表3.3-2 受拉构件的容许长细比注：1.承受静力荷载的结构中，可仅计算受拉构件在竖向平面内的长细比。......
2025-09-30
木结构构件的计算方法
【摘要】：表4.9-5 不同设计使用年限时木材强度设计值和弹性模量的调整系数2.轴心受拉构件的承载力，应按下式验算式中 ft——木材顺纹抗拉强度设计值；N——轴心受拉构件拉力设计值；An——受拉构件的净截面面积，计算An时应扣除分布在150mm长度上的缺孔投影面积。验算挠度和稳定时，可取构件的中央截面，验算抗弯强度时，可取最大弯矩处的截面。表4.9-7 受弯构件挠度限值注：l为受弯构件的计算跨度。
1.材料的强度设计值和调整系数
（1）树种的强度等级 普通木结构用木材，其树种的强度等级可按表4.9-1（《木规》[2]表4.2.1-1）和表4.9-2（《木规》表4.2.1-2）采用。
表4.9-1 针叶树种木材适用的强度等级
表4.9-2 阔叶树种木材适用的强度等级
（2）木材的强度设计值和弹性模量，可按表4.9-3（《木规》表4.2.1-3）采用。
表4.9-3 木材的强度设计值和弹性模量 （单位：N/mm2）
注：计算木构件端部（如接头处）的拉力螺栓垫板时，木材横纹承压强度设计值应按“局部表面和齿面”一栏的数值采用。
（3）强度设计值调整
1）不同使用条件下的调整，具体见表4.9-4（《木规》表4.2.1-4）。
表4.9-4 不同使用条件下木材强度设计值和弹性模量的调整系数
注：1.当仅有恒荷载或恒荷载产生的内力超过全部荷载所产生的内力的80%时，应单独以恒荷载进行验算。
2.当若干条件同时出现时，表列各系数应连乘。
2）不同使用年限下的调整，具体见表4.9-5（《木规》表4.2.1-5）。
3）当采用原木时，若验算部位未经切削，其顺纹抗压、抗弯强度设计值和弹性模量可提高15%。
4）当构件矩形截面的短边尺寸不小于150mm，其强度设计值可提高10%。
5）当采用湿材时，各种木材的横纹承压强度设计值和弹性模量以及落叶松木材的抗弯强度设计值宜降低10%。
表4.9-5 不同设计使用年限时木材强度设计值和弹性模量的调整系数
2.轴心受拉构件的承载力，应按下式验算（《木规》第5.1.1条）
式中 ft——木材顺纹抗拉强度设计值（N/mm2）；
N——轴心受拉构件拉力设计值（N）；
An——受拉构件的净截面面积（mm2），计算An时应扣除分布在150mm长度上的缺孔投影面积。
3.轴心受压构件
（1）构件的长细比 构件长细比无论其截面上是否有缺口，均按下式计算（《木规》第5.1.5条）：
式中 l0——受压构件的计算长度（mm）；
i——构件截面的回转半径（mm）；
I——构件的全截面惯性矩（mm4）；
A——构件的全截面面积（mm2）。
受压构件的计算长度，应按实际长度乘以下列系数：
两端铰接 1.0
一端固定，一端自由 2.0
一端固定，一端铰接 0.8
验算桁架受压构件的稳定时，其计算长度当在平面内考虑时，可取节点中心间距；当在平面外考虑时，屋架上弦取锚固檩条间的距离，腹杆取节点中心的距离，在杆系拱、框架及类似结构中的受压下弦，取侧向支撑点间的距离。
受压构件长细比不应超过表4.9-6（《木规》表4.2.9）的限值。
表4.9-6 受压构件长细比限值
（2）压杆的承载力应按下式验算（《木规》第5.1.2条）
按强度验算
按稳定验算
式中 fc——木材顺纹抗压强度设计值（N/mm2）；
N——轴心受压构件压力设计值（N）；
An——受压构件的净截面面积（mm2）；
A0——受压构件截面的计算面积（mm2），按稳定验算时受压构件截面的计算面积，应按下列规定采用：
当无缺口时，取A0=A（A为受压构件的全截面面积（mm2））；
当缺口不在边缘时（图4.9-1a），取A0=0.9A；
当缺口在边缘且为对称时（图4.9-1b），取A0=An；
当缺口在边缘但不对称时（图4.9-1c），应按偏心受压构件计算；
验算稳定时，螺栓孔可不作为缺口考虑。
φ——轴心受压构件稳定系数，应根据不同树种的强度等级按下列公式计算：
1）树种强度等级为TC17、TC15及TB20：
当λ≤75时
图4.9-1 受压构件缺口
当λ＞75时
2）树种强度等级为TC13、TC11、TB17、TB15、TB13及TB11：
当λ≤91时 
当λ＞91时 
式中 λ——构件的长细比。
轴心受压构件稳定系数亦可根据不同的树种强度等级与木构件的长细比从《木规》附录K的附表中查得。
当构件为原木时，原木构件沿其长度的直径变化率，可按每米9mm（或当地经验数值）采用。验算挠度和稳定时，可取构件的中央截面，验算抗弯强度时，可取最大弯矩处的截面。标注原木直径时，应以小头为准。
【例4.9-1】 一粗皮落叶松（TC17）制作的轴心受压杆件，截面b×h=100mm×100mm，其计算长度为3000mm，杆间中部有一个30mm×100mm矩形通孔，如图4.9-2所示。该受压杆件处于露天环境，安全等级为三级，设计使用年限为25年。
【例4.9-1a】 试问，当按强度验算时，该杆件的承载力是多少？
解答：
fc=16×0.9×1.05MPa=15.12MPa
An=（100×100-100×30）mm2=7000mm2
fcAn=15.12×7000N=105.84kN(https://www.chuimin.cn)
图4.9-2 压杆尺寸
【例4.9-1b】 已知杆件全截面回转半径i=28.87mm。试问，当按稳定验算时，该杆件的承载力是多少？
解答：
4.受弯构件
（1）单向受弯构件的计算
1）受弯构件的抗弯承载能力，应按下式验算（《木规》第5.2.1条）：
式中 fm——木材抗弯强度设计值（N/mm2）；
M——受弯构件弯矩设计值（N·mm）；
Wn——受弯构件的净截面抵抗矩（mm3）。
当需验算受弯构件的侧向稳定时，应按《木规》附录L的规定计算。
2）受弯构件的抗剪承载能力，应按下式验算《木规》第5.2.2条：
式中 fv——木材顺纹抗剪强度设计值（N/mm2）；
V——受弯构件剪力设计值（N），当荷载作用在梁顶面时，可不考虑在距离支座等于梁截面高度的范围内的所有荷载的作用；
I——构件的全截面惯性矩（mm4）；
b——构件的截面宽度（mm）；
S——剪切面以上的截面面积对中性轴的面积矩（mm3）。
3）受弯构件的挠度，应按下式验算（《木规》第5.2.6条）：
w≤[w] （4.9-12）
式中 [w]——受弯构件的挠度限值（mm），按表4.9-7采用；
w——构件按荷载效应的标准组合计算的挠度（mm）。
表4.9-7 受弯构件挠度限值
注：l为受弯构件的计算跨度。
（2）双向受弯构件的计算 双向受弯构件，应按下列公式验算（《木规》第5.2.7条）：
1）按承载能力验算
σmx+σmy≤fm （4.9-13）
2）按挠度验算
式中 σmx、σmy——对构件截面x轴、y轴的弯曲应力设计值（N/mm2）；
wx、wy——荷载效应的标准组合计算对构件截面x轴、y轴方向的挠度（mm）。
对构件截面x轴、y轴的弯曲应力设计值，按下列公式计算：
式中 Mx、My——对构件截面x轴、y轴产生的弯矩设计值（N·mm）；
Wnx、Wny——构件截面沿x轴、y轴的净截面抵抗矩（mm3）。
（3）偏心受拉构件的计算 拉弯构件的承载能力，应按下式验算（《木规》第5.3.1条）：
式中 N、M——轴向拉力设计值（N）、弯矩设计值（N·mm）；
An、Wn——构件净截面面积（mm2）、净截面抵抗矩（mm3）；
ft、fm——木材顺纹抗拉强度设计值、抗弯强度设计值（N/mm2）。
（4）偏心受压构件的计算
1）压弯构件及偏心受压构件的承载能力，应按下列公式验算（《木规》第5.3.2条）：
按强度验算
M=Ne0+M0 （4.9-19）
按稳定验算
式中 φ、A0——轴心受压构件的稳定系数、计算面积；
φm——考虑轴向力和初始弯矩共同作用的折减系数；
N——轴向压力设计值（N）；
M0——横向荷载作用下跨中最大初始弯矩设计值（N·mm）；
e0——构件的初始偏心矩（mm）；
fc、fm——考虑调整系数后的木材顺纹抗压强度设计值、抗弯强度设计值（N/mm2）。
2）当需验算压弯构件或偏心受压构件弯矩作用平面外的侧向稳定性时，应按下式验算（《木规》第5.3.3条）：
式中 φy——轴心压杆在垂直于弯矩作用平面y—y方向按长细比λy确定的轴心压杆稳定系数；
φl——受弯构件的侧向稳定系数；
N、M——轴向压力设计值（N）、弯曲平面内的弯矩设计值（N·mm）；
W——构件全截面抵抗矩（mm3）。
受弯构件侧向稳定按下式验算（《木规》附录L）：
式中 fm——木材抗弯强度设计值（N/mm2）；
M——构件在荷载设计值作用下的弯矩（N·mm）；
W——受弯构件的全截面抵抗矩（mm2）；
φl——受弯构件的侧向稳定系数。
当受弯构件的两个支点处设有防止其侧向位移和侧倾的侧向支撑，并且截面的最大高度对其截面宽度之比不超过下列数值时，侧向稳定系数φl取等于1：
h/b=4，未设有中间的侧向支撑；
h/b=5，在受压弯构件长度上由类似檩条等构件作为侧向支撑；
h/b=6.5，受压边缘直接固定在密铺板上或间距不大于600mm的搁栅上；
h/b=7.5，受压边缘直接固定在密铺板上或间距不大于600mm的搁栅上，并且受弯构件之间安装有横隔板，其间隔不超过受弯构件截面高度的8倍；
h/b=9，受弯构件的上下边缘在长度方向上都被固定。
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