第五章 木材的化学性质

第一节 木材的化学组成

一、木材的元素组成主要元素： C 、 H 、 O 、 N ；微量元素： S 、 P 、 K 、 Ca 、 Mg 、

Fe Mn 、 Zn 、 B 、 Cu 、 Mo 。二、木材的物质组成

纤维素：占木材干物质的 50%

多糖类 半纤维素：占木材干物质的 20% ～ 30%

高分子物质 (65% ～ 85%) (97% ～ 99%) 芳香化合物 : 木质素 : 占木材干物质的 15% ～ 35

%

木 (15% ～ 35%) 材 溶于水： K 、 Na 的碳酸盐，占灰分分 无机物质 10% ～ 25%

子 (0.3% ～ 1%) 不溶于水 :Ca Mg 硅酸盐、磷酸盐、 低分子物质 （灰分） 碳酸盐，占灰分 25% ～ 90% 。 (1 ～ 3%) 有机物质 单宁、色素 (2% ～ 2.7%) 挥发性油类 ( 抽提物 ) 树脂（胶） 硫胺素 (VB1)

三、高分子物质（胞壁三大素）在胞壁各 层的含量

WP S1 S2 S3

纤维素 14 23 59 44

半纤维素 27 35 14 38

木质素 59 42 27 18

四、木材细胞壁中化学成分的联系

1 、纤维素链分子仅由单一葡萄糖基构成，与半纤维素糖基并无化学联结。

2 、木质素与纤维素和半纤维素（多糖类）之间，存在着化学联结。其结合的形式可能有五种：①侧链部分的苷键结合（Ⅰ）。 ②苯基苷键结合（Ⅱ）。 ③侧链部分的醚键结合（Ⅲ）。 ④侧链 β- 位置酮基进行的半缩醛（ Ⅳ）或缩醛（ Ⅴ ）。 ⑤由葡萄糖醛酸羧基所生成的酯键结合（Ⅷ）。成俊卿，木材学， p251 ～ 255

第二节 木质素一、木质素的生物合成1 、木质素先体（ precursor) 的合成

合成过程 见 南林主编，木材化学， P39~40 。2 、木质素大分子的合成 南林主编，木材化学， P42~44 。

|

O H

C H

|

CH

CH2OH

OCH3

|

O H

C H

|

OCH3

CH

CH2OH

H3CO

|

O H

C H

|

CH

CH2OH

二、木质素的分离方法

1 、将木材多糖溶解，木质素作为不溶残渣而被分离。 木材褐腐属此法。木腐菌分解纤维素，留下木素，呈褐色。 尹思慈，木材学， p82 ；南林，木材化学， p46 ～ 47 。2 、将木质素溶出而与木材多糖分离。 木材白腐属此法。木腐菌分解木质素，留下纤维素，而使木材呈白色膜状。 尹思慈，木材学， p82 ；南林，木材化学， p44 ～ 46 。 三、木质素的重要性质1 、显色反应：与木材识别有关。 GB/T 7909-1999 造纸木片，就是利用此特性区分针阔叶材木

片。2 、玻璃化转变特性：与木材胶合有关。　　木材胶合，尤其无胶胶合的重要理论。

第三节 纤维素一、纤维素的化学结构的特点 尹思慈，木材学， p88 。二、纤维素的超分子结构1 、纤维素的氢键及其与木材材性、木材加工的关系。 尹思慈，木材学， p88 ～ 89 。2 、纤维素的结晶结构① 结晶区与非结晶区 纤维素分子链排列状态。② 晶胞结构 从晶胞三条轴长短，说明其不同的键能，进而 说明木材由此产生各向异性的原因。3 、纤维素的结晶度 木材强度及稳定性与结晶度成正比。要提高稳定性可考

虑提高结晶度解决。

三、纤维素的重要性质

1 、纤维素的吸收滞后现象 人工干燥木材，终了含水率一定 要低于平衡含水率才能减少吸湿变形。

2 、纤维素的电化学性质 纤维素分子带大量负电，故在纤维素生产时应加石蜡防水，但石蜡微粒带负电，所以须加硫酸铝，释放正电离子。

3 、纤维素的化学性质 水解 酸水解 酶水解 生产酒精：现已被甘蔗渣代替 碱性降解 纸浆生产 （ 1 ）降解作用 氧化降解 纤维漂白 热降解 生产活性炭、阻燃材 光降解 木材耐热预降解 微生物降解 木材腐朽成俊卿 , 木材学 ,p334 ～ 343;池玉杰 , 木材腐朽与木材腐朽菌 ,p18

～ 75 。

（ 2 ）与木材改性有关的性质

①乙酰化：利用醋酸酐处理木材，生成醋酸酯，取代 -OH ， 既提高强度又提高稳定性。②交联反应：先湿法生产纤维板，不需胶粘剂而成板的重 要原因之一。③胺液处理： NH4OH 可进入非结晶区、半纤维素、木质 素、最后进入结晶区而使其改性药液进入木材，提高处

理效果。④塑化处理：先用液态氨软化木材，后塑化，生产异型木 构件或变形构造改直，都是利用此原理。⑤ 木材强化处理：注入未缩聚或初缩聚的极性分子使形成 树脂，以增加密度，提高密度，减少吸湿性。

第四节 半纤维素一、半纤维素中的糖基与单糖1 、戊糖基： β-D- 木糖； α-L-吡喃阿糖； α-L-呋喃阿糖2 、己糖基： β-D- 葡萄糖； β-D- 甘露糖； α-D- 半乳糖3 、己糖醛酸： β-D- 葡萄糖醛酸； α-D-4-o-甲基葡萄糖醛酸；

α-D- 半乳糖醛酸4 、脱氧己糖： α-L-鼠李糖； α-L-岩澡糖 尹思慈，木材学， p95 ～ 96

二、针阔叶材中的半纤维素 针叶树材 （占木材干重， % ） 阔叶树材 半乳葡甘露聚糖 15 ～ 20% 葡甘露聚糖 3 ～ 5% 阿拉伯半乳聚糖 5 ～ 30% 木聚糖 10% 木聚糖 25% ～ 35

% 尹思慈，木材学， p97 ～ 98

第五节 木材抽提物

一、抽提物的名称与种类 脂肪族、萜类、酚类化合物二、抽提物对材性加工利用的影响 尹思慈 , 木材学 ,p100 ～ 103 ；南林主编 ,

木材化学 , p172 ～ 198 。 抽提物对木材加工来说不利大于有利。但它们是林化工业的主要原料。

第六节 木材的酸碱性质

一、木材中的酸性来源 醋酸、树脂酸等。 尹思慈，木材学， p103 ～ 106

二、木材的 PH 值： PH=4.0 ～ 6.0

三、木材的缓冲容量 木材的碱性对木材胶合（脲酸胶）影响很大。对干 燥设备以及用金属连接的构件有腐蚀作用。 木材缓冲容量的测定方法按 GB/T17660-1999规定进行。 木材研究论文集 [169] ～ [173]

第七节 木材的表面性质一、木材的润湿性1 、定义：指液体与木材接触时，在表面上粘附的难易。是

由于木材表面积大量 -OH 、毛细管引起的。对木材胶粘、涂饰及化学处理影响很大。

2 、影响润湿性的因素及提高木材润湿性的方法。 尹思慈，木材学， p106 ～ 109 ；段新芳，木材颜色调控技术， p128 ～ 214 。

二、木材的耐 性1 、引起木材表面性质变化（劣化）的各种因子。 尹思慈，木材学， p109 ～ 110

2 、提高木材表面耐 性的方法 李坚 , 木材保护学 ,p117 ～ 127;段新芳，木材颜色调控技术 , p229 ～ 243 。

第八节 树皮化学性质

一、树皮的元素组成及物质组成1 、树皮的元素组成与木材相近。2 、树皮的抽提物通常较木材高，而且比较复杂。3 、无抽提物树皮（树皮的 不溶组分）。二、树皮的利用 树皮的组分、物质及利用，参考文献很多，而且这些 物质对木材加工影响很大。对木材工业环境影响也大。　　尹思慈，木材学， p111 ～ 113 ；　　南林主编，木材化学， p202 ～ 212;

　　成俊卿，木材学， p346 ～ 379 。

第六章 木材的密度和水分

第一节 木材密度1 、 木材密度的种类生材密度 :

气干材密度 :

全干材密度 :基本密度 :

实质密度 :

2 、木材密度的测定方法

⑴ 按 GB/T1933-1991 直接测量试样的尺寸，计算出体积；

⑵ 对于形状不规则的试材，可以用排水法测量体积。

⑶ 快速测定法

3 、影响木材密度的因子

⑴ 树种： ①广西最重的木材：蚬木 1.13 海南紫荆 1.11 盘壳青冈 1.08 竹叶青冈 1.04 ②广西最轻的木材：轻木 0.18 木棉 0.25

⑵ 抽提物含量：⑶树龄：⑷ 树干部位：

第二节 木材和水分

一、木材中水分种类 自由水

吸着水

化合水

二、各种状态木材的含水率

1 、生材： 70%-140%

2 、湿材： 100%-200%

3 、气干材： 15%-18%

4 、窑干材： 4%-12%

5 、全干材：＜ 4%

三、木材含水率的测定方法

1 、重量法：按 GB/T1931-1991 绝对含水率 ： 相对含水率：在造纸和纸浆工业中

比较常用。 2 、仪表法 电阻式水分仪 交流介电式水分仪

四、纤维饱和点 1. 定义 : 当细胞腔中的自由水蒸发完毕，而细

胞壁中的吸着水还处于饱和状态，这时的木材含水率称为纤维饱和点（ FSP ）。

2. 范围 : 纤维饱和点含水率 :23%-33%, 平均30%;

3. 与材性关系 : FSP 是木材物理力学性质变化的转接点 当木材含水率在 FSP 以上时：木材物理力学

性质无变化。 当木材含水率在 FSP 以下时： 木材物理性质与含水率呈正比； 木材力学性质与含水率呈反比。

五、木材的平衡含水率

1 、定义：木材在一定的温湿度的条件下，既不吸收水分也不散失水分，而平衡状态时的含水率称为该温湿度条件下的平衡含水率。

2 、范围 :12%-18%, 平均 15%, 3 、变异性 : 全国各地不同 4 、生产意义：

六、吸着滞后现象 在相同的温湿度条件下，由吸着过程达到的木材的平衡含水率低

于由解吸过程达到的平衡含水率，这个现象称为吸着滞后现象。

图 6-9 木材的水分吸着滞后现象

含水率

EMC 解吸

EMC 吸着

时间

七、木材中水分的移动

1. 水分移动的途径（ 1 ）大毛细管系统（ 2 ）微毛细管系统

2. 水分移动的方式 （ 1 ）蒸汽压力差 （ 2 ）毛细管张力差

第三节 木材的干缩与湿胀

一、木材干缩湿胀概念

二、木材干缩湿胀的各向异性 轴向干缩率 :0.1 ～ 0.3%; 径向干缩率 :3 ～ 6%

弦向干缩率 :6 ～ 12% 。

三、木材干缩湿胀各向异性的原因(1) 横向干缩大于纵向的原因　 ① 细胞排列 :

②次生壁中层 (S2)微纤丝的排列方向 :

次生壁中层 (S2)微纤丝的排列方向几乎是与细胞主轴相平行的，而微纤丝是由平行排列的大分子链所组成的基本纤丝构成的。

③纤维素大分子链纵向为甙键连接 ,键能大 .

(2) 弦向干缩大于径向的原因 a ．木射线对径向收缩的抑制 　 b ．早晚材差异的影响 c ．径向壁和弦向壁中的木质素含量差别的影响

d ．径壁、弦壁纹孔数量的影响

四、木材干缩性的测定木材干缩率按 GB1932-1991 木材干缩率的测定 ； （ 1 ）试样 试样的尺寸为 20mm×20mm×20mm，具体测量时精确到 0.01mm，其各向应为标准的纵、径或弦向。试样的重量称量精确到 0.001g。

（ 2 ） 原理 含水率低于纤维饱和点的湿木材，其尺寸

和体积随含水率的降低而缩小。从湿木材到气干或全干时尺寸及体积的变化；与原湿材尺寸及体积之比，以表示木材气干或全干时的线干缩性及体积干缩性。

（ 3 ）木材线干缩率的计算

第七章 木材的环境学特性第一节 木材的视觉特性

一、木材的光反射与视觉环境特性1 、木材的反射率与光反射指向性 未涂饰木材表面不同方向的反射特性差异明显，其表面反射的反射率比一般漆膜表面要大得多。由此可以判定木材素材的表面有其独特的光泽感。另外，涂饰木材表面反射成分与木材纹理方向无关，有很强的方向性；印刷木纹纸的表面，如未经特殊处理，其表面很难出现素材表面的反射特性，但能达到涂饰木材的表面特性。这与木材各个切面方向构造不同有关。

2 、木材的光泽与视觉心理感受 木材的光泽与木材的反射特性有直接联系。当入射光

与木纤维方向平行时，正反射量较大；而当相互垂直时，

则正反射量较小。因此从不同方向所呈现的木材颜色也不一样。

家具表面粘贴不同纹理方向的薄木后呈现不同颜色，就是这个道理。当用木纹纸贴面后，表面就不存在这种方向性。但当表面有压纹时，也会呈现真实木材的光泽特性。所以，现在的复合木地板表面出现有压纹或浮雕表面，目的是以假乱真。

二、木材的视觉物理量与感觉特性1 、木材颜色 木材颜色的色相分布范围，明度集中在 5~8 之间，纯

度集中在 3~6 之间。 木材的明度与纯度会产生不同的感觉。明度越高，明快、华丽、整洁、高雅的感觉越强；明度越低则有深沉、沉静、素雅、豪华的感觉。纯度高则有华丽、刺激、豪华的感觉。

2 、透明涂饰3 、木纹图案和节子4 、木材对紫外光吸收性与对红外线的反射性 木材与透明涂饰、木材图案和节子对紫外光和红外线 的特性。 尹思慈，木材学， p149

三、室内空间木材率与感觉特性1 、木材率与温暖感 随木材率增加温暖感的下限值逐渐上升，当木材率低于

43% 时，温暖感随木材率上升而变强。当高于 43% 时反而会下降。由此可知，温暖感不仅仅是与木材率有关。

2 、木材率与稳静感 稳静感的下限值随木材率上升而提高，但其上限值与

木材率无明显关系。也就是说，室内木材率越高稳静感并

不会越强。3 、木材率与舒畅感 舒畅感与木材率的关系并不密切相关。原因可能是与室内布料质地、图案、装饰植物、家具等多方面因素的影响。 木材的视觉特性是多方面因素在人眼中的终合反映。模仿木材视觉特征制造人造板或贴面装饰材料已经成为当今家具、装饰材料研发的新亮点。科技木、各色各样木纹纸（压纹、浮雕等）。红木家具蜡饰比油漆更显高贵、豪华。参考文献：李坚，木材科学新编， p2~9;

刘一星，木材视觉的环境学， p1~190 ； 木材研究专辑， [309]~[315] 。

第二节 木材触觉特性

一、木材表面的冷暖感1 、人对木材的冷暖感觉主要受材料的导数系数控制。也即皮肤与木材界面间的热效应（温度变化或热流量与热流量速度）对人体感觉器官的刺激结果来决定。

2 、涂饰与贴面对材料冷暖感的影响 木材经涂饰后，接触面的热学性质会产生微小的变化。木材薄板达到一定厚度时，才能掩盖住基底材的冰冷感。

二、木材表面的粗滑感1 、木材表面的粗糙度与粗糙感2 、木材表面的光滑性与摩擦阻力三、木材表面的软硬感四、木材触觉特性的综合分析尹思慈，木材学， p150~152 ；李坚，木材科学新篇， p10~17 。

第三节 木材的调湿特性

一、湿度与居住性1 、室内温热环境对人体产生舒适或不舒适感，干球温度是最主要的因素。

2 、相对湿度是影响人体通过皮肤进行新陈代谢的主要因素。

夏季人体比较舒适的温湿度是： 20℃， 70% ；22 ℃， 40% ； 27.5 ℃， 40% ； 25.5 ℃， 70% 。 春、秋、冬季人体舒适的温湿度是： 18 ℃，70% ； 19 ℃， 40% ； 26 ℃， 40% ； 24 ℃，

70% 。

3 、人体居住环境的相对湿度保持在 55~60% 为宜。

二、木材调湿性能的评定 软质纤维板的调湿性能最好；木材、胶合板、刨花板、密质和硬质纤维板、石膏板、石棉板优良；最差是玻璃、树脂板、橡胶板和金属。三、木材厚度与调湿效果1 、木材的调湿原理：当其周围环境湿度发生变

化时，木材获得的平衡含水率能够吸收或放出水分，起到调衡室内湿度的作用。

2 、木材越厚，平均含水率变化幅度越小，也即

要想使室内湿度保持长期稳定，则必须增加装 饰木材的厚度。3 、木材量与调湿能力 当室内木材量太少时，则吸湿能力低，起不到调湿作用。实验表明：木材厚度大于 25mm ，室内木材量大于 40% （按室内表面积计）是能起到较好的调湿效果的。同时，为了取得较好调湿效果，装饰材料表面不宜过厚的漆膜涂层。

第四节 木材的空间声学性质一、人耳的听觉特性 人耳对频率在 2000~4000 Hz 的声音最敏感，在低于 1000 或高于 4000Hz ，人耳的灵敏度便降低。 人耳听觉阈的声强为 0dB ；人耳感觉疼痛的声强级为 120dB ；正常人们交谈的声强级为 70dB 。二、木材的声学指标1 、木材中的声速 木材顺纹声速与金属的声速近似 , 是空气声速的 11~

16倍。在木材中三个方向的声速关系。 顺纹：径向：弦向 =15 ： 5 ： 3

2 、木材中声阻木材声阻为木材密度与木材中声速的乘积。 ω=ρ.υ

三、木材对声的反射、吸收和透射1 、声反射 声波作用在木材表面，一部分被反射回来，一部分被木材本身的振动吸收，还有一部分被透过。木材的声阻抗比空气的高出 104 的数量级，所以，入射的声能可以大部分被反射回来。2 、木材的声吸收和透射 木材的吸音性能可用吸音系数表示。它是吸收和透射的能量与入射能之比的百分率。

声吸收要求质地较软及多孔的材料、还可用开槽、打孔的方法进一步提高对声的吸收性能。四、木材的隔声特性1 、单层壁（板）的隔声性能 单层板的声隔量决定于板的面密度与声音频率的乘积。面密度每增加一倍，隔声量增 6dB, 即单层板传声的质量定律。 材料的声隔离性能，可用透射的声强度损失分贝数（ D)来表示。 透过单层壁的声透射损失，取决于两个因素：①如要求单层壁中声压有较大降低，壁层就须重强；即要求实密质重的材料。②对频率高的声波隔离效果比对频率低的要好。

实验证明：木质材料的隔声性能较差，其原因是面密度较低。例如： 2mm厚钢板的隔声量基本上与 35mm厚的刨花板相同，比 40mm厚的胶合板还

要大。 因此，单纯从隔声方面考虑，不宜用单层板（木质材料）做隔声墙。2 、双层或多层板的隔声性能 由互不接触的二层或多层板和中间的空气层组成的密封墙，可得到较好的声绝缘的效果。但空气层的厚度不能太厚，否则会占去一些建筑空间。

第八章 木材的力学性质

第一节 木材力学性质的基本概念第二节 木材的正交异向性和弹性

一、木材的正交异向性1 、产生正交异向性的原因：由木材的构造与结构引起的。2 、各种力学性质的异向性①拉伸强度 :σtL≥ σtR> σtT 针 22:1.5:1 阔 15.6:1.3:1②压缩强度：针叶材 21.9(纵 ):1.3(径 ):1(弦 ) 阔叶材 12.3:1.

6:1

③弯曲强度和冲击韧性：弯曲 σbR≈ σbT

④剪刀强度 τ11 (顺剪 ) /τ⊥ (横剪 ) 2.2~6.1

⑤硬度和磨损阻抗：硬度 HRT (端面 ) >HLT (弦面 ) >HLR (径面 )

二、木材的正交对称弹性1 、弹性模量 (E) ： EL≥ER>ET

2 、剪刀模量 (G) ： GLR>GLT 3 、 E 和 G随密度、 ρ增加而增加4 、木材的泊松比 μ （横向变形系数），均小于 1 。

第三节 木材的粘弹性 木材的粘弹性——木材具有弹性和粘性两种不同机理的变形，并体现弹性固体和流体的综合特性。木材蠕变——在恒定的应力下，木材的应变随时间增长而增大的现象。一、木材的蠕变1 、木材蠕变的特性

瞬时弹性变形（ 1 ）木材蠕变过程的 3 种变形 粘弹性变形 塑性变形（ 2 ）木材蠕变的特性：尹思慈 木材学 P165

2 、建筑木构件的蠕变问题：尹思慈 木材学 P165

二、木材的松弛1 、应力松弛—— 2 、松弛弹性模量—— 3 、木材松弛的规律（ 1 ）松弛应力随时间延伸而下降（ 2 ）松弛系数m 与木材密度成反比，松软木材比硬重木材

大。（ 3 ）松弛系数m随含水率的增加而增大，湿材的松弛系数

大。

三、长期荷载的影响1 、木材的持久强度2 、木材的长期强度与瞬时强度的比值：顺压 0.5~0.59 ；顺

拉 0.5~0.54 ；抗弯 0.5~0.64 ；顺剪 0.5~0.55 。四、木材塑性1 、木材的塑性变形2 、塑性流动3 、增加木材塑性的方法

第四节 单轴应力下木材的变形特点一、胞壁的实际应力及化学组分的作用1 、胞壁的实际应力 σ0 =C· σ =ρs / ρo· σ

2 、胞壁组分在木材力学性质中的作用纤维素为骨架物质，给木材赋予弹性和强度；半纤维素为粘着物质，给木材剪切强度；木质素为硬固物质，给木材硬度和刚度。二、单轴应力下的破坏特点：1 、顺压（ 1 ）顺压破坏的宏观表现顺压试件的破坏，常出现于弦面，呈连续破坏线。湿材和软材还常见端部压溃。

破坏线与主轴的倾角常取决于木材密度。密度大者，倾角小；密度小者，倾角大。（ 2 ）顺压破坏的微观表现 首先在胞壁上产生单一错位的裂纹状细线，称滑移线或滑移面。 接着滑移面彼此相连而形成称微观压缩皱纹的综合横带。 第 3阶段为木纤维产生扭曲。2 、横压（ 1 ）横压破坏的宏观表现 首先是木纤维受压变得紧密，荷载继续增加时，木材密度也随之增加。（ 2 ）横压破坏的微观表现 细胞的横截面变形，若荷载足够大时，木材外部纤维与邻接纤维溃坏，并变得紧张，产生永久变形。

针叶材和阔叶环孔材在径向受压时，应力—应变曲线为 3断型曲线（见尹思慈 木材学 p170 图 9

—10 ）。其余树种为 1段型曲线。 主要原因： OA段早材未被压坏前呈弹性变形；AB段为早材被压坏时的曲线； BC段为晚材的弹性曲线。3 、顺拉 顺拉试验破坏主要是纵向撕裂和微纤丝间的剪切。顺拉破坏时的变形很小，应变值小于 1~3% 。而强度值都很高。 顺拉破坏为微纤丝间的撕裂破坏呈滑行状态，其破坏面呈锯齿状。

4 、横拉 当木材横拉破坏时，壁薄的细胞被纵向撕裂，而壁厚的细胞常沿着初生壁拉开。5 、顺剪 顺剪的破坏特点是：木材纤维在平行于纹理方向发生了相互滑行。 弦面剪切破坏时常出现于早材部分，在早材和晚材交界处滑行，破坏面较光滑。 径面剪切破坏，其表面较粗糙，不均匀而无明显木毛。

第五节 木材的主要力学性质

一、抗压强度1 、顺压强度（ 1 ）定义：木材顺纹理方向抵抗压缩应力的最大能力。（ 2 ）强度值：平均值 45MPa

（ 3 ）强度分级： 很低 低 中 高 很高 ≤30.0 30.1~45.0 45.1~60.1 60.1~75.0 >75.0

MPa

（ 4 ）柔性系数：比例极限 / 强度 针叶材： 0.78 ；软阔： 0.70 ；硬阔： 0.66

（ 5 ）试验方法：按 GB/T 1935~1999 木材顺纹抗压强度试验方法。

2 、横压强度：木材横纹理方抵抗比例极限时压缩应力的能力。

径向（ 1 ）横压 全压 弦向 局压 径向 弦向（ 2 ）横压比例极限应力只有顺压的 15%~20% 。（ 3 ）试验方法：按 GB/T 1939~1991 木材横纹抗压试验方

法。二、抗拉强度1 、概述 由于木材横拉强度值很低，通常仅为顺拉强度的 1/10~

1/65 。同时，在任何木结构的部件中应尽可能避免横纹拉力。这不仅是因横纹拉力强度很低，而且由于木材的干缩可能

引起径裂和轮裂，使木材完全丧失横拉强度。但是横拉强度是预测木材干燥时开裂易否的重要指标。 横拉强度试验方法在我国 1991年颁布的国家标准中未列入。所以，这里亦只谈顺纹抗拉强度。2 、顺拉强度的概念——木材顺纹理方向抵抗拉伸的最大能力。

3 、顺拉的强度值：平均值 120~150MPa ，为顺压 2~3倍。4 、顺拉试验方法：按GB/T 1938~1991 木材顺纹抗拉强度试验方法。

三、抗剪强度1 、定义：木材抵抗剪应力的能力称为抗剪强度。2 、强度值：顺剪强度值较小，一般只有顺压强度的 10%~ 3

0% ，斜纹的木材会增加顺剪强度。3 、试验方法：按GB/T 1937~1991 木材顺纹抗剪强度试验方法。

四、抗弯强度和抗弯弹性模量1 、概念（ 1 ）抗弯强度——木材抵抗横向荷载的能力。（ 2 ）抗弯弹性模量——梁在比例极限之内，抵抗弯曲变

形的能力。2 、抗弯强度值（ 1 ）抗弯平均值： 90 MPa.（ 2 ）分级 很低 低 中 高 很高 ≤55.0 55.1~90.0 90.1~120.1 120.1~145.0 >145.0

Mpa 抗弯强度和顺压强度一样，是木材最重要的力学性质之一。它们不仅表明木材强度的大小，而且是衡量木材质量高低的重要指标，也是衡量能否作为优良树种的重要依据。

3 、强度性质 强度性质是衡量某树种木材整体强度大小的指标。 强度性质 =顺压强度 +抗弯强度 强度性质分级：低强度木材 中强度木材 高强度木材 <110 111~170 >170

MPa

4 、强度比（比强度）：力学性质 /密度 强度比也称强重比、比强度。是衡量某树种间某项力学

强度高低的指标。强度材料

强度 MPa 气干密度 g/c

m3

强度比抗弯 顺压 抗弯 顺压

杉木 65.0 38 0.345 188 110

马尾松 66.5 40 0.449 148 89

钢材 1960 7.8 251

也就是说，判断木材某项强度高低时，不能单看它的强度值大小，关键要看它的强度比大小。

从上例看：无论作为横梁或屋柱用材，杉木均比马尾松木材强。

钢材的抗弯强度虽比杉木或马尾松木材高出 30倍，但它的抗弯强度比仅高 0.5倍。即钢材的实际抗弯能力并不比木材好。

5 、质量系数 质量系数是衡量某树种木材质量高低的指标。也是作为判定优良树种的重要指标。

质量系数 =顺压强度比 +抗弯强度比 质量系数分级： 低质量 中质量 高质量 <200 201~220 >220

6 、试验方法 GB/T 1936.1~1991 木材抗弯强度试验方法 GB/T 1936.2~1991 木材抗弯弹性模量测定方法五、冲击韧性 Impact bending1 、定义：木材受冲击荷载而折断时，试样单位面积吸收

的能量。 冲击韧性是衡量木材韧性和脆性大小的指标。2 、冲击韧性单位 冲击韧性是用破坏试样所消耗的功来表示。 单位 : KJ/m2 或 J/cm2

3 、冲击韧性分级 脆 中 韧 很韧 ≤2.50 2.51~8.50 8.51~14.5 >14.5 K

J/m2

广西最韧的木材：竹叶青冈 19.0 蚬木 18.2广西最脆的木材：木棉 0.78 海南菜豆树 1.44 、冲击韧性试验方法 按 GB/T 1940 — 1991 木材冲击韧性试验方法 六、硬度 1 、定义：指木材抵抗其它刚体压入的能力。 木材硬度与木材耐磨性关系密切。耐磨性是表征木材表面抵抗摩擦、挤压、冲击和剥蚀，以及这几种因子综合作用时所产生的耐磨能力。同属木材的工艺性质。

木材硬度高者耐磨性则大，即抵抗磨损的能力大，反之，则抵抗磨损的能力就小。

2 、硬度试验方法 按 GB/T 1941 — 1991 木材硬度试验方法

3 、木材硬度分级：以木材端面硬度为准。 很软 软 中 硬 很硬 ≤2500 2501~4000 4001~6500 6501~10000 >10000

N

4 、广西最硬的木材：荔枝 16500 竹叶青冈 15620

细子龙 15570 子京 14970 蚬木 14260

广西最软的木材： 泡桐 1500 柳杉 1900

七、抗臂力1 、定义：指木材抵抗在间楔作用下顺纹劈开的刀。2 、单位： N/mm

3 、试验方法： GB/T 1942 — 1991 木材抗劈力试验方法。 抗劈力对木材劈开的难易，握钉的牢固程度、切削时

阻力的大小，及其他木材工艺性质都有密切的联系。

第六节 影响木材力学性质的主要因子

一、水分的影响1 、影响木材强度的水分：为吸着水2 、木材强度与含水率的关系 σw = σo10a-bM 或 σw = σo10-bM

3 、含水率调查系数（ α ）：木材在吸着水范围内，含水率每改变 1% 时的强度变化的百分率。

顺压强度 0.05 横压强度 0.045 抗弯强度 0.04 硬度 0.03 顺剪强度 0.03 横拉强度 0.025 顺拉强度和抗弯弹性模量 0.015 冲击韧性和抗劈力 0.004 、不同含水率的木材强度换算成 12% 含水率的强度 σ12 = σw[1+ α (w-12)]

二、木材密度的影响 木材密度与木材强度的关系十分密切。一般来说，

木材密度大者，其木材力学强度也高。之间的关系为： S=aρb

三、木材缺陷的影响 木材缺陷对木材强度均有不同程度的影响。尤其：节子、腐朽、虫蛀、裂纹、斜纹理等影响更为突出。在第九章、第十章还将有论述。

四、温度的影响1 、正温度的影响：木材大多数力学性质随温度升高而

降低。2 、负温度影响：冰冻的湿木材，除冲击韧性有所降低外，其他各种温度均较正温度有所增加。

第七节 木材的容许应力和安全系数

木材强度试验是采用符合标准的无疵子试件测定而得的。在实际应用中还要考虑到各种因素的影响而使强度降低。

在木结构设计或实际应用中，需要对各种影响因素对木材强度进行适当的折扣。

经各种折扣后的强度值称为容许应力。 木材容许应力应考虑的主要影响因子有： 一、各种影响的折减 1 、木材强度变异的折减（ K1 ） 木材强度随树种、产地、部位等而异。 2 、长期荷载的折减（ K2 ） 木材长期荷载的强度比瞬时荷载的强度要小得多，两者比值一般为 0.5~0.7 之间，通常采用 0.67 。

3 、木材构造缺陷的折减（ K3 ） 木材缺陷主要考虑节子、斜纹及裂纹。4 、木材干燥缺陷的折减（ K4 ） 干燥缺陷折减是考虑强度的变化和干燥时产生缺陷对强度影响。

5 、应力集中系数的折减（ K5 ） 应力集中仅考虑顺纹拉伸构件时需考虑缺口处应力集中的影响。

6 、超载系数的折减（ K6 ） 超载系数即实际荷载可能超过标准荷载的系数，它随荷载种类而异。通常取 1.2 。

7 、结构偏差系数的折减（ K7 ） 结构偏差亦即设计施工中的偏差，使内力增加所考

虑的系数。通常取 1.1 。

二、木材容许应力计算公式

或三、总折减系数（ K ）

经计算， K值：顺拉 0.074 ；顺压 0.25 ；抗弯 0.15 ；顺剪 0.20

四、安全系数（ A ）

或式中： —强度平均值， [σ]—容许应力

1 σA

K [σ]

[σ] K σ

12 1 2 3 4 56 7

1[σ]=σ K K K K K

K K

min 2 3 4 56 7

1[σ]=[σ] K K K K

K K

1 2 3 4 56 7

1K=K K K K K

K K

σ

例如：某横梁允许应力为 13MPa ，松木抗弯

强度为 65MPa ，问此松木可否作房屋横梁？

解：查 抗弯 K=0.15

[σ] = 0.15× 65=9.75 MPa

9.75<13 MPa

此松木不能作为房屋横梁。