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木结构建筑中需考虑的一些木材弱点

时间:2021-02-19     【转载】   来自:木结构设计

中国木材保护工业协会   中国木结构产业联盟

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我国木结构的发展还是比较快的,但是专业人才还是比较缺乏,很多从业者尚缺乏对木材的基本的认识,将其其他建材的思路直接套用在木材上,是不可取的。

木材有很多优点,今天就不做过多讨论。木材还有一些弱点,作为从业者,必须将这些弱点牢记在心,在工程小心规避,才能做出优秀的建筑。接下来就罗列一下我想到的一些木材的弱点:


  • 湿度敏感性

木材是一种天然的多孔吸湿性材料,当它长时间受潮时会发生明显的降解。这个过程可能从轻微膨胀开始,一直到发生真菌侵袭,最后发展到强度完全丧失。设计时应确保木材在其结构寿命期间不受高水分影响,尤其是对于承受较大荷载的构件更应小心设置合理的通风措施。

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  • 重量轻

木材密度大约比钢筋混凝土低5倍,比结构钢低15倍。木材密度小的一个好处是基础可以做的更小,地震下的惯性力也较小。坏处是随着建筑高度的增加,结构对风荷载将更加敏感。

  • 正交各向异性

作为一种天然材料,木材的性质在各个方向上并不相同。木材沿纤维方向很坚强,但垂直纤维方向很脆弱。不注意材性的差异,可能会给结构带来灾难性后果。

  • 刚度低

建筑用木材的刚度比钢筋混凝土低约3倍,比结构钢低20倍。随着建筑高度的增加,会对楼面挠度、震动加速度和居住舒适度产生严重影响。


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  • 不可焊性

木材是不可焊接的,这样的话构建刚性抗弯连接几乎是不能的。如果有人说他们的木结构可以做到强节点弱构件,那么这个人基本上是不了解木材的。

  • 脆性

木材构件在受拉、弯曲和剪切时破坏都是脆性的,虽然通过精心设计可以达到一定的延性,但是也不能弥补天然的特性。

  • 系统效应

虽然所有材料都有该效应,但载荷作于与木构件系统时,其荷载分布的方式是不够明晰的。由于此原因,大型木结构在承受非常规载荷时可能出现意料之外的破坏模式,这对设计而言是致命的。

  • 尺寸效应

随着尺寸的增加,木构件的强度可能会降低。虽然其它材料也有类似性质,但一般都没有木材这么严重。而且对于尺寸非常大的木构件,尺寸效应的影响规律仍然不明晰。

  • 时间效应

木材受载时会随着时间的推移而蠕变,并且强度也会变低。对于高层木结构建筑等重型木结构,木材的长期力学行为非常关键。另外,多高层木结构一般是混合结构,木材的蠕变行为会导致与其它材料构件的沉降差异。