全 文 ：第 30 卷 第 1 期 木材工业 2016 年 1 月
Vol. 30 No.1 CHINA WOOD INDUSTRY January 2016 
 
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收稿日期：2015-02-02；修改日期：2015-12-15
基金项目：“十二五”国家科技支撑计划课题“木质复合材料制造
关键技术研究与示范”（2015BAD14B00）。
作者简介：韩刘杨（1991—），男，中国林科院木材工业研究所硕士
研究生。
责任作者：周海宾，男，中国林科院木材工业研究所副研究员。
    研究简报     
缅甸木莲木材强度等级评定
 
韩刘杨，温留来，周海宾 
（中国林科院木材工业研究所，北京    100091） 
 
摘要：为拓展缅甸木莲在建筑木构件中的应用，以缅甸木莲为研究对象，测试其物理力学性能，并评定其木材强度
等级。结果表明，缅甸木莲密度适中，干缩率较小，抗弯强度强重比达 163.5，强度等级达到 GB 50005-2003《木结
构设计规范》中的 TB13 级。
关键词：木莲；木材；缅甸；物理力学性能；强度等级；木结构
中图分类号：S781.21；TU366 文献标识码：A 文章编号：1001-8654（2016）01-0022-03
 
Determination of Strength Grade of Manglietia fordiana Timber

HAN Liu-yang，WEN Liu-lai，ZHOU Hai-bin
（Research Institute of Wood Industry，Chinese Academy of Forestry，Beijing 100091，China）

Abstract: Physical and mechanical properties of Manglietia fordiana, imported from Burma, were tested
and the strength of the timber was evaluated. The results showed that the density and shrinkage of the
timber had a medium bending strength-weight ratio of 163.5 which met the strength requirements for TB13
of Chinese National Standard GB 50005-2003.
Key words: Manglietia fordiana；timber；Burma；physical and mechanical properties；strength grade；
wood construction
 
我国国产木材资源有限，需要大量进口。2013
年，我国进口木材（原木和锯材）约 6 918 万 m3，
其中从缅甸进口 109 万 m3，以柚木、栎木、香樟、
印茄木、木莲、娑罗双等阔叶树材为主。随着阔叶
木材进口量的增加，如何使其科学合理利用已成为
我国科研机构和企业研究的热点。
缅甸木莲（Manglietia fordiana）是木兰科木莲
属木材，纹理通直、美观、尺寸稳定，在我国主要
用作装饰和家具材料。缅甸木莲的产量较大，径级
在 60～120 cm 范围内，出材率较高，而且原木价格
（2 000 元/m³）适中，笔者有意拓展缅甸木莲锯材的
增值利用，如在建筑结构领域的应用。目前，国内外
关于缅甸木莲的加工利用研究有限，尤其是较为关键
的力学性能更是无从参考，难以进行结构设计。
鉴于此，笔者进行了缅甸木莲物理力学性能的
测试，确定其木材强度等级，以期为其用于建筑领
域提供参考。

1 材料与方法
1.1 试验材料
缅甸木莲，原木，直径 1.2 m，长度 2 m，外购。
按照 GB/T 1929-2009《木材物理力学试材锯解及试
样截取方法》，制取相应规格的试样（表 1）。
1.2 试验装置
冲击韧性试验机、万能试验机。
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1.3 方法与检测
测试前，将原木加工成一定规格的锯材，气干
至含水率 20%后，按照 GB/T 1928-2009《木材物理
力学试验方法总则》规定制备试样，并将其置于
（20±2）℃、相对湿度（65±3）%的环境中，直至含
水率为 12%。
按照 GB/T 1931-2009《木材含水率测定方法》、
GB/T 1932-2009《木材干缩性测定方法》、GB/T
1933-2009《木材密度测定方法》、GB/T 1935-2009《木
材顺纹抗压强度试验方法》、GB/T 1936.1-2009《木
材抗弯强度测试方法》、GB/T 1936.2-2009《木材抗
弯弹性模量测定方法》、GB/T 1937-2009《木材顺纹
抗剪强度试验方法》、GB/T 1938-2009《木材顺纹抗
拉强度试验方法》、GB/T 1939-2009《木材横纹抗压
试验方法》、GB/T 1940-2009《木材冲击韧性试验方
法》测试各项性能，抗弯性能测试时跨高比为 12。
检测指标和试样数量见表 1 和表 2。
缅甸木莲的强度等级计算，参照《木结构设计
手册》进行[1]；参照 GB 50005-2003《木结构设计规
范》评定强度等级。

2 结果与分析
2.1 缅甸木莲的物理力学性能
缅甸木莲木材的物理性能检测结果，见表 1。
表 1 缅甸木莲的物理性能
Tab.1 Physical properties of Manglietia fordiana timber
检测指标
数量/
块
检测
值
变异
系数/%
含水率/
%
密度/(g·cm－3)
ρ12
30
0.61 4.30 12
ρ0 0.57 4.37 0
收缩率/
%
弦向 β0,t
129
6.50 5.35
0 径向 β0,r 4.00 6.68
体积 β0,v 10.50 4.51
弦向 β12,t
129
2.70 15.87
12 径向 β12,r 1.50 17.96
体积 β12,v 4.30 15.15
注：所有试样规格（长×宽×厚）均为 20 mm×20 mm×20 mm。
木材密度是木材重要的物理性能指标，在含水
率相同时，密度越大，木材强度亦越大。对于结构
用材，若密度过高，木构件的运输需要更多的能耗；
若密度过低，对同等荷载条件时，构件需要的横截
面积更大。表 1 显示，缅甸木莲木材的密度在 0.5～
0.7 g/cm3 范围内，密度适中。
作为结构材，木材的干缩不均及干缩各向异性，
会引起木材干裂、翘曲变形等缺陷。结构用材必须
具有良好的尺寸稳定性，才可保证建筑结构的安全。
缅甸木莲木材的干缩率（弦向干缩率 2.7、径向干缩
率 1.5、体积干缩率 4.3）远小于白桉、美洲榆、北
方红栎、菠萝格等进口木材[2]，说明其有较优的尺寸
稳定性。
缅甸木莲木材的力学性能检测结果，列于表 2。
表 2 缅甸木莲的力学性能
Tab.2 Mechanical properties of Manglietia fordiana timber
检测指标
长×宽×厚/
mm
数量/
块
检测
值
变异
系数/%
备注
抗弯弹性模量/GPa E0 300×20×20 60 12.79 7.37
抗弯强度/MPa Fm 300×20×20 60 99.73 11.45
顺纹剪切
强度/MPa
弦向 Fv,t 50×30×50 65 11.83 20.30
径向 Fv,r 50×50×30 119 6.80 14.43
顺纹抗压强度/MPa Fc,0 30×20×20 30 52.81 7.26
顺纹抗拉强度/MPa Ft,0 400×20×20 58 108.11 20.70
横纹抗压
强度/MPa
弦向 Fc,90,ft
30×20×20
60 6.27 15.21
全部
径向 Fc,90,fr 60 10.09 10.85
弦向 Fc,90,pt
60×20×20
66 8.42 9.19
局部
径向 Fc,90,pr 66 11.53 7.82
冲击韧性/(kJ·m－2) A 300×20×20 49 33.59 39.67
表 2 显示，缅甸木莲的顺纹抗压强度是其横纹抗
压强度的 5.2 倍；横纹径向抗压强度大于其弦向抗压
强度；顺纹抗拉强度在所有力学指标中最高，约为
顺纹剪切强度的 9～16倍。缅甸木莲的弦向剪切强度
比其径向剪切强度高 74%，局部抗压强度比全部抗
压强度高 22%。
强重比是木材的强度与其密度的比值。具有强
度高、质量轻（即强重比高）的木材，适合用作建
筑结构材料。缅甸木莲抗弯强度的强重比为 163.5，
与我国传统结构用材樟子松（强重比约 166.6）、马
尾松（强重比约 166.7）木材相接近，高于印茄木（强
重比约 141.9）和香樟木（强重比约 157.3）。除冲击
韧性值外，各项力学性能变异系数均在 21%以内，
木材强度标准值相对于平均值的偏离度较小，表明
缅甸木莲可以用作结构用材。
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2.2 木材强度等级确定
结构用材的强度设计值，主要采用两种方法进
行计算：1）基于木材的足尺测试方法[3-4]；2）无疵
小试样的测试方法[5]。本试验采用无疵小试样法进行
计算。
在确定强度特征值的计算方法之前，先按照《木
结构设计手册》要求，对木材顺纹抗压强度、顺纹
抗拉强度、抗弯强度以及剪切强度检测结果进行分
布拟合，以确定最佳的分布函数。
选用常见的威布尔分布、正态分布和对数正态
分布，作为本试验检测数据分布类型，通过 EasyFit
5.5 Professional 软件[6]，采用 K-S 检验对分布函数拟
合优度进行排名，同时计算力学性能在不同分布函
数状态下的 5%分位值，结果列于表 3。
表 3 缅甸木莲力学强度的拟合优度和 5%分位值
Tab.3 Goodness of fit and 5% contribution values of
Manglietia fordiana timber
性能指标
威布尔分布 正态分布 对数正态分布
排名 分位值 排名 分位值 排名 分位值
顺纹抗压 1 44.913 2 46.613 3 46.781
顺纹抗拉 1 67.320 2 71.399 3 73.976
抗弯 1 77.701 2 80.943 3 81.498
顺纹抗剪-径 1 4.9998 2 5.1946 3 5.2631
顺纹抗剪-弦 2 7.6054 1 7.8787 3 8.2353
注：1、2、3 表示拟合优度排名，排名越高拟合优度越好。
表3结果显示，缅甸木莲木材的抗压、抗拉、抗
弯性能以及径向剪切性能的最佳拟合分布函数为威
布尔函数；弦向剪切强度最符合正态分布函数。拟
合分布函数决定强度特征值，力学强度特征值决定
设计值。各个力学性能的强度特征值，是该性能最
佳拟合分布的 5%分位值，通过对数正态分布方式得
出。按照《木结构设计手册》，木材强度设计值 f 按
照公式（1）进行计算，各参数取值参考《木结构设
计手册》。
f=（KP·KA·KQ·fk）/γR （1）
式中：fk—强度标准值，选取表 3 中各项力学性能拟
合优度排名第一的 5%分位值；
KP—方程精确性影响系数，KQ1·KQ2·KQ3·KQ4
（KQ1：天然缺陷影响系数；KQ2：干燥缺陷影响系数；
KQ3：长期受荷强度折减系数；KQ4：尺寸影响系数）；
KA—尺寸误差影响系数；
KQ—构件材料强度折减系数；
γR—抗力分项系数。
缅甸木莲木材的力学强度标准值和设计值结果，
列于表 4。
表 4 缅甸木莲的力学强度标准值和设计值
Tab.4 Standard value and design values of mechanical
properties of Manglietia fordiana timber
性能指标/MPa 强度标准值 强度设计值
Fv,r 5.19 1.6
Fv,t 7.85 2.6
Fm 80.94 18
Fc,0 46.49 17
Ft,0 71.4 10
依据表 2、表 4，参照 GB 50005-2003《木结构
设计规范》，可知缅甸木莲的强度等级为 TB13，可
按照 TB13 强度等级进行结构计算；缅甸木莲径向抗
剪强度设计值小于其弦向设计值。

3 结论
1）缅甸木莲的密度适中，干缩率较小，抗弯强
度强重比达163.5，可以用作建筑用材。
2）缅甸木莲的径向剪切强度设计值1.6、弦向剪
切设计值2.6、抗弯强度设计值18、顺纹抗压强度设
计值17、顺纹抗拉强度设计值10、抗弯弹性模量12.79
GPa，达到GB 50005-2003规定的TB13等级，可用于
现代木结构建造和古建木结构维护，建议尽量使其
弦向承担剪切荷载力。

参考文献：
[1] 木结构设计手册编辑委员会. 木结构设计手册[M]. 北京：中国建筑
工业出版社，2005：38-41.
[2] 刘一星，赵广杰. 木质资源材料学[M]. 北京：中国林业出版社，2004.
[3] ASTM D 4761-2002，Standard test methods for mechanical properties of
lumber and wood-base structural material[S].
[4] ASTM D198-02，Standard test methods of static tests of lumber in
structural sizes[S].
[5] ASTM D143-2014，Standard test methods for small clear specimens of
timber[S].
[6] Mathwave Technologies. EasyFit 5.5 Professional.Washington [EB/OL].
(2014-10-25)[2014-10-25].http://www.mathwave.com.
（责任编辑 张一萍）