全 文 ：第 52 卷 第 3 期
2 0 1 6 年 3 月
林 业 科 学
SCIENTIA SILVAE SINICAE
Vol. 52，No. 3
Mar．，2 0 1 6
doi:10．11707 / j．1001-7488．20160310
收稿日期: 2015 － 09 － 14; 修回日期: 2015 － 12 － 31。
基金项目: 国家林业公益性行业科研专项“工程木质复合材料结构承载性能检测技术研究”(201304514)。
* 毕克新为通讯作者。
截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构
指接材抗弯性能的影响*
周志芳1，2 毕克新1 张雪松2 毛 磊1 赵思淼1 王 齐1，2 李晨琦1
(1．黑龙江省木材科学研究所 哈尔滨 150081; 2．黑龙江省木材综合利用重点试验室 哈尔滨 150081)
摘 要: 【目的】研究截面尺寸、加载方式和指接形式等因素对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响，得出
不同试验因素下的抗弯强度特征值，为结构指接材的分级技术提供测试数据和可行性建议，为大尺寸结构指接材
的抗弯强度测试标准及其特征值的确定方法提供参考，推动落叶松及其他树种作为结构指接材在建筑结构上的应
用。【方法】参照 LY /T 2228—2013《轻型木结构 －结构用指接规格材》标准，选取 2 种尺寸(截面尺寸为40 mm ×
90 mm 和 40 mm × 140 mm)的Ⅱc 等级落叶松材料加工成结构指接材，采用数理统计方法检验样本数据的正态性和
方差齐性，然后用 2 个独立样本 t 检验方法判定试验因素对大尺寸结构指接材抗弯强度和抗弯弹性模量是否有显
著影响。【结果】截面尺寸、加载方式和指接形式在特定条件下对抗弯强度和抗弯弹性模量有显著影响。截面尺
寸对 V 形指接侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性模量均有显著影响，即截面尺寸大的(40 mm × 140 mm)侧面抗弯强度
和侧面抗弯弹性模量也大; 不同加载方式对抗弯强度没有显著影响，但对截面为 40 mm × 140 mm 试样的抗弯弹性
模量有显著影响，即侧面加载方式测得的抗弯弹性模量明显高于平面加载方式; 不同指接形式对截面为 40 mm ×
140 mm 的试样平面抗弯强度有显著影响，即 V 形指接的平面抗弯强度高于 H 形指接的平面抗弯强度，而指接形式
对截面为 40 mm × 90 mm 的试样侧面抗弯强度和抗弯弹性模量均有显著影响，即 H 形指接的侧面抗弯强度和抗弯
弹性模量高于 V 形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性模量。在大尺寸结构指接材抗弯性能检测数据的基础上得到
了参数法和非参数法计算的强度特征值，参数法计算的特征值低于非参数法。【结论】落叶松结构指接材完全可
用作木质工程材料，宽面承载、V 形指接以及适宜的截面尺寸有利于保证结构指接材的抗弯性能。截面尺寸较大
的结构指接材在侧面加载条件下，其抗弯强度和弹性模量更易受到加载方式和指接形式的影响，因此在保证强度
的前提下不建议使用大截面尺寸的结构指接材; 侧面抗弯强度也极易受到各试验因素的影响，应尽量避免这种使
用方式。强度特征值的计算建议采用非参数法，但是当样本数量不够大时仍会出现参数法计算值低于非参数法计
算值的结果，此时建议采用 2 种方法的低值。
关键词: 结构指接材; 抗弯性能; 大尺寸; 特征值
中图分类号: S781. 2 文献标识码: A 文章编号: 1001 － 7488(2016)03 － 0082 － 08
Effects of Cross Section，Loading Mode and Finger-Joint Type on the
Bending Property of Larch Structural Finger-Jointed Lumber in Large Dimension
Zhou Zhifang1，2 Bi Kexin1 Zhang Xuesong2 Mao Lei1 Zhao Simiao1 Wang Qi1，2 Li Chenqi1
(1 ． Heilongjiang Wood Science Research Institute Harbin 150081;
2 ． Key Laboratory of Comprehensive Use of Timber in Heilongjiang Province Harbin 150081)
Abstract: 【Objective】The effects of cross section，loading mode and finger-joint type on the bending property of larch
structural finger-jointed lumber in large dimension was studied． Then the characteristic values under the different
experimental factors ( cross section，loading mode and the finger-jointed type) were obtained． These are very important to
the domestic researches of the bending property of larch structural finger-jointed lumber in large dimension．【Method】
According to LY /T 2228—2013，larch (Larix gmelinii) timbers of grade Ⅱc with two different cross section (40 mm ×
90 mm and 40 mm × 140 mm)were chosen to fabricate the structural finger-jointed lumber． The statistical methods were
used to do normality test and homogeneity of variance test， and two-sample t test was applied to check whether
第 3 期 周志芳等: 截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响
experimental factors ( cross section，the loading mode and the finger-jointed type) significantly influencing the modulus of
rupture (MOR) and modulus of elasticity (MOR) of larch structural finger-jointed lumber in large dimension．【Result】
The experimental factors ( cross section，the loading mode and the finger-jointed type) had significant effect on the MOR
and MOE in some particular situations． The cross section had significant effect on both MOR and MOE of the samples with
V finger-jointed type and narrow side loading mode． Concretely，this effect was that MOR and MOE of the samples with
large cross section (40 mm × 140 mm) were higher than those of the samples with small cross section (40 mm × 90 mm) ．
The difference in loading mode did not behave significant effect on the MOR． But the loading mode obviously influenced
the MOE of the samples with large cross section (40 mm × 140 mm) behaving that the values of MOE tested in the narrow
side loading mode were higher than those of the large side loading mode． The finger-jointed type also significantly
influenced MOR of samples with large cross section (40 mm × 140 mm) and large side loading mode． In details，the MOR
of the samples with V finger-jointed type was higher than that of the samples with H finger-jointed type． The finger-jointed
type had significant effect on both MOR and MOE of the samples with small cross section (40 mm × 90 mm) and narrow
loading mode． So the MOR and MOE of samples with H finger-jointed and narrow loading mode were higher than those of
V finger-jointed one． On the basis of the data obtained from the bending property test of larch structural finger-jointed
lumber in large dimension，parametric approach and nonparametric approach were separately used to estimate the property
values，and the property value obtained through parametric approach was smaller than that obtained through nonparametric
approach．【Conclusion】Larch finger-jointed lumber is suitable for using as wooden engineering material． The large side
loading mode and V finger-jointed type and appropriate cross section will be favourable to guarantee the bending properties
of structural finger-jointed lumber． When the structural finger-jointed lumber with large cross section are bended under
narrow side loading mode，the MOR and MOE could be more easily influenced by loading mode and finger-jointed mode．
So the structural finger-jointed lumber with large cross section is not recommended when the flexure strength is assured．
The usage of structural finger-jointed lumber as narrow side loading mode should be avoided too，because the narrow side
loading mode is also very easily influenced by the experimental factors． The nonparametric method is suggested to estimate
property value of bending property． When the sample size is not sufficient， the property value calculated through
parametric approach will be lower than that calculated through nonparametric approach． So in this situation the minimum
value in all property values that calculating by both parametric and nonparametric methods is more suitable for the property
value．
Key words: structural finger-jointed lumber; flexural property; large dimension; property value
结构指接材是轻型木结构的重要构件之一，其力
学性能尤其是抗弯性能将直接影响轻型木结构的安
全性和经济性。目前，对非结构用指接材的研究较为
系统 ( Joshua et al．，2000a; 2000b; Martinez et al．，
2003; Karastergiou et al．，2006; Rao et al．，2012)，结构
指接材的力学性能，重点考察了指接形式、指接端压
力等对结构指接材抗弯强度、抗弯弹性模量、极限抗
拉强度等指标的影响(zcifci et al．，2008; Ye et al．，
2009)。国外关于大尺寸结构指接材性能的研究起步
较早，Christine 等(1997)研究了大尺寸结构指接材长
度对抗拉强度的影响，Vrazel 等(2004)研究了多种不
同指接参数模式对大尺寸结构指接材强度性能的影
响，Rao 等(2014)研究了结构指接材制造过程中端压
力对 MOE 和 UTS 的影响。我国对结构指接材的研
究还很少，目前只有黄仲华等(2012)研究了结构指接
材的指接工艺，赵秀等(2015)研究了应力波无损检测
结构指接材的抗弯性能，而大尺寸结构指接材的抗弯
性能研究在国内几乎空白。
为了考察不同截面尺寸、加载方式和指接形式
对大尺寸结构指接材抗弯性能的影响，本文测定落
叶松(Larix gmelinii)大尺寸结构指接材试样的抗弯
强度和抗弯弹性模量，采用数据分析方法判定试验
因素对试验指标是否有显著影响，确定了大尺寸结
构指接材的强度特征值，旨在为结构指接材的分级
技术提供测试数据和可行性建议，为大尺寸结构指
接材的抗弯强度测试标准及其特征值的确定方法提
供一定参考，推动落叶松及其他树种作为结构指接
材在建筑结构上的应用。
1 材料与方法
1. 1 试验材料
落叶松试材采自黑龙江省大兴安岭漠河，直径
16 ～ 34 cm，材长 4 m。原木经锯解、干燥、刨光后去
除缺陷，依据 LY /T 2228—2013《轻型木结构 －结构
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林 业 科 学 52 卷
用指接规格材》标准，对指接前的木材自然生长缺
陷及加工缺陷进行目测分等。选取Ⅱc 等级材为试
验对象，指接形式羽形，齿长 20 mm、齿距 6. 2 mm、
齿宽 1. 0 mm，斜度 1 /8. 6，胶黏剂为普邦 HB S709
型聚氨酯树脂胶黏剂，指接压力 10 MPa，加工成截
面尺寸为 40 mm × 90 mm 和 40 mm × 140 mm 的指
接材，养生 1 周以上。结构指接材具体尺寸和数量
见表 1。
表 1 结构指接材的尺寸和数量
Tab． 1 The sample size and amount of structural finger-jointed lumber
指接形式
Finger-jointed type
项目
Category
规格尺寸(厚 ×宽 ×长)
Dimensions ( thickness × width × length) /mm
数量
Amount / stick
H 形
H type
平面抗弯
Large side loading mode
侧面抗弯
Narrow side loading mode
40 × 90 × 1 000 21
40 × 140 × 1 000 11
40 × 90 × 2 000 21
40 × 140 × 3 000 11
V 形
V type
平面抗弯
Large side loading mode
侧面抗弯
Narrow side loading mode
40 × 90 × 1 000 21
40 × 140 × 1 000 11
40 × 90 × 2 000 21
40 × 140 × 3 000 11
1. 2 试验方法
参照 LY /T 2228—2013 标准，进行大尺寸结构
指接材平面抗弯强度和侧面抗弯强度检测试验(加
载方式见图 1 和图 2，以 H 形指接为例)，指接部位
位于试件中央，跨距( l)为试件高度( h)的 18 倍，加
载间距( s)为 130 mm，加压速度为 15 mm·min － 1，载
荷由载荷传感器获取，挠度由电子百分表获取，抗弯
强度(MOR)和弹性模量(MOE)计算公式如下:
MOR = 3P( l － s)
2bh2
; (1)
MOE = ΔP( l － s)(2 l
2 + 2 ls － s2)
8Δybh3
。 (2)
式中:ΔP 为弹性范围内载荷之差 (N); Δy 为对应
ΔP 跨距中央挠度(mm); l 为跨距(mm); s 为载荷
间距(mm); b 为试件宽度 (mm); h 为试件厚度
(mm);P 为破坏载荷(N)。
图 1 平面抗弯试验方法
Fig． 1 Bending experiment in large side loading mode
2 结果与分析
2. 1 试验结果
抗弯试验测试结束后，在试样破坏处附近截取
密度和含水率试件，按照 GB /T 1931—2009 和GB /T
图 2 侧面抗弯试验方法
Fig． 2 Bending experiment in narrow side loading mode
1933—2009 分别测量密度和含水率，得出落叶松结
构指接材密度为 0. 647 g·cm － 3，含水率为 11. 4%，
折算为标准含水率条件下的试验结果平均值见表
2。试验数据完全达到并高于 LY /T 2228—2013 标
准要求，直观分析试验数据可看出: 当加载方式和
指接形式相同时，截面尺寸对抗弯强度影响不大;
而截面尺寸和加载方式相同时，V 形指接的抗弯强
度大于 H 形指接的抗弯强度; 当截面尺寸和指接形
式相同时，V 形指接的平面抗弯强度高于侧面抗弯
强度，而 H 形指接则相反; 当截面尺寸和指接形式
相同时，侧面加载的弹性模量高于平面加载方式，截
面尺寸和指接形式对弹性模量似乎并无明显影响。
2. 2 不同截面尺寸对抗弯强度和抗弯弹性模量的
影响
图 3 是截面尺寸为 40 mm × 90 mm 和 40 mm ×
140 mm 试样在不同加载方式和指接形式下的抗弯强
度箱线图，其中横坐标是加载方式和指接齿形，纵坐
标是抗弯强度，长方形框内部的横线是数据中位值，
空心小方框是数据平均值，长方形框的上下短边分别
是 3 /4 和 1 /4 分位值，2 个短边上伸出的长线端点分
别是数据第 5 和 95 百分位数，“×”表示数据最大和
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第 3 期 周志芳等: 截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响
最小值。方框左边黑色点是实际检测的数据，数据上
的细实线是对数据正态分布的拟合曲线。从图中可
看出样本数据几乎都来源于正态总体，即每组数据的
平均值与中位数间的差值均较小。
表 2 结构指接抗弯性能测试结果的平均值
Tab． 2 The mean testing value of structural finger-jointed lumber’s bending property
截面尺寸
Cross section
抗弯强度 MOR /MPa 弹性模量 MOE /GPa
平面抗弯
Large side loading mode
侧面抗弯
Narrow side loading mode
平面抗弯
Large side loading mode
侧面抗弯
Narrow side loading mode
H 形 H type V 形 V type H 形 H type V 形 V type H 形 H type V 形 H type H 形 H type V 形 V type
40 mm ×90 mm 50. 26 ±9. 77 53. 67 ±11. 36 53. 89 ±8. 02 45. 80 ±8. 69 13. 58 ±2. 46 12. 38 ±2. 14 14. 39 ±1. 85 12. 68 ±1. 46
40 mm ×140 mm 46. 22 ±6. 86 59. 96 ±8. 73 52. 73 ±9. 85 52. 85 ±10. 24 12. 49 ±1. 12 11. 81 ±0. 67 14. 14 ±1. 87 14. 07 ±2. 30
图 3 截面尺寸 40 mm × 90 mm(左)和 40 mm × 140 mm(右)的抗弯强度
Fig． 3 MOR of samples with cross size 40 mm × 90 mm ( left) and 40 mm × 140 mm ( right)
采用 2 个正态总体的假设检验法判定不同截
面尺寸的样本数据均值差异性，若有显著差异，则
说明截面尺寸对指标有显著影响。2 个独立样本 t
检验方法进行检验的前提是，须对样本数据进行
正态性检验和方差齐性检验。首先采用正态性检
验方法 W 检验法判定样本是否来源于正态总体。
统计量 W =
［∑
n /2
i = 1
ai(X ( n +1 － i) － X ( i))］
2
∑
n
i = 1
(Xi － X
－
) 2
，其中: ai为
W 检验系数表中的常数，判定临界值 W α 可查表得
到。经过计算得到截面尺寸为 40 mm × 90 mm 时，
平压 H 形指接抗弯强度数据的 W 值为 0. 967，侧
压 H 形指接抗弯强度数据的 W 值为 0. 971，平压
V 形指接抗弯强度数据的 W 值为 0. 951，侧压 V
形指接抗弯强度数据的 W 值为 0. 912，显著性水
平为 0. 05 时临界值 W 21为 0. 908，可见 W 值均大
于临界值，故接受原假设，即样本数据来自正态分
布。同样截面尺寸为 40 mm × 140 mm 时，平压 H
形指接抗弯强度数据的 W 值为 0. 909，侧压 H 形
指接抗弯强度数据的 W 值为 0. 925，平压 V 形指
接抗弯强度数据的 W 值为 0. 957 7，侧压 V 形指接
抗弯强度数据的 W 值为 0. 939，临界值 W 11 为
0. 850，所有样本的 W 值均大于临界值，即样本数
据来自正态分布。方差齐性是判定 2 个总体的方
差是否有显著差异的方法，检验采用 F 统计量，
F =
S2大
S2小
～ F( n大 － n小 )，若 F 小于 F α /2，则接受
方差无差异的原假设。不同截面尺寸 H 形指接平
面抗 弯 强 度 数 据 的 F 值 为 2. 024 ＜ 临 界 值
F0 . 025 ( 20，10 ) = 3. 42，不同截面尺寸 H 形指接侧面抗
弯强度数据的 F 值为 1. 692 ＜ 临界值 F0 . 025 ( 20，10 )
= 3. 42，不同截面尺寸 V 形指接平面抗弯强度数
据的 F 值为 1. 506 ＜ 临界值F0 . 025 ( 10，20 ) = 2. 77，不
同截面尺寸 V 形指接侧面抗弯强度数据的 F 值为
1. 389 ＜临界值 F0 . 025 ( 10，20 ) = 2. 77，由于 F 值均小
于临界值，所以接受原假设，即样本数据之间的方
差没有显著差异。随后用 2 个独立样本 t 检验方
法检验结构指接材截面尺寸对抗弯强度是否有影
响，即比较 2 种不同截面尺寸下 2 个样本数据的均
值是否 有 显 著 差 异。 t 统 计 量 的 计 算 公 式 为
Xn － Xm
S2W(1 / n + 1槡 /m)
，其中 S2W =
(n － 1)S21 + (m － 1)S
2
2
n + m － 2
，
进行双边备择假设，即原假设 H0为均值相等，而备
择假设为均值不相等，拒绝域是 t 值≥ t0. 05 /2 ( n + m
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林 业 科 学 52 卷
－ 2 )，此时认为 2 个独立样本的均值有显著差异， 具体计算结果见表 3。
表 3 不同截面尺寸试样的抗弯强度 t 检验结果
Tab． 3 t-test results of the samples’MOR with different cross section size
试验条件 Experimental conditions
t 值
t value
显著性
Significance
临界值
Critical value
不同截面尺寸 H 形指接的平面抗弯强度
Different cross section and H finger-jointed type and large side loading mode
1. 171 —
不同截面尺寸 H 形指接的侧面抗弯强度
Different cross section and H finger-jointed type and narrow side loading mode
0. 345 —
不同截面尺寸 V 形指接的平面抗弯强度
Different cross section and V finger-jointed type and large side loading mode
1. 546 —
不同截面尺寸 V 形指接的侧面抗弯强度
Different cross section and V finger-jointed type and narrow side loading mode
2. 048 *
t0. 05 /2(30) = 2. 042
t0. 1 /2(30) = 1. 697
图 4 截面尺寸 40 mm × 90 mm(左)和 40 mm × 140 mm(右)的抗弯弹性模量
Fig． 4 MOE of samples with cross size 40 mm × 90 mm ( left) and 40 mm × 140 mm ( right)
从表 3 可以看出: 截面尺寸的变化对 H 形指接
试样的平面抗弯强度和侧面抗弯强度均无显著影
响，因为不同截面尺寸得到的抗弯强度均值不存在
显著差异。不同截面尺寸 V 形指接试样的平面抗
弯强度均值不存在显著差异，侧面抗弯强度在 0. 05
显著性水平下有显著差异。 t 检验结果表明，试样
截面尺寸只对 V 形指接的侧面抗弯强度有显著影
响，由于截面为 40 mm × 140 mm 试样的侧面抗弯强
度样本平均值高于截面为 40 mm × 90 mm 的侧面抗
弯强度样本平均值，因此进行单边 t 检验，即假设 40
mm × 140 mm V 形指接的侧面抗弯强度≤40 mm ×
90 mm V 形指接的侧面抗弯强度，此时拒绝域为
t0 . 05 ( 30 ) = 1. 697，因 t 值大于临界值，则拒绝原假设，
即认为截面为 40 mm × 140 mm 的侧面抗弯强度高
于 40 mm × 90 mm 的侧面抗弯强度，也就是说，随着
截面尺寸变大，V 形指接的侧面抗弯强度也变大了，
这说明侧面抗弯加载这种方式更易受到截面尺寸大
小的影响，因为侧面加载时 V 形指接试样的直接受
力面是试样窄面且受力面上不存在指接缝，即试样
状态更接近实体木材;此外当截面尺寸变大时力的
加载点与破坏点之间的距离增加可能需要更大的载
荷才能将试样破坏，即表现为截面尺寸大的试样的
侧面抗弯强度高于截面尺寸小的试样的侧面抗弯
强度。
图 4 是截面尺寸为 40 mm × 90 mm 和 40 mm ×
140 mm 试样在不同加载方式和指接形式下的抗弯
弹性模量箱线图，其中横坐标是加载方式和指接形
式，纵坐标是抗弯弹性模量，图中其他标志含义与图
3 相同。从图 4 可看出，所有样本数据也都来自正
态总体，每组样本数据平均值与中位数的差距很小，
而且样本数据相对较为集中，离散性较小，这是因为
抗弯弹性模量的主要决定因素是材料自身材质。
对抗弯弹性模量的样本数据进行正态性检验，
截面尺寸为 40 mm × 90 mm 时，平压 H 形指接抗弯
弹性模量数据的 W 值为 0. 986，侧压 H 形指接抗弯
弹性模量数据的 W 值为 0. 949，平压 V 形指接抗弯
弹性模量数据的 W 值为 0. 921，侧压 V 形指接抗弯
弹性模量数据的 W 值为 0. 937，显著性水平为 0. 05
时临界值 W21为 0. 908，可见 W 值均大于临界值，故
接受原假设，即样本数据来自正态分布。同样截面
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第 3 期 周志芳等: 截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响
尺寸为 40 mm × 140 mm 时，平压 H 形指接抗弯弹
性模量数据的 W 值为 0. 918，侧压 H 形指接抗弯弹
性模量数据的 W 值为 0. 881，平压 V 形指接抗弯弹
性模量数据的 W 值为 0. 926，侧压 V 形指接抗弯弹
性模量数据的 W 值为 0. 896，临界值 W11为 0. 850，
所有样本的 W 值均大于临界值，即样本来自正态分
布。但方差齐性分析的结果与抗弯强度有所不同，
不同截面尺寸 H 形指接平面抗弯弹性模量的 F 值
为 4. 799 ＞ 临界值 F0 . 025 ( 20，10 ) = 3. 42，不同截面尺
寸 H 形指接侧面抗弯弹性模量数据的 F 值为 1. 023
＜临界值 F0 . 025 ( 10，20 ) = 2. 77，不同截面尺寸 V 形指
接平面抗弯弹性模量数据的 F 值为 10. 305 ＞ 临界
值 F0 . 025 ( 20，10 ) = 3. 42，不同截面尺寸 V 形指接侧面
抗弯弹性模量数据的 F 值为 2. 489 ＜ 临 界 值
F0 . 025 ( 10，20 ) = 2. 77，由此可知，不同截面尺寸 H 形
指接和 V 形指接试样的平面抗弯弹性模量数据显
著差异，其他试验条件则为方差齐性。当数据不
满足方差齐性要求时，用近似 t 检验法，即采用 t*
统计量检验，检验结果见表 4。截面尺寸对 V 形指
接的侧面抗弯弹性模量有显著影响，单边 t 检验的
结果证明: 截面尺寸越大，V 形指接侧面抗弯弹性
模量也越大，其他情况下，截面尺寸对抗弯弹性模
量没有影响。这是因为不同截面尺寸对 V 形指接
的抗弯强度有显著影响，进而对相应的弹性模量
也有显著影响。统计学结果表明: 截面尺寸对 V
形指接的侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性模量均有
显著影响，即截面尺寸大的侧面抗弯强度和侧面
抗弯弹性模量也大，其他试验条件下，截面尺寸对
抗弯强度和抗弯弹性模量均无显著影响。简言
之，侧面加载方式且指接齿分布平行于加载方向
时抗弯强度和抗弯弹性模量易受到试样截面尺寸
的影响。
表 4 不同截面尺寸试样的抗弯弹性模量 t 检验结果
Tab． 4 t-test results of the samples’MOE with different cross section size
试验条件 Experimental conditions
t 值
t value
显著性
Significance
临界值
Critical value
不同截面尺寸 H 形指接的平面抗弯弹性模量
Different cross section and H finger-jointed type and large side loading mode
1. 721 —
不同截面尺寸 H 形指接的侧面抗弯弹性模量
Different cross section and H finger-jointed type and narrow side loading mode
0. 366 —
不同截面尺寸 V 形指接的平面抗弯弹性模量
Different cross section and V finger-jointed type and large side loading mode
1. 423 —
不同截面尺寸 V 形指接的侧面抗弯弹性模量
Different cross section and V finger-jointed type and narrow side loading mode
2. 093 *
t0 . 05 /2 (30) = 2. 042
t0 . 1 /2 (30) = 1. 697
2. 3 不同加载方式对抗弯强度和抗弯弹性模量的影响
前面对抗弯强度和抗弯弹性模量的正态性检验
仍然适用于本节的统计分析，方差齐性检验仍必须
进行。结果表明: 除 40 mm × 140 mm V 形指接的
平面和侧面抗弯弹性模量检验统计量 F 值为
12. 004 ＞临界值 F0 . 025 ( 10，10 ) = 3. 72，即 2 个样本方
差显著不同之外，其他试验条件下都满足方差齐性
条件。加载方式对抗弯强度和抗弯弹性模量的 t 检
验结果见表 5。不同加载方式对抗弯强度没有显著
影响，对某些试验条件下的抗弯弹性模量有显著影
响，具体是加载方式对为 40 mm × 140 mm 的 H 形指
接和 V 形指接平面加载和侧面加载条件下测得的
抗弯弹性模量有显著影响，即侧面加载方式的抗弯
弹性模量明显高于平面加载方式的抗弯弹性模量，
这是因为截面较大的结构指接材侧面加载方式的指
接导致试件厚度远远大于平面加载方式，即侧面加
载时载荷传递距离增加，载荷损耗变大宏观上就表
现为材料抗弯弹性模量较大。
2. 4 不同指接形式对抗弯强度和抗弯弹性模量的
影响
前面对抗弯强度和抗弯弹性模量的正态性检验
仍然适用于本节的统计分析，方差齐性检验得到的
结果为所有试验条件下的样本数据都满足方差齐性
条件。指接齿形对抗弯强度和抗弯弹性模量的 t 检
验结果见表 6。不同指接形式对40 mm × 140 mm 平
面抗弯强度和 40 mm × 90 mm 侧面抗弯强度有显著
影响，截面尺寸 40 mm × 140 mm V 形指接的平面抗
弯强度高于 H 形指接的平面抗弯强度，这是符合现
有结构指接材的研究结论的，一般认为 V 形指接的
抗弯强度高于 H 形指接的抗弯强度，这说明当截面
尺寸逐渐变大即指接齿增多及指接面积增加时，指
接形式不同就会开始影响抗弯强度，这种影响在截
面尺寸小时不明显。截面尺寸 40 mm × 90 mm H 形
指接的侧面抗弯强度高于 V 形指接的侧面抗弯强
度，这是因为侧面加载时 V 形指接齿沿着加载方向
分布，极易从指接齿根部或胶合处产生应力集中，即
78
林 业 科 学 52 卷
表现为侧面抗弯强度低于 H 形指接的，而截面尺寸
40 mm × 140 mm 侧面抗弯时指接形式的这种影响
就会被试件加载方向上厚度的增加覆盖了。此外，
指接形式对 40 mm × 90 mm侧面抗弯弹性模量也有
显著影响，表现为40 mm × 90 mm H 形指接的侧面
抗弯弹性模量高于 V 形指接的侧面抗弯弹性模量，
这说明当截面尺寸较小时，侧面加载方式测得的抗
弯强度和弹性模量更易于受指接形式的影响。
表 5 不同加载方式的抗弯强度和抗弯弹性模量 t 检验结果
Tab． 5 t-test results of the samples’MOR and MOE with different loading types
试验条件 Experimental conditions
抗弯强度 MOR 抗弯弹性模量 MOE
t 值
t value
显著性
Significance
t 值
t value
显著性
Significance
临界值
Critical value
不同加载方式截面 40 mm × 140 mm H 形指接 Different loading
mode and cross section 40 mm × 140 mm and H finger-jointed type
1. 798 — 2. 511 *
不同加载方式截面 40 mm × 140 mm V 形指接 Different loading
mode and cross section 40 mm × 140 mm and V finger-jointed type
1. 752 — 3. 131 *
不同加载方式截面 40 mm × 90 mm H 形指接 Different loading mode
and cross section 40 mm × 90 mm and H finger-jointed type
1. 315 — 1. 208 —
不同加载方式截面 40 mm × 90 mm V 形指接 Different loading mode
and cross section 40 mm × 90 mm and V finger-jointed type
0. 073 — 0. 109 —
t0 . 05 /2 (20) = 2. 086
t0 . 1 /2 (20) = 1. 725
t0 . 05 /2 (40) = 2. 021
t0 . 1 /2 (40) = 1. 684
表 6 不同齿形指接的抗弯强度和抗弯弹性模量 t 检验结果
Tab． 6 t-test results of the samples’MOR and MOE with different finger joints
试验条件 Experimental conditions
抗弯强度 MOR 抗弯弹性模量 MOE
t 值
t value
显著性
Significance
t 值
t value
显著性
Significance
临界值
Critical value
不同指接形式截面 40 mm × 140 mm 的平面抗弯 Different finger-
jointed type and cross section 40 mm × 140 mm and large side
loading mode
4. 101 * 1. 737 —
不同指接形式截面 40 mm × 140 mm 的侧面抗弯 Different finger-
jointed type and cross section 40 mm × 140 mm and large side
loading mode
0. 027 — 0. 079 —
不同指接形式截面 40 mm × 90 mm 的平面抗弯 Different finger-
jointed type and cross section 40 mm × 90 mm and large side
loading mode
1. 114 — 1. 523 —
不同指接形式截面 40 mm × 90 mm 的侧面抗弯 Different finger-
jointed type and cross section 40 mm × 90 mm and large side
loading mode
3. 133 * 3. 338 *
t0 . 05 /2 (20) = 2. 086
t0 . 1 /2 (20) = 1. 725
t0 . 05 /2 (40) = 2. 021
t0 . 1 /2 (40) = 1. 684
2. 5 特征值的确定
特征值是木质工程结构材料安全性和可靠性设
计的依据，因此合理确定特征值是确定安全系数的关
键。根据大尺寸试件抗弯性能确定的特征值更为接
近结构指接材实际使用状态，便于更好指导结构指接
材的应用，并为建筑安全系数的确定提供参考。木质
结构材料的特征值确定方法主要有 2 种:一种是参数
法，一种是非参数法。参数法特征值定义是参数统计
容忍限，即 5%分位值的 75%置信水平的容许限度的
下限值。参照 ASTM D2915 － 10，抗弯强度的特征值
计算方法是 珋x － ks，其中 k是与样本容量有关的常数，
可在标准中查表得到，s 是样本的标准差。同样
ASTM D2915 － 10 也给出了非参数确定特征值的方
法，即次序统计量，即将样本数据从小到大排序，按照
样本容量确定次序统计量的位置。2 种方法得到的
特征值见表 7，参数法计算的特征值几乎都小于非参
数法的特征值，这是因为样本容量还不够大，无法满
足非参数法的样本需求;出于安全性考虑，此时建议
将 2 种方法的低值作为特征值，抗弯弹性模量的特征
值通常认为是样本数据的平均值。
表 7 抗弯强度的特征值
Tab． 7 The property values of MOR
截面尺寸
Cross section
项目
Category
特征值 Property value /MPa
平面抗弯 Large side loading mode 侧面抗弯 Narrow side loading mode
H 形 H type V 形 V type H 形 H type V 形 V type
40 mm × 90 mm
40 mm × 140 mm
参数法 Parametric method 31. 48 31. 81 38. 44 29. 08
非参数法 Nonparametric method 38. 27 34. 57 37. 38 32. 28
参数法 Parametric method 31. 99 41. 85 32. 30 31. 61
非参数法 Nonparametric method 38. 05 46. 97 38. 40 37. 32
88
第 3 期 周志芳等: 截面尺寸、加载方式和指接形式对落叶松大尺寸结构指接材抗弯性能的影响
3 结论
研究了落叶松大尺寸结构指接材的抗弯性能
(抗弯强度和抗弯弹性模量)，载荷的加载模式为平
面加载和侧面加载，结构指接材的指接形式为 H 形
和 V 形，结构指接材的截面尺寸为 40 mm × 90 mm
和40 mm × 140 mm。采用两独立样本 t 检验法，分
别比较同等试验条件下不同截面尺寸、不同加载方
式和不同指接形式对抗弯强度和抗弯弹性模量的影
响，得出结论如下:
1) 截面尺寸对 V 形指接侧面抗弯强度和侧面
抗弯弹性模量均有显著影响，即截面尺寸大的
(40 mm × 140 mm)侧面抗弯强度和侧面抗弯弹性
模量也大; 不同加载方式对抗弯强度没有显著影
响，而不同加载方式对截面为 40 mm × 140 mm 的
H 形指接和 V 形指接的抗弯弹性模量有显著影
响，即侧面加载方式测得的抗弯弹性模量数值明
显高于平面加载方式; 不同指接形式对截面 40
mm × 140 mm 平面抗弯强度有显著影响，即截面
40 mm × 140 mm V 形指接的平面抗弯强度高于 H
形指接的平面抗弯强度，不同指接形式对截面 40
mm × 90 mm 侧面抗弯强度和抗弯弹性模量均有显
著影响，即 H 形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性
模量高于 V 形指接的侧面抗弯强度和抗弯弹性
模量。
2) 截面尺寸较大的结构指接材在侧面加载条
件下，其抗弯强度和抗弯弹性模量更易受到试验因
素的影响，而且其强度也只在侧面抗弯时高于截面
尺寸小的试件; 小截面尺寸的结构指接材也是在侧
面加载时抗弯性能受到指接形式的影响，即加载面
见指接齿时抗弯性能较好，建议实际应用中尽量避
免侧面加载的使用方式。
3) 研究结果证明落叶松结构指接材完全可用
作木质工程材料，宽面承载、V 形指接以及适宜的截
面尺寸有利于保证结构指接材的抗弯性能。
4) 根据大尺寸结构指接材抗弯性能检测数据
分别给出参数法和非参数法确定的特征值，当样本
数量小于 28 时，建议采用参数法和非参数法计算的
特征值最低值，当样本数量足够多时，建议用非参数
法确定特征值。
参 考 文 献
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(责任编辑 石红青)
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