處于纖維飽和點以下時，含水量的變化則是吸附水在變化，所以隨著含水率的增大或減少，木材的體積膨脹或收縮。一般木材的纖維飽和點為30%左右，當含水率大于30%，即在纖維飽和點以上時，隨含水率繼續(xù)增加，各個方向尺寸保持恒定;當含水率小于30%，即在纖維飽和點以下時，隨含水率減小，木材沿縱向的變形率為0.1%～0.35%;沿徑向的變形率大約為3%～6%，而沿著弦向的變形率，為6%～12%?？梢?，木材的濕漲干縮變形率在各個方向上是不同的，這種各向不均勻的變形特點不僅使木材的體積變化，而且會發(fā)生翹曲等不均勻的變形，影響構(gòu)件的正常使用和裝飾效果。