木结构材料与设计基础 谢力生 pdf epub mobi txt 电子书 下载 2025

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谢力生 著

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• 建筑工程
• 木结构设计基础
• 谢力生
• 教材
• 木构筑物

店铺： 北京群洲文化专营店

出版社： 科学出版社

ISBN：9787030366511

商品编码：29330013866

包装：平装

出版时间：2013-03-01

基本信息

书名：木结构材料与设计基础

定价：80.00元

作者：谢力生

出版社：科学出版社

出版日期：2013-03-01

ISBN：9787030366511

字数：

页码：

版次：1

装帧：平装

开本：16开

商品重量：0.477kg

编辑推荐

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内容提要

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《木结构材料与设计基础》以木材和木质材料的特性为主线，汲取以日本为主的外有关木结构材料与设计的研究成果，结合国家现行有关木结构的设计、施工和试验标准，对木质住宅的结构设计，强度性能，防腐、防虫、防火及防劣化等维护设计和温度、湿度、感觉与声音等室内环境设计进行论述，重点阐述木材和木质材料的特性与木结构强度、维护和环境设计的关系。全书共4章，分别为木材与木质材料、木质住宅的结构与强度性能、木材防护与木质住宅的耐久性和木质住宅的可居性。
《木结构材料与设计基础》可作为木结构建筑领域工程技术人员、土木工程专业木结构建筑方向师生参考用书，也可作为木材科学与工程专业木结构材料与工程方向的教材使用。

目录

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作者介绍

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文摘

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序言

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木结构材料与设计基础 一、木材的天然属性与基本特性 木材，作为一种古老而又充满活力的建筑材料，其独特之处在于其天然的生长属性赋予了其与众不同的物理、力学和化学特性。这种“生命”的痕迹，使其在性能表现上与钢筋混凝土等工业材料截然不同，也正因如此，深入理解木材的天然属性，是掌握木结构设计的基础。 1. 树种的差异化： 并非所有木材都生而平等。不同树种，在生长环境、细胞结构、密度、纹理、颜色等诸多方面存在显著差异，这些差异直接决定了其作为结构材料的适用性。例如，硬木（如橡木、胡桃木）通常比软木（如松木、杉木）密度更高，强度更大，耐腐蚀性也更强，因此常用于承重构件或对耐久性要求较高的部位。而软木则因其易于加工、质轻等特点，在非承重构件或装修中应用更为广泛。了解不同树种的性能特点，如同了解不同工人的特长，才能将其用在最恰当的位置。 2. 细胞结构与微观表现： 木材的微观世界，由无数相互连接的细胞组成，这些细胞的排列方式、大小、厚度以及细胞壁的成分（如纤维素、半纤维素、木质素）共同决定了木材的宏观性能。细胞的走向，即木材的纹理，对受力方向上的强度和弹性模量有着决定性的影响。顺纹抗拉强度通常远高于横纹抗拉强度，顺纹抗压强度也优于横纹抗压强度。此外，细胞壁的吸湿性是木材最显著的物理特性之一，它直接导致了木材的“呼吸”——湿胀干缩，这是设计中必须考虑的关键因素。 3. 物理性能： 密度与比重： 密度是衡量木材单位体积重量的指标，直接影响其强度和承载能力。比重则是在一定湿度条件下，木材与水的密度比。高密度通常意味着更高的强度，但同时也可能带来更高的成本和加工难度。 含水率： 木材中水分的含量是影响其尺寸稳定性、强度、耐久性和加工性的关键因素。新鲜砍伐的木材含水率可高达50%甚至更高，通过干燥处理，可将其含水率降低至15%-20%（使用期）或更低（家具、地板等）。含水率的变化直接导致木材的尺寸变化（湿胀干缩），这是设计中需要通过构造措施来控制的。 热学与声学特性： 木材具有良好的保温隔热性能，其导热系数较低，因此常用于建筑外墙和屋顶，能够有效减少室内热量散失。同时，木材也是一种优良的吸音材料，能够有效改善室内声学环境。 4. 力学性能： 强度： 包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、抗剪强度和抗劈强度。木材在顺纹方向的强度远高于横纹方向。例如，松木的顺纹抗拉强度可能达到100 MPa以上，而横纹抗拉强度仅有0.5 MPa左右。设计时必须充分利用木材的顺纹强度优势。 弹性模量： 表征材料抵抗弹性变形的能力。木材的弹性模量也显著受纹理方向影响。顺纹方向的弹性模量较大，意味着在受力时变形较小，稳定性更好。 硬度： 指木材抵抗表面压痕或划伤的能力，通常通过Janka硬度试验来衡量。硬度与木材密度和细胞壁厚度有关。 耐久性： 指木材抵抗生物侵蚀（如腐朽菌、蛀虫）和自然因素（如紫外线、湿度变化）的能力。木材的天然耐久性因树种而异，一些树种（如雪松、柚木）具有较高的天然抗腐性。此外，通过防腐处理可以显著提高木材的耐久性。 5. 化学成分： 木材的主要化学成分为纤维素、半纤维素和木质素。纤维素是其骨架，赋予强度；木质素则起粘合作用，赋予刚性。这些成分的比例和排列方式，以及木材中存在的其他提取物（如油脂、树脂），也影响其性能。例如，某些提取物具有天然的防腐和防虫作用。 二、木材的加工与处理 天然木材在被用于结构设计之前，需要经过一系列的加工和处理，以满足强度、耐久性、尺寸稳定性以及美学要求。 1. 采伐与原木处理： 采伐后的原木需要及时进行去皮、防腐（如浸渍防腐剂）等初步处理，以防止早期腐朽和虫蛀。 2. 锯材与规格化： 原木通过锯切加工成各种规格的锯材。锯材的质量直接影响到后续的设计和施工。根据用途和性能要求，锯材会进行分级（如按强度分级），以确保其设计值的准确性。 3. 干燥处理： 这是木材加工中最关键的步骤之一。通过窑干或自然风干，可以将木材的含水率降至适宜的水平。干燥不仅能提高木材的强度和稳定性，减少尺寸变化，还能杀死木材中的微生物，提高其耐久性。窑干能够更有效地控制干燥速率和最终含水率，但能耗较高。 4. 防腐处理： 对于暴露在潮湿环境或容易遭受生物侵蚀的木材构件，必须进行防腐处理。常用的防腐剂包括铬砷铜（CCA）、季铵铜（ACQ）等。处理后的木材能够显著延长其使用寿命。 5. 防火处理： 木材属于可燃材料，其防火性能是设计中需要重点考虑的问题。可以通过表面涂覆防火涂料、嵌入防火板或采用阻燃木材等方式来提高木材构件的耐火等级。 6. 表面处理： 包括刨光、砂光、着色、涂饰等。这些处理不仅可以改善木材的外观，使其更加美观，还可以起到一定的保护作用，例如油漆和清漆可以提供防水和防紫外线的功能。 三、木结构的设计原理与方法 木结构设计遵循力学基本原理，但由于木材各向异性和非均匀性，其设计方法与钢、混凝土结构有所不同。 1. 材料性能的取值： 木材的设计强度值并非直接来源于试验结果，而是通过对大量试验数据的统计分析，并考虑一定的安全系数后得到的。这些值通常会考虑木材的等级、含水率、使用年限等因素。结构设计时，需要根据所使用的具体木材种类和等级，查阅相关规范，选取合适的强度设计值。 2. 受力方向的考量： 木材的力学性能在顺纹和横纹方向上差异巨大。因此，在设计时，必须充分考虑构件的受力方向，尽量使主要受力方向与木材纹理方向一致，以最大限度地发挥木材的强度优势。例如，梁的设计应使受弯时，木材的受拉侧纹理顺直，受压侧也顺直。 3. 构件的承载能力计算： 抗拉和抗压构件： 例如拉杆、压杆。计算时主要考虑木材顺纹抗拉或抗压强度，并结合构件的截面积。对于压杆，还需要考虑稳定性（长细比）。 梁的设计： 梁的设计主要关注抗弯和抗剪。抗弯承载能力取决于木材的抗弯强度和截面惯性矩；抗剪承载能力则取决于木材的抗剪强度和截面剪切面积。此外，梁的挠度（变形）也是设计中需要控制的重要指标，以保证结构的正常使用。 连接的设计： 木结构中，构件之间的连接至关重要。连接的设计直接影响整个结构的整体性和可靠性。连接方式多种多样，包括榫卯连接、钉连接、螺栓连接、金属连接件等。连接的承载能力、耐久性和耗能能力都需要详细计算和评估。 4. 荷载的考量： 与其他结构类型一样，木结构也需要考虑恒荷载（结构自重）、活荷载（使用荷载、人群）、风荷载、雪荷载、地震荷载等。根据不同荷载的组合，计算构件的内力（弯矩、剪力、轴力）和变形，并与构件的承载能力进行对比，确保结构安全。 5. 稳定性设计： 对于细长的构件（如柱、梁），需要考虑其在受压或受弯时的失稳问题。通过验算构件的长细比、稳定性系数等，确保其具有足够的稳定性。 6. 变形与挠度控制： 木结构的弹性模量相对较低，变形可能比钢筋混凝土结构更显著。设计时需要严格控制构件的挠度，以满足使用功能的要求，避免对其他构件或装饰造成不利影响。 7. 尺寸稳定性与连接细节： 由于木材的湿胀干缩特性，在设计中需要采取措施来适应其尺寸变化。例如，在连接处留有适当的间隙，使用具有一定弹性的连接件，或者采用能够适应变形的节点构造。 四、木结构的类型与应用 木结构因其独特的优点，在建筑领域有着广泛的应用，并发展出多种结构形式。 1. 传统木结构： 如中国的抬梁式、穿斗式，以及欧洲的木框架结构。这些结构形式多采用榫卯连接，构件之间通过精确的加工咬合在一起，形成坚固且富有艺术感的结构体系。 2. 现代木结构： 轻型木结构（木框架结构）： 这是目前最普遍的应用形式，尤其在北美和欧洲。它主要由木质墙板、楼板和屋顶构件组成，通过钉连接或金属连接件将各个构件连接起来。轻型木结构建造速度快，保温隔热性能好，且具有一定的抗震能力。 胶合木结构（Glued Laminated Timber, Glulam）： 将多层木材通过胶粘剂拼接而成的大尺寸、高强度构件。胶合木具有尺寸大、强度高、不易变形等优点，常用于建造大跨度的梁、柱、拱等结构，如体育馆、教堂、展览中心等。 工程木材（Engineered Wood Products, EWP）： 包括定向刨花板（OSB）、胶合板（Plywood）、中密度纤维板（MDF）、胶合单板（LVL）等。这些产品通过工业化加工，将木材纤维或薄木片重新组合，具有优异的尺寸稳定性、强度和均匀性，广泛应用于墙体、楼板、屋顶板以及结构连接件等。 木-钢混合结构： 将木材的轻质、保温、美观与钢材的高强度、大跨度能力结合起来，形成性能互补的结构体系。 3. 应用领域： 住宅建筑： 从别墅、公寓到高层住宅，轻型木结构和胶合木结构都得到广泛应用。 公共建筑： 学校、医院、图书馆、博物馆、展览中心、体育场馆等，都可以通过现代木结构实现大跨度、灵活的空间设计。 工业与商业建筑： 仓库、厂房、零售商店等。 景观与装饰： 木制景观结构、室内外装饰等。 五、木结构设计的优势与未来发展 木结构作为一种可持续的建筑材料，其优势日益凸显，并在未来的建筑领域扮演着越来越重要的角色。 1. 可持续性与环保： 木材是可再生资源，其生产过程能耗低，碳排放少，甚至在生长过程中能够吸收二氧化碳。与钢筋混凝土等材料相比，木材对环境的影响更小。 2. 轻质高强： 相较于同等强度的钢筋混凝土，木材的密度更低，但其比强度（强度与密度的比值）很高，尤其是在顺纹受力时。轻质的结构对地基要求较低，也便于运输和安装。 3. 良好的保温隔热性能： 木材的导热系数低，能够有效减少建筑的能耗，提高居住舒适度。 4. 优良的抗震性能： 木结构具有良好的韧性和一定的耗能能力，在地震中表现出色，能够有效抵抗地震力的作用。 5. 快速建造与灵活性： 现代木结构体系，尤其是轻型木结构，可以通过预制构件实现快速建造，缩短工期。同时，木结构也便于改造和拆卸。 6. 美学价值： 木材天然的纹理和色泽，赋予了建筑独特的温暖和自然之美，能够营造舒适宜人的空间氛围。 未来发展趋势： 随着对可持续建筑和绿色建筑的日益重视，木结构的应用将更加广泛。新型工程木材的研发、木结构设计软件的进步、以及与BIM（建筑信息模型）技术的深度融合，将进一步推动木结构向更高效、更安全、更智能的方向发展。同时，对木材的防火、防潮等性能的进一步提升，以及标准化、模块化建造技术的成熟，也将为木结构在更广泛领域的应用奠定基础。 总而言之，木结构材料与设计基础，是理解和运用这一古老而又充满潜力的建筑材料的关键。深入掌握木材的天然属性、加工处理工艺以及现代设计原理，能够让我们更好地利用木材的优势，创造出安全、美观、环保且可持续的建筑作品。

评分☆☆☆☆☆

最近我一直在关注木结构建筑的发展，特别是其在现代建筑设计中的应用。这本书的出现，似乎正是我所需要的。我比较想了解的是，书中是否会介绍一些经典的木结构建筑案例，并通过对这些案例的剖析，来讲解木结构设计中的一些关键技术和理念？例如，大跨度木结构屋顶的设计，复杂节点构造的处理，以及如何通过巧妙的设计实现木结构的艺术美感和功能性。此外，关于木结构在不同气候条件下的适应性，以及如何处理木材的防潮、防腐、防虫等问题，也是我非常关心的。书中是否会提供一些实用的防护措施和技术建议？我很期待能够从这本书中学习到一些前沿的木结构设计理念和技术，并将其应用到我的实际工作中。

评分☆☆☆☆☆

这本书的书名让我眼前一亮，"木结构材料与设计基础"，听起来就很扎实，非常适合我这种想要系统学习木结构知识的初学者。我比较关心的是，书中对于木材作为一种可持续建筑材料的优势和劣势是否会有客观的论述？毕竟，在当前倡导绿色建筑的时代，了解木材在环保、节能、碳封存等方面的表现是很有意义的。此外，关于木结构的设计规范和标准，书中是否会引用国内外的相关标准，并进行详细的解读？例如，在荷载的取值、构件的截面设计、变形控制以及稳定性验算等方面，是否有具体的计算方法和案例演示？我非常希望这本书能够提供一套完整的设计流程，让读者能够循序渐进地掌握木结构的设计方法。对于那些需要进行木结构改造或加固的项目，书中是否会涉及相关的设计原则和技术要点？我对此非常好奇，因为在实际工程中，这方面的内容往往非常实用。

评分☆☆☆☆☆

一本厚重的书，拿在手里就感觉分量十足，翻开扉页，熟悉的作者名字映入眼帘，这让我对接下来的阅读充满期待。从目录上看，它似乎涵盖了木结构材料的方方面面，从最基础的树木生长、木材特性，到各种木材的加工、防腐、防火处理，再到木材在不同结构形式中的应用，例如梁、柱、墙、板等等。我尤其关注其中关于木材力学性能的章节，这对于理解木结构设计至关重要。书中是否会详细阐述不同树种的力学指标，如抗压、抗拉、抗弯强度，以及这些指标如何受到含水率、缺陷、应力分布等因素的影响？另外，对于连接节点的设计，也就是木结构中的“关节”，也是我非常感兴趣的部分。不同类型的连接方式，如榫卯、螺栓、钉连接，它们的受力机理、构造要求以及优缺点，书中是否会有深入的探讨和实例分析？我对目前市面上关于木结构设计的书籍了解不多，希望这本书能提供一个全面且深入的视角，填补我在这方面的知识空白。

评分☆☆☆☆☆

这本《木结构材料与设计基础》给我一种循序渐进、深入浅出的感觉。我特别想知道，书中在讲解木材的力学性能时，是否会结合一些实验数据和理论分析，让读者能够更深刻地理解木材的内在规律？例如，纤维方向、纹理、节子等对木材强度影响的机理。对于木结构的设计，我比较关心的是，书中是否会讲解如何进行结构整体的稳定性分析，包括整体屈曲、局部屈曲等问题？在承重体系的布置上，是否有关于不同受力模式下木结构体系的优缺点分析？我希望这本书能够帮助我建立起一个清晰的设计思维框架，从而能够独立地完成一些基本的木结构设计任务。此外，书中是否会涉及一些木结构连接的可靠性分析，以及如何通过设计来提高连接的承载能力和耐久性？

评分☆☆☆☆☆

这是一本充满潜力的书籍，从书名来看，它似乎致力于为读者构建一个坚实的木结构设计基础。我个人对于木结构中的一些细节处理非常感兴趣。比如，梁、柱、节点等关键构件的细部构造，书中是否会提供详细的图纸和说明？在实际施工中，这些细部构造往往直接影响着结构的承载能力和使用寿命。另外，关于木结构防火性能的提升，以及如何通过设计和材料选择来提高木结构的耐火等级，也是我比较关注的方面。书中是否会介绍一些防火涂料、防火板等材料的应用，以及相关的设计要求？我还希望了解，在进行木结构设计时，如何考虑到施工的便捷性和经济性，并提出一些优化方案。总而言之，我希望这本书能够兼具理论深度和实践指导意义。