《木结构设计标准》

4.2.11 木结构建筑的楼层水平地震力按抗侧力构件的从属面积上重力荷载代表值的比例进行分配时，由于木结构建筑楼面多为单向板，在荷载分配时应特别注意。

4.3.1 本条为强制性条文。本标准和原规范一样只保留荷载分项系数，而将抗力分项系数隐含在强度设计值内。因此，本章所给出的木材强度设计值，应等于木材的强度标准值除以抗力分项系数。但对不同树种的木材，尚需按本标准所划分的强度等级，并参照长期工程实践经验，进行合理的归类，故实际给出的木材强度设计值是经过调整后的，与直接按上述方法算得的数值略有不同。现将本标准在木材分级及其设计指标的确定上所作的考虑扼要介绍如下：
1 木材的强度设计值
主要考虑下列几点：
1) 原规范的考虑是：应使归人每一强度等级的树种木材，其各项受力性质的可靠指标β等于或接近于本标准采用的目标可靠性指标β0。所谓“接近”含义，是指该树种木材的可靠性指标β应满足下列界限值的要求：



《统一标准》取消了不超过±0.25的规定，取β≥β0。
2) 对自然缺陷较多的树种木材，如落叶松、云南松和马尾松等，不能单纯按其可靠性指标进行分级，需根据主要使用地区的意见进行调整，以使其设计指标的取值，与工程实践经验相符。
3) 对同一树种有多个产地试验数据的情况，其设计指标的确定，系采用加权平均值作为该树种的代表值。其“权”数按每个产地的木材蓄积量确定。
根据上述原则确定的强度设计值，可在材料总用量基本不变的前提下，使木构件可靠指标的一致性得到显著改善。
2 木材的弹性模量
“原2003版规范”通过调查研究，曾总结了下列情况：
1) 178种国产木材的试验数据表明，木材的E值不仅与树种有关，而且差异之大不容忽视，以东北落叶松与杨木为例，前者高达12800N/m㎡，而后者仅为7500N/m㎡。
2) 英、美、澳、北欧等国的设计规范，对于木材的E值均按不同树种分别给出。
3) 我国南方地区从长期使用原木檩条的观察中发现，其实际挠度比方木和半圆木为小。原建筑工程部建筑科学研究院的试验数据和湖南省建筑设计院的实测结果证实了这一观察结果。初步分析认为是由于原木的纤维基本完整，在相同的受力条件下，其变形较小的缘故。
4) 原建筑工程部建筑科学研究院对10根木梁在荷载作用下，其木材含水率由饱和变至气干状态所作的挠度实测表明，湿材构件因其初始含水率高、弹性模量低而增大的变形部分，在木材干燥后不能得到恢复。因此，在确定使用湿材作构件的弹性模量时，应考虑含水率的影响，才能保证木构件在使用中的正常工作，这一结论已为四川、云南、新疆等地的调查数据所证实。
根据以上情况，对弹性模量的取值仍按原规范作了如下规定：
1) 区别树种确定其设计值；
2) 原木的弹性模量允许比方木提高15％；
3) 考虑到湿材的变形较大，其弹性模量宜比正常取值降低10％。
本次修订时，结合木结构可靠度课题的调研工作，重新考核了上述规定，认为是符合实际的，因此予以保留。但对木材弹性模量的基本取值，则根据受弯木构件在正常使用极限状态设计条件下可靠度的校准结果作了一些调整。表4.3.1-1中的弹性模量设计值就是根据调整结果给出的。
3 木材横纹承压设计指标fc,90
《木结构设计规范》GBJ 5-73版规范修订组根据各地反映，按我国早期规范设计的垫木和垫板的尺寸偏小，往往在使用中出现变形过大的迹象。为此，原规范修订组曾在四川、福建、湖南、广东、新疆、云南等地进行过调查实测。其结果基本上可以归纳为两种情况：一是因设计不合理所造成的；二是因使用湿材变形增大所导致的。为了验证后一种情况，原西南建筑科学研究院曾以云南松和冷杉做了6组试验。其结果表明，湿材的横纹承压变形不仅较大，而且不能随着木材的干燥和强度的提高而得到恢复。
基于以上结论，对前一种情况，采取了给出合理的计算公式予以解决，见本标准式(7.1.8)；对后一种情况，根据试验结果和四川、内蒙古、云南等地的设计经验，取用一个降低系数(0.9)以考虑湿材对构件变形的影响。
4 增加了进口材的树种和设计指标
目前我国结构用木材主要依靠进口，按照进口木材在工程上应用的相关规定，并由原2003版规范修订组根据新的资料，按我国分级原则，进行了局部调整。本次修订时，增加了日本木材树种和设计指标，以及进口北美地区目测分级方木的强度指标。

4.3.2 有关本条的规定说明以下几点：
1 由于本标准已考虑了干燥缺陷对木材强度的影响，因而本标准表4．3．1-3所给出的设计指标，除横纹承压强度设计值和弹性模量需按木构件制作时的含水率予以区别对待外，其他各项指标对气干材和湿材同样适用，而不必另乘其他折减系数。但应指出的是，本标准作出这一规定还有一个基本假设，即湿材做的构件能在结构未受到全部设计荷载作用之前就已达到气干状态。对于这一假设，只要设计能满足结构的通风要求，是不难实现的。
2 对于截面短边尺寸b≥150mm方木的受弯，以及直接使用原木的受弯和顺纹受压，曾根据有关地区的实践经验和当时设计指标取值的基准，作出了其容许应力可提高1 5％的规定。“原2003版规范”修订时，对强度设计值的取值，改以目标可靠指标为依据，其基准也作了相应的变动。根据重新核算结果，b≥150mm的方木以提高10％较恰当。

4.3.3 考虑到目前的计算技术和计算机（计算器）设备的应用，取消了原条文中的木材斜纹承压强度设计值手工查值图。

4.3.4 本条为强制性条文。本次修订时，根据中国林业科学研究木材工业研究所提供的数据文件“国产杉木与落叶松规格材强度性质”为依据，首次确定了国产规格材强度设计值。国产目测分级规格材强度设计值是采用按可靠度分析结果进行确定。本次主要对国产杉木、兴安岭落叶松规格材的强度设计指标进行了确定。按可靠度分析的具体方法可见本标准第4.3.7条说明。
对于国产树种的机械分级规格材强度设计指标，本次修订时缺少相关实测数据，因此，仍然保留2003版规范的相关规定。

4.3.6 本条为强制性条文。本规定仅适用于层板组合不低于4层的胶合木。
这次修订时，对胶合木构件的强度设计值也按可靠度分析结果进行了确定，胶合木的强度标准值fk和强度变异系数δ1是采用国家标准《胶合木结构技术规范》GB/T 50708 - 2012（以下简称《胶规》）的相关规定。由于本标准按可靠度分析结果确定的胶合木各等级强度设计值与《胶规》有所不同，因此，强度等级用弯曲强度设计值表示就产生了不协调。如《胶规》中同等组合TCT30等级的抗弯强度设计值，本标准修正为27.7N/m㎡，与30N/m㎡不符合。虑到今后胶合木的发展需要，本标准将胶合木各强度等级符号修改为按抗弯强度标准值表示，如《胶规》中同等组合TCT30现改为TCT40，40为该等级的抗弯强度标准值40N/m㎡。

4.3.7 根据现行《统一标准》的规定，对进口木材的强度设计值按可靠度分析结果重新进行了修订。
1 可靠度分析原则及方法
根据《统一标准》规定的，一般工业与民用建筑的木结构安全等级为二级，其结构构件承载力极限状态的可靠度指标β0值不应低于3.2（延性破坏，受弯和受压）或3.7（脆性破坏，受拉）。在规定的目标可靠度β0条件下，抗力分项系数γR除了与变异系数δf有关外，还与荷载组合的种类及其荷载比率ρ（活载/恒载）有关。因此，在可靠度分析时，对荷载组合及荷载比率采用平均或加权平均的方法，是不能满足可靠度要求的。因为，这样总有部分荷载组合或荷载比率的情况下，构件的实际可靠度将低于目标可靠度β0。编制组结合本次可靠度分析结果，多次研究确定了进口木材强度设计值可靠度分析方法和设计值计算方法，并按下列原则进行：
1) 根据可靠度分析结果，确定材料强度的变异系数δf与抗力分项系数γ之间的基准关系曲线。“δf～γR基准曲线”适用于所有结构木材强度设计值的确定。
2) “δf～γR基准曲线”根据可靠度计算分析得到(图2)。该曲线是以“恒载十住宅类楼面荷载”组合中，荷载比率（活/恒）ρ=1．5的曲线为基准线，并用于确定木材的强度设计值指标。对于按此基准曲线计算时，不满足可靠度要求的其他工况和荷载比率，采用强度调整系数进行调整，以保证满足可靠度的要求。
3）根据木材出口国提供其出口的木材强度标准值fk和强度变异系数δf，并按“δf～γR基准曲线”确定该种进口木材的抗力分项系数γR。
4）进口木材的强度设计值fd按下式计算确定，并由本标准主编单位对计算结果作最终核定。
2 功能函数和基本参数
可靠度分析中，采用一阶二次矩的方法编程计算，功能函数和计算统计参数的确定如下：

4.3.10 在对进口木材强度设计值按可靠度分析时，最终采用的“δf～γR基准曲线”是恒载十住宅楼面荷载组合下，ρ=1.5为基本条件。在这种情况下，存在以下情况：
1 对于恒载十住宅楼面荷载、恒载十办公楼面荷载，ρ<1．0时，均偏于不安全，需要对强度设计值按公式(4.3.10)进行调整。
2 “δf～γR基准曲线”与恒载+雪荷载、ρ=1.O相比较，γR住/γR雪=0.8（平均），即不安全-20％，若ρ>1.O更不利。与恒载+风荷载、ρ=1.O相比较，γR住/γR雪=0.83（平均）即不安全-17％，而ρ>1.O时更不利。因此，为了简化，恒载与风或雪荷载组合（当有多种可变荷载与恒荷载组合情况，风荷载或雪荷载作SQ1k）时，强度设计值降低17％，即风荷载或雪荷载起控制作用时强度设计值应乘以0.83的调整系数。由于风荷载为短期荷载作用，这时强度设计值可以适当提高10％；因此，最终风荷载起控制作用时强度设计值调整系数为0.83×1.10 =0.91。
屋面活荷载（或其他活荷载）与雪荷载的作用效应比值应按下列方法判断：

4.3.11 由于在实际使用中，不断有新型的木质结构材或结构构件被研制或生产，为了推广应用这些新材料、新构件，特对其强度值确定方法作出了规定。本条规定主要是针对专业加工企业经过标准化、规模化生产的新材料或新构件。在保证安全可靠的情况下，使其定型合格一批就可在工程中应用一批，并可随着试验数据不断累积，使新材料、新构件的各种力学性能不断完善。

4.3.15 在木屋盖结构中，木檩条挠度偏大一直是使用单位经常反映的问题之一。早期的研究多认为是我国规范对木材弹性模量设计取值不合理所致，为此，在实测和试验基础上，对木材弹性模量设计值作了较全面的修订。以前修订时，借助于概率法，对GBJ 5- 88按正常使用极限状态设计的可靠指标进行校准，校准是在下列工作基础上进行的：
1 用广义的结构构件抗力R和综合荷载效应S这两个相互独立的综合随机变量，对影响正常使用极限状态的各变量进行归纳。
2 假定R、S均服从对数正态分布。
校准采用了下列简化公式：

4.3.16 受压构件长细比限值的规定，主要是为了从构造上采取措施，以避免单纯依靠计算，取值过大而造成刚度不足。对于这个限值，在这几年发布的国外标准中，一般规定都比较宽。例如，美国标准为1 7 3（L0/h≤50）；北欧五国和ISO的标准均为170(次要构件为200)。由于我国尚缺乏这方面的实践经验，有待今后做工作后再考虑。

4.3.17 我国20世纪5 0年代的规范曾参照苏联的规定，将原木直径变化率取为每米1Omm，但由于没有明确标注原木直径时以大头还是小头为准，以致在执行中出现过一些争议。以前修订规范，通过调查实测了解到：我国常用树种的原木，其直径变化率大致在每米9mm～1Omm之间，且习惯上多以小头为准来标注原木的直径。因此，在明确以小头为准的同时，规定了原木直径变化率可按每米9mm采用。这样确定的设计截面的直径，一般偏于安全。

4.3.19 当锯材和规格材采用加压防腐处理时，其强度设计值一般不会改变。如果采用刻痕的方法进行加压防腐处理，由于构件截面受到损伤，因此，构件的强度有一定的降低。本条的强度降低系数值参照美国相关标准确定。
当采用加压防腐处理的锯材和规格材设计木结构建筑时，木构件强度验算和连接设计应符合本标准第5章和第6章的相关规定。

4.3.20 有关木结构中的钢材部分应按现行国家标准《钢结构设计标准》GB 50017的规定采用。只有遇到特殊问题时，才由本标准作出补充规定。

5.1.1 考虑到受拉构件在设计时总是验算有螺孔或齿槽的部位，故将考虑孔槽应力集中影响的应力集中系数，直接包含在木材抗拉强度设计值的数值内，这样不但方便，也不至于漏乘。
计算受拉构件的净截面面积An时，考虑有缺孔木材受拉时有“迂回”破坏的特征（图3），故规定应将分布在150mm长度上的缺孔投影在同一截面上扣除，其所以定为150mm，是考虑到与本标准附录表A.1.1中有关木节的规定相一致。
计算受拉下弦支座节点处的净截面面积An时，应将槽齿和保险螺栓的削弱一并扣除（图4）。

5.1.2、5.1.3 对轴心受压构件的稳定验算，当缺口不在边缘时，构件截面的计算面积An的取值规定说明如下：
根据建筑力学的分析，局部缺孔对构件的临界荷载的影响甚小。按照建筑力学的一般方法，有缺孔构件的临界力为Nhr，可按下式计算：

5.1.2、5.1.3 对轴心受压构件的稳定验算，当缺口不在边缘时，构件截面的计算面积An的取值规定说明如下：
根据建筑力学的分析，局部缺孔对构件的临界荷载的影响甚小。按照建筑力学的一般方法，有缺孔构件的临界力为Nhr，可按下式计算：

5.1.4 本次修订时，考虑到“原2003版规范”规定的轴心受压构件稳定系数φ值计算公式存在下列问题和不足：
1 原公式的稳定系数φ值计算仅适用于方木原木制作的构件，不适用于规格材、胶合木以及其他工程木产品制作的构件。
2 稳定系数的计算与木材抗压强度设计值、弹性模量无关。因此，需要对计算公式进行修改。此次修订，对各国木结构设计规范中稳定系数的计算方法进行了调研和比较分析，在继承我国传统计算方法和特点的基础上，结合现代木产品的特点提出了适用于各类木产品构件的稳定系数统一计算式，并通过试验研究、随机有限元分析和回归分析确定了计算式所含各系数的值。
轴心受压木构件的稳定承载力应按下式表示：
轴心受压木构件有强度破坏和失稳破坏两种失效形式，理论上需要两种设计指标，即强度设计值和临界应力设计值。为简化，设计规范实际采用的稳定承载力表达式为：
各国木结构设计规范对式（10）中有关参数的处理方法不同，使稳定系数的具体表达式也各不相同。我国基于第1类稳定问题，即基于理想压杆稳定理论求解临界力，结果即为欧拉公式表示的临界力（弹塑性阶段用切线模量计算）。认为荷载持续作用时间对木材强度和稳定承载力（本质上是对木材弹性模量的影响）的影响效果相同，即Kcr·DOL＝KDOL，且认为轴心受压木构件强度问题和稳定问题具有相同的抗力分项系数，即γcr·R＝γR。基于这种认识和处理方法，式（10）简化为：
轴心受压构件稳定系数的计算精度比较：

5.2.2 “原200 3版规范”附录L提供了用于计算锯材受弯构件的稳定系数φl，但未给出计算胶合木材和机械分级木材时的稳定系数。本条计算原理与本标准第5.1.4条类似，表9列出了受弯构件侧向稳定系数计算式中各常数针对各类木材的回归分析数值。由于各类木材间回归分析的常数数值差别不大，故取统一的数值，不再区分木材类别。

5.2.3 当截面高宽比的限值和锚固要求符合本条的相应规定时，受弯构件已从构造上满足了侧向稳定的要求。

5.2.4 在一般情况下，受弯木构件的剪切工作对构件强度不起控制作用，设计上往往略去了这方面的验算。由于实际工程情况复杂，且曾发生过因忽略验算木材抗剪强度而导致的事故，因此，还是应当注意对某些受弯构件的抗剪验算，例如：
1 当构件的跨度与截面高度之比很小时；
2 在构件支座附近有大的集中荷载时；
3 当采用胶合工字梁或T形梁时。

5.2.8 本条根据加拿大木结构设计规范086的相关条文制定。调整系数KZcp考虑了木材纹理对局部受压承载力的影响。调整系数KB考虑了特殊情况下局部受压承载力的提高。调整系数KB和KZcp的取值是根据加拿大林产品创新研究院（Lum,1994和1995）的科研成果确定。本条仅适用于目测分级或机械分级规格材。对于工程木产品，调整系数KB和KZcp应由试验确定。

5.2.9 受弯构件的挠度验算，属于按正常使用极限状态的设计。在这种情况下，采用弹性分析方法确定构件的挠度通常是合适的。因此，条文中没有特别指出挠度的计算方法。

5.2.10 早期规范对双向受弯构件的挠度验算未作明确的规定，因而在实际设计中，往往只验算沿截面高度方向的挠度，这是不正确的，应按构件的总挠度进行验算，以保证双向受弯构件（如斜放檩条）的正常工作。

5.3.1 本条虽给出原木和锯材拉弯构件的承载力验算公式，但应指出的是木构件同时承受拉力和弯矩的作用，对木材的工作十分不利，在设计上应尽量采取措施予以避免。例如，在三角形桁架的木下弦中，就可以采取净截面对中的办法，以防止受拉构件的最薄弱部位——有缺口的截面上产生弯矩。

5.3.2 1973年版规范采用的雅辛斯基公式，虽然避免了边缘应力公式在相对偏心率m较小情况下出现的矛盾，但它本身也存在着一些难以克服的缺陷。例如：
1 未考虑轴向力与弯矩共同作用所产生的附加挠度的影响，不能全面反映压弯构件的工作特性。
2 该公式的准确性，很大程度上取决于稳定系数φ的取值。然而φ值却是根据轴心受压构件的试验结果确定的。因此，很难同时满足轴心受压与偏心受压两方面要求。
3 属于单一参数的经验公式结构，对数据拟合的适应性差。
1988年修订规范，由于对φ值公式和木材抗弯、抗压强度设计值的取值方法都作了较大的变动，致使本已很难调整的雅辛斯基公式变得更难以适应新的情况。试算结果表明，与过去设计值相比，其最大偏差可达+12％和-26％。为此，决定改用根据设计经验与试验结果确定的双φ公式验算压弯构件的承载能力，即：

5.3.3 本次修订时，保留了“原2003版规范”对拉弯和压弯构件验算公式，作为原木和锯材的计算公式。对于胶合木材的拉弯和压弯构件参照现行国家标准《胶合木结构技术规范》GB/T 50708的规定验算。