木材的抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及剪切强度

木材根据受力状态的不同，有抗拉、抗压、抗弯和抗剪四种强度。由于木材构造的特点，使木材的各种力学性能具有明显的方向性，在顺纹方向（作用力与木材纵向纤维平行的方向）​，木材的抗拉和抗压强度都比横纹方向（作用力与木材纵向纤维垂直的方面）高，所以在工程上应充分利用它们的顺纹强度。

（1）抗压强度。目前，木材广泛应用于受压构件。木材细胞壁丧失稳定性会造成顺纹受压破坏。木材的顺纹抗压强度较高，仅次于顺纹抗拉和抗弯强度，且木材的疵病对其影响较小。工程中常见的柱、桩、斜撑及桁架等承重构件均是顺纹受压。木材横纹抗压强度比顺纹抗压强度低得多，通常只有顺纹抗压强度的10%～20%。当木材横纹受压时，细胞壁发生弹性变形，变形与外力呈正比例变化。当到达比例极限点后，细胞壁开始失稳，细胞腔被压扁，这时会产生较大的变形。所以，木材的横纹抗压强度可以由使用中所限制的变形量来决定，通常取其比例极限作为衡量横纹抗压强度的指标。

（2）抗拉强度。通常木材的各种力学强度中最高的是木材的顺纹抗拉强度，如木材单纤维的抗拉强度可高达80～200MPa。因此顺纹受拉破坏时往往不是纤维被拉断而是纤维间被撕裂。顺纹抗拉强度为顺纹抗压强度的2～3倍。但木材在使用中不可能是单纤维受力，木材的疵病（木节、斜纹、裂缝等）会使木材实际能承受的作用力远远低于单纤维受力。例如当树节断面是受拉试件断面的1/4时，其抗拉强度约为无树节试件抗拉强度的27%。同时，木材受拉杆件的连接处所受到的应力也相当复杂，这样就很难充分利用其顺纹抗拉强度。另外，含水率对木材顺纹抗拉强度的影响不大。由于木纤维之间横向连接处较为薄弱，所以其横纹抗拉强度很小，一般仅为顺纹抗拉强度的1/40～1/10。

（3）抗弯强度。木材受力弯曲时内部应力比较复杂，上部纤维是顺纹受压，下部纤维为顺纹受拉，在水平面中还有剪切应力作用。破坏时，通常是受压区首先达到抗压强度，出现一些微小但不明显的皱纹。然后外力的继续增大，皱纹逐渐增多增大，出现大量的塑性变形。最后当受拉区内纤维达到其抗拉强度时，木纤维出现断裂，且纤维间连接被撕裂，木材发生破坏。木材的抗弯强度很高，为顺纹抗压强度的1.5～2倍，因此，在土木工程中木材多用作受弯构件，如用于桁架、梁、桥梁、地板等。但木节、斜纹等对木材的抗弯强度影响很大，特别是当它们分布在受拉区时尤为显著。

（4）剪切强度。木材的剪切根据作用力与木纤维方向的不同，可以分为顺纹剪切、横纹剪切和横纹切断三种情况，如图11.7所示。顺纹剪切时 [见图10.4（a）​]​，木纤维基本上未破坏，但剪切面上纤维间的连接却发生了破坏。因此，顺纹抗剪强度很小，通常为同一方向抗压强度（顺纹抗压强度）的15%～30%。横纹剪切时 ，剪切面中纤维的横向连接遭到破坏，一般情况下，木材的横纹剪切强度还要低于其顺纹剪强度。横纹切断时 [见图10.4（c）​]​，木纤维被切断，因此，横纹切断强度较大，一般为顺纹剪切强度的4～5倍。

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