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木材
一、概述
建筑上使用的木材取自于天然树木的树干，它是天然生长的有机高分子材料。木材在房屋建筑中使用十分普遍，既可用做梁、柱、屋架等承重构件，又可用做门窗、地板以及室内装修、装饰材料。木材质量轻而强度高，是强重比较大的材料;同时导热系数小，保温隔热性好，导热和导电性能低;有较高的弹性和韧性，能够承受一定的冲击和振动荷载;触觉效果柔和，具有天然的花纹，容易进行锯、刨、雕刻等加工，是深受人们喜爱的传统的建筑材料之一。
木材最突出的特点是各向异性和吸水变形性。木材在宏观构造上分纵向、径向和弦向，其微观结构为细长的管状细胞沿纵向排列，由于这些结构特点，木材沿不同方向的力学性质和变形率差别很大。同时，由于木材中大量管状细胞的存在，吸收水分的能力特别强，随含水率的变化，木材构件或制品产生较大的涨缩变形，并且各个方向变形量不等，因此木结构物在长期使用过程中将产生变形或翘曲等现象，影响正常使用。木材属于易燃、易腐朽的材料，木结构房屋必须考虑防火、防腐、防蛀等措施。
天然树木分针叶树和阔叶树两大类。针叶树树干通直高大，容易获得较大尺寸的木材，且纹理平顺，材质均匀，木质软，容易加工，所以也称为软木材。针叶树木材自重较小，变形较小，耐腐性较强，是建筑工程用木材的主要原材料。常用的针叶树材种有松树、柏树和杉树等。阔叶树树干通直部分较短，材质较硬，所以也叫做硬木材。阔叶树木材自重较大，强度较高，容易产生涨缩和翘曲变形，容易开裂。但阔叶树中有些树种花纹美观，适合做房屋建筑的内部装修、家具和胶合板等。常用的阔叶树材种有榆木、水曲柳、柞木等。
二、木材的物理和力学性质
木材的物理力学性质包括含水量、湿涨干缩变形、强度等，其中含水量对木材的力学性能影响很大。
(一)含水量
木材的含水量用含水率表示，即木材中所含水分占干燥木材质量的百分比。木材中的水分有两种，即自由水和吸附水。其中，自由水存在于细胞腔和细胞间隙中，吸附水存在于细胞壁内的细纤维之间。由于细胞壁具有一定的厚度和强度，所以细胞腔内的自由水量对木材的形状和尺寸没有太大的影响，只对密度、保存性、燃烧性和干燥性、渗透性等有影响;而吸附水的变化对木材强度及变形性影响极大。当细胞腔内不存在自由水、仅细胞壁内充满吸附水时，木材的含水率称为纤维饱和点。纤维饱和点因树种而异，一般介于23%～31%之间，通常以30%作为木材的纤维饱和点含水率平均值。纤维饱和点是木材含水率影响其强度和湿胀干缩的临界值。
木材中所含的水分多少随大气的温、湿度而异。当将木材长时间置于一定温度和湿度的空气中时，木材就会蒸发水分或吸收水分，直到木材中含有的水分与周围空气的蒸气压相平衡为止，这时的含水率称为平衡含水率。
(二)湿胀干缩变形
木材构件或制品的形状和尺寸随着含水量的变化呈现显著的湿涨干缩变形性，但这种变形性能表现在木材的含水率在纤维饱和点以下。当木材的含水率在纤维饱和点以上时，含水量的变化是自由水量在变化，不会引起木材的变形。而当木材的含水率处于纤维饱和点以下时，含水量的变化则是吸附水在变化，所以随着含水率的增大或减少，木材的体积膨胀或收缩。一般木材的纤维饱和点为30%左右，当含水率大于30%，即在纤维饱和点以上时，随含水率继续增加，各个方向尺寸保持恒定;当含水率小于30%，即在纤维饱和点以下时，随含水率减小，木材沿纵向的变形率为0.1%～0.35%;沿径向的变形率大约为3%～6%，而沿着弦向的变形率最大，为6%～12%。可见，木材的湿涨干缩变形率在各个方向上是不同的，这种各向不均匀的变形特点不仅使木材的体积变化，而且会发生翘曲等不均匀的变形，影响构件的正常使用和装饰效果。
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