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(四)木材的强度及其影响因素
由于木材是各向异性材料,因而其强度有顺纹和横纹之分。
1.抗压强度
木材的顺纹抗压强度是指压力作用方向与木材纤维方向平行时的强度;横纹抗压强度是指压力作用方向与木材纤维垂直时的强度。顺纹抗压强度大大高于横纹抗压强度。
2.抗拉强度
顺纹抗拉强度是指拉力方向与木材纤维方向一致时的强度,也是木材所有强度中最高的。木材横纹抗拉强度很低,工程中一般只利用木材的顺纹抗拉强度。
3.抗弯强度
木材受弯破坏时,首先是受压区达到强度极限,产生较大变形,但构件仍能继续承 载,随后抗拉区也达到强度极限,纤维间的连接被撕裂及纤维的断裂导致最终破坏。
4.抗剪强度
木材受剪时分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断三种。其中横纹切断强度 最高, 顺纹剪切强度次之,横纹剪切强度最低。
以木材的顺纹抗压强度为1,木材各种强度之间的比例关系如表1-45所示。
5.影响木材强度的主要因素
(1)含水量
木材强度受含水量影响很大。当木材含水率在纤维饱和点以下时,随含水率降低,木材强度提高;反之,强度降低。当木材含水率在纤维饱和点以上变化时,强度不变。为便于比较,我国标准《木材物理力学试验方法》(GB 1927~1943-91)规定测定木 材强度以含水率12%时的强度测定值作为标准,其他含水率下的强度可按下式换算成标 准含水率时的强度。
σ12=σw[l十a(w-12)] (1-45)
式中σ12——含水率为12%时的木材强度;
σw一一含水率为w%时的木材强度;
w——试验时木材含水率;
α一一一木材含水率校正系数。
α随作用力和树种的不同而不同,如顺纹抗压所有树种均为0.05;顺纹抗拉时阔叶树为0.015,针叶树为0;抗弯所有树种为0. 04; 顺纹抗剪所有树种为0.03。
(2)负荷时间
木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最高强度称为持久强度。木材的持久强度仅为短期极限强度的50%~60%。木结构通常都处于长期负荷状态,因此,在设计时应考虑负荷时间的影响。
(3)环境温度
木材的强度随环境温度升高而降低。长期处于50℃以上的建筑物不宜采用木结构。
(4)疵病
木材在生长、采伐、保存过程中,所产生的内部和外部的缺陷,统称为疵病。木材的疵病主要有木节、斜纹、裂纹、腐朽和虫害等。一般木材或多或少都存在一些疵病,致使木材的物理力学性能受到影响。