木材榫卯结构力学分析

木材是非均质的、各向异性的材料，树干包括许多同心圆的年轮层次，这赋予木材圆柱对称性。这种对称性体现在木材的许多物理性质上，例如弹性、强度、热传导性能等。早在1928年，普赖斯(Price)就把正交对称原理应用于木材，借以说明木材材性的各向异性。根据树干的解剖构造，它有圆柱对称性。在远离髓心的一定位置取一个小块矩形试件，要求其有一对材面切于年轮，于是这个试件就有三个对称轴:平行于纵向的L轴、平行径向的R轴和平行于弦向的T轴。这三个轴大致是相互垂直的。但这三个方向的弹性常数不同。虽然径向轴在木材中是发散的，而不是平行的，并且L--T面也不是完全的平面，而是略似圆柱面。但经常仍然可以把这三个轴当作相互垂直的弹性对称轴，这样就把正交对称原理引入到了木材上。 木材在物理力学性质方面都具有特别显著的各向异性。顺木纹受力强度高，横木纹低。斜木纹介于两者之间。木材的强度还与取材部位有关，例如树干的根部与梢部、心材与边材、向阳面与背阳面等都有显著差异。此外，无疵病的清材与有疵病(木栉、斜纹、裂缝等)的木材之间差异更大。本文仅讨论清材的力学性质。 木材受拉、受剪时，在极小的相对变形下突然发生破坏的性质称为具有脆性破坏性质;相反，木材受压、受弯破坏时，具有较大的不可恢复的塑性变形性质。木材顺纹受力时，受压强度比受拉强度低。

木结构糟朽的修复方法

糟朽就是腐烂的意思，木结构经过历史的风霜都会变坏，区别就是程度的大小，文章列举对木屋架端节点、梁端、柱子的修复方法，都是干货简单实用。 木结构修复 木屋架端节点糟朽 A。若节点处轻度糟朽，则可剔除腐朽的部分，接种新木，后采用螺栓、U型钢板加固。 B。若节点处糟朽严重，则要进行梁头的替换，采用螺栓、钢板进行加固。 梁端糟朽 A。若梁构件上下侧损坏深度总和大于梁高的1/3而不大于梁高的3/5时，应采用钢板对梁进行夹接处理，如图3所示。 B。若夹板加固构造处理有困难时，可采用钢板或槽钢托接的方法，槽钢与木梁连接的受拉螺栓及其垫板均应由相关计算确定。 C。当损坏深度大于梁高的3/5时，则要进行梁头的替换。 柱子糟朽 A。若柱子仅是表层腐朽，且经过验算尚能满足受力要求，可将腐朽部分剔除干净，经防腐处理后，用干燥木材依原样和原尺寸修补整齐，并用耐水性胶粘剂粘接，必要时尚要加设2～3道铁箍。 B。若柱脚腐朽严重，但自柱底面向上未超过柱高的1/4时，宜采用墩接柱脚的方法处理。首先将腐朽部分剔除，再根据剩余部分选择墩接的榫卯式样，如“巴掌榫”等;对其进行对接并使其固定。其中天安门城楼角檐柱即用此法加固，至今未发现问题。