全 文 ：第 5期
花旗松工程木的材性研究
曹 海
（黄山学院 建筑系，安徽 黄山 245041）
摘 要：工程木是现代木结构建筑的常用材料，依据相关标准试验测定花旗松的物理力学性能，得出了
花旗松木构件的本构关系，即木材受拉时为线弹性，受压时为弹塑性，这为木结构构件的理论分析和试验研
究提供了借鉴作用。
关键词：花旗松；工程木；材性
中图分类号：TU531.15 文献标识码：A 文章编号：1672-447X(2010)04-0095-03
1 材性试验研究
本试验所采用的木材均为花旗松工程木，由绿
色建材中心加工厂所生产， 工厂通过： 制材→窑
干→木材分级→指接→刨光→涂胶→加压胶合→
整形加工→检验等主要加工工艺制成。
1.1 木材密度、含水率测定
1.1.1 试件设计
取 10个尺寸为 20mm×20mm×20mm 的试件进
行木材密度和含水率测定。 清除干净附在试件上的
木屑、碎片等后，采用分辨率为 0.02mm 的游标卡尺
复核所有的试件，所得数据见表 1。
1.1.2 试验步骤
根据我国《木材密度测定方法》（GB1933-91）和
《木材含水率测定方法》（GB1931-91） 进行试验研
究。 [1,2]
1.1.3 试验结果分析
通过计算得花旗松胶合木的平均气干密度为
0.436g/cm3，变异系数为 3.99%；平均含水率为 9.95%，
表 1 木材的物理性能
变异系数为 2.98%；平均全干比重为 0.393，变异系
数为 4.25%。
1.2 木材顺纹抗拉试验
1.2.1 试件设计
取 10个试件进行木材顺纹抗拉试验。由于本试
验木材采用胶合木，考虑到木材构造中不可避免的
存在着指接部分，所以试件的选取分为 5 个顺纹无
试样
编号
试样尺寸（mm） 试样质量（g）
含水率
%
密度
g/cm3
含水率
12%时的
比重
全干
比重长度 宽度 厚度
含水率
w%
全干
1 20.46 20.04 20.34 3.640 3.276 9.69 0.436 0.414 0.393
2 20.44 20.02 20.20 3.642 3.278 9.89 0.438 0.416 0.395
3 20.34 20.38 20.40 3.860 3.474 9.87 0.452 0.429 0.408
4 20.22 20.46 20.22 3.623 3.261 10.12 0.428 0.407 0.386
5 20.42 19.98 20.30 3.565 3.209 10.08 0.430 0.409 0.388
6 20.32 20.28 20.32 3.740 3.366 10.04 0.441 0.419 0.398
7 20.24 19.98 20.44 3.611 3.250 9.94 0.431 0.409 0.389
8 20.44 20.04 20.20 3.614 3.253 9.93 0.435 0.413 0.393
9 20.40 20.06 20.22 3.571 3.214 9.89 0.429 0.408 0.387
10 20.10 20.56 20.32 3.727 3.354 10.05 0.437 0.415 0.394
收稿日期：2010-03-17
基金项目：黄山学院自然科学研究项目（2010xkj021）
作者简介：曹 海（1984-），安徽绩溪人，黄山学院建筑系教师，研究方向为结构工程。
第 12 卷第 5 期
2010 年 10 月
黄 山 学 院 学 报
Journal of Huangshan University
Vo1.12,NO.5
Oct.2010
黄山学院学报 2010年 第 5期
指接抗拉试件，5 个顺纹有指接抗拉试件（具体尺寸
见图 1），且指接部分必须在有效测试段中部。
图 1 抗拉构件尺寸与试验装置
1.2.2 加载、量测方案
根据我国 《木材顺纹抗拉强度试验方法 》
（GB1938-91）和 ASTM D143-94 进行木材抗拉试
验。 [3]
1.2.3 试验结果分析
表 2 木材抗拉强度
1.3 木材顺纹抗压试验
1.3.1 试件设计
取 10个顺纹抗压试件进行木材抗压试验，且试
件都是正方形截面，具体尺寸分别为：顺纹抗压时
采用 300mm×60mm×60mm。 两端面平整、相互平行
并垂直于纵轴线。
1.3.2 加载、量测方案
根据我国 《木结构试验方法标准 》 （GB/T
50329 -2002）、 《木材顺纹抗压强度试验方法 》
（GB1935-91）、《木材顺纹抗压弹性模量测定方法》
（GB/T 15777-1995）进行木材抗压试验。 [4-8]如图 2
所示。
图 2 顺纹抗压试验装置
1.3.3 试验结果分析
表 3 木材抗压强度
通过计算得花旗松工程木的平均顺纹抗压强
度为 45.47N/mm2， 平均顺纹抗压弹性模量为
7296.31N/mm2。 弹性模量测定完成后，对试件进行
连续均匀加荷，并读取相应变形值，直至试件破坏。
测得花旗松受压极限应变为 0.028。
1.4 木材抗剪试验
1.4.1 试件设计
取 20 个试件进行木材抗剪试验，10 个试件为
径面受剪，另 10 个试件为弦面受剪，定义长度为顺
纹方向，试件形状、尺寸见图 3。
图 3
1.4.2 加载、量测方案
根据我国 《木材顺纹抗剪强度试验方法 》
（GB1937-91）[9] 和 ASTM D143-94 进行木材抗剪
试验。
∫ dx
x a
2
-x
2姨
试件
编号
试件尺寸 mm 最大
荷载N
顺纹抗拉强度（N/mm2）
宽度 厚度 无指接 有指接 平均值
1 14.22 5.22 7420 99.96
83.78
2 12.20 5.84 4501 63.17
3 14.40 5.08 5904 80.71
4 13.70 4.60 4324 68.61
5 14.24 4.26 6457 106.44
6 13.80 5.48 1928 25.49
44.98
7 13.28 4.70 2220 35.57
8 14.28 4.40 5227 83.19
9 14.92 5.12 3036 39.74
10 14.00 3.54 2057 41.51
试件
编号
试件尺寸 mm 最大
荷载N
长度
1 300 190470
2 300 163353
3 300 188342
4 300 159542
5 300 114373
6 300 162703
7 300 159385
8 300 182732
9 300 165755
10 300 152538
宽度 厚度
60.26 60.00
60.22 60.00
60.00 59.70
60.10 60.10
59.70 60.00
60.14 60.00
60.00 60.10
60.10 60.10
60.10 60.10
60.10 59.86
抗压强度
（N/mm2）
抗压弹性模量(N/
mm2)
顺纹 顺纹
52.68 6585.5
45.21 6860.0
52.58 6784.5
44.17 6866.5
31.93 4590.3
45.09 8131.9
44.20 9166.6
50.59 6744.9
45.89 8675.8
42.40 8557.0
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黄山学院学报 2010年 第 5期
1.4.3 试验结果分析
表 4 木材抗剪强度
1.5 花旗松工程木物理力学性能
根据以上试验结果及分析，并补充密度与含水
率试验结果，将木质材料的物理力学性能汇总于表 5。
表 5 木质材料的物理力学性能
注：①EW 为木材弹性模量；
②εtu为木材极限拉应变，为抗拉强度与弹性模量之比值；
③εy为木材屈服压应变，为抗压强度与弹性模量之比值；
④εcu为木材极限压应变。
2 小 结
本文对花旗松工程木的材料性能进行了一定
的试验研究，内容包括密度、含水率、和木材的抗
拉、抗压、抗剪强度，针对各组试验的不同要求，分
别进行了试件的设计、加载和量测方案的确定以及
试验结果的分析，现主要得到以下几点结论。
1. 本文采用的花旗松工程木的平均含水率为
9.95%，相对 12%的含水率低 2.05%，但在 9%-15%范
围内，所以测出的工程木强度不需考虑含水率调整
系数可直接作为工程设计值的参考。
2.从木材的抗拉、抗压试验及前期研究发现木
材受拉时为线弹性，受压时为弹塑性，并且给出了
相应的物理力学参数，为今后的试验研究和理论分
析奠定了基础。
3.木材的顺纹受剪强度明显低于木材的顺纹抗
拉、压强度，因而在构件受弯承载设计时应尽量避
免木材受剪破坏。
参考文献：
[1]中国建筑科学研究院.木材密度测定方法[M].北京：中国建
筑工业出版社,1991:14-15.
[2]中国建筑科学研究院.木材含水率测定方法[M].北京：中国
建筑工业出版社,1991:11-12.
[3]中国建筑科学研究院 .木材顺纹抗拉强度试验方法 [M].北
京：中国建筑工业出版社,1991:17-18.
[4]中国建筑科学研究院.木结构试验方法标准[M].北京：中国
建筑工业出版社,2002:23-24.
[5]中国建筑科学研究院 .木材顺纹抗压强度试验方法 [M].北
京：中国建筑工业出版社,1991:5-6.
[6] 中国建筑科学研究院. 木材顺纹抗压弹性模量测定方法
[M].北京：中国建筑工业出版社,1995:13-16.
[7]中国建筑科学研究院.木材横纹抗压试验方法[M].北京：中
国建筑工业出版社,1991:3-8.
[8] 中国建筑科学研究院. 木材横纹抗压弹性模量测定方法
[M].北京：中国建筑工业出版社,1991:12-19.
[9]中国建筑科学研究院 .木材顺纹抗剪强度试验方法 [M].北
京：中国建筑工业出版社,1991:10-15.
责任编辑：胡德明
∫ dx
x a
2
-x
2姨
曹 海：花旗松工程木的材性研究
试件
编号
试件受剪面尺寸(mm) 最大
荷载N
1 1994
2 2557
3 1618
4 2724
5 2775
6 1213
7 1758
8 4315
9 5101
20.12
20.12
20.24
20.14
20.16
20.20
20.20
20.22
20.18
顺纹抗剪强度（N/mm2）
宽度 长度 径面 弦面 平均值
25.24
24.72
25.00
25.22
24.92
24.82
24.84
25.24
24.60
10 108420.26 24.20
3.77
4.80
4.94
3.07
5.15
5.30
2.32
3.36
8.12
9.86
2.12
11 20.22 24.78 5152
12 20.24 25.22 1543
13 20.20 25.58 5571
14 20.42 24.52 2205
15 20.22 25.56 6080
16 20.24 25.66 5917
17 20.26 24.74 1651
18 20.32 24.82 3722
19 20.22 25.12 2956
20 20.24 24.82 3361
9.87
7.19
2.90
10.47
4.23
11.29
10.94
3.16
7.08
5.57
6.42
A Study on Physical and Mechanical Properties of Douglas-fir Engineered Wood
Cao Hai
(Department of Architecture, Huangshan University, Huangshan 245041, China)
Abstract: Engineered wood is a commonly used material for modern wooden architecture. According to
relevant standards, the physical and mechanical properties of douglas -fir are tested. The constitutive
relation of timber compoments for douglas-fir wood is obtained: the constitutive relation is linear-elastic in
tension, but elastic -plastic in compression. The findings provide references for theoretical analysis and
experimental study of wood structural members.
Key words: douglas-fir wood; engineered wood; physical and mechanical property
材 料
密度
kg/m3
含水率
%
Ew①
MPa
εtu②
%
εy③
%
εcu④
%
花旗松工程木 436 9.95 7296 0.43 0.62 2.8
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