木材的各种强度
木材构造上的各向异性,使木材的力学强度具有明显的方向性。在顺纹方向,木材的抗压和抗拉强度都较高,比横纹方向高得多。
影响木材强度的因素
1、含水率
木材含水率在纤维饱和点以下时,含水率降低,吸附水减少,细胞壁紧密,木材强度增加;反之,强度降低。当含水率超过纤维饱和点时,只是自由水变化,木材强度不变。
2、疵病
木材构造上的不规则性,内部或外部的损伤及各种不同形式的缺陷,统称为木材的疵病,包括节子、变色、虫眼、裂纹、斜纹、偏心等,疵病是木材中最薄弱的环节,疵病越多,则强度愈低,愈易破坏。
3、环境温度
木材受热后,细胞壁中胶结物质会软化,从而引起木材强度降低。研究表明,当温度从25℃升高至50℃时,木材的顺纹抗压强度会降低20%~40%。温度高于100℃时,木材会被烤焦和变形,并有部分挥发物分解,强度下降。温度高于140℃时,木材的纤维素会发生热裂解,变形明显并导致开裂,强度急剧下降。因此,长期处于高温作用下(60℃以上)的结构,不宜使用木材。
4、负荷时间
木材的长期承载能力远低于短期承载能力。因为在长期荷载作用下,木材会发生纤维等速蠕滑,累积后产生较大变形,降低承载能力。因此,木材的长期强度远低于木材的短期强度。
木材在长期荷载作用下所能承受的最大应力称为木材的持久强度。木材的持久强度仅为其极限强度的50%~60%。
一切木结构都处于某一种荷载的长期作用下,因此,在结构设计时,应考虑负荷时间对木材强度的影响,以持久强度为设计依据。