時光海 原木設計家

            §木屬材料說明§——

壹、       天然木材特性要點——

※對結構用木材影響較大的缺陷為腐朽、蟲蛀、木節、斜紋、裂縫等。

   （一）心材與邊材：

1.木頭在髓心周圍材色較深，含水率較小的部分，稱為心材，在木質部靠近樹皮部分材色較淺，含水率較大者，稱為邊材。

2.心材係邊材老化而成，二者強度幾無差別，但心材的耐腐性較強。

（二）含水率：

1.木材含水率的變化對木材的物理力學性能及腐朽、開裂有相當的影響。

2.木材中水分不斷地隨其周圍表面空氣的相對濕度及溫度的變化而增減。在一定的相對濕度下形成空氣中的蒸汽壓力大於木材摽面水分的蒸汽壓力時，木材向內吸收水分，稱為『吸濕』；反之，則木材中的水分向外蒸發，稱為『解吸』，木材這種特性稱為『吸濕性』。

3.木材在裁切後，依然會與空氣中的水分達成交互的流通平衡，因此，木材在製成戶外設施使用時，需選用良好之護木油，抱持水分蒸散及吸收的平衡，切勿使用封閉毛細孔之油漆塗佈，將造成木材水分含在木材細胞纖維中無法蒸散，最後木材將因此而腐朽。

4.當木材長時間暴露在一定的相對濕度及溫度的空氣中，會達到相對穩定的含水率，即水分的蒸發或吸收趨於停止，這時的含水率，稱為『平衡含水率』。

5.空氣的相對濕度及溫度因地域和季節而異，因此木材的平衡含水率亦隨之有所不同。一般各地的含水率約在10～18﹪之間。

（三）濕脹、乾縮：

1.當木材含水率在纖維飽和點以下變化將引起木材的濕脹或乾縮，濕脹的尺寸變化數值略低於乾縮，由於乾縮會引起開裂和翹曲，對木結構有一定影響，因此一般與開裂及翹曲一同討論。

（四）開裂、翹曲：木材在乾燥過程中開裂的原因，主要有兩種：

1.    一種是弦向的收縮變形受到徑向的約束，沿年輪產生環向拉應力。

2.    第二種是木料外層水分蒸發速度比內層快，當外層的含水率降到纖維飽和點以下，其收縮變形受到內層的阻礙時，亦產生環向拉應力，乾燥速度越快，截面越大，這種現象則越嚴重。

3.    當上述兩種原因產生的拉應力之合超過木材橫紋抗拉強度時，即由外向內發生開裂。

4.    一般皆在徑向分佈的木射線處拉開，所以原木的乾縮裂縫均成輻射分佈，帶髓心的方木其主裂縫發生在寬面上，而位於髓心的兩側。

5.    對於板材來說，因其裁切已破心且一般厚度又小，因此在乾燥過程中，弦、徑兩個方向乾縮率不同不會致使開裂，但若任其自由變形，則將發生翹曲，板材橫向翹曲的方向恰與年輪的弧線相反，離髓心越遠，翹曲的程度就越大。

 貳、       木材選用設計施作要點——

（一）木料選用設計，應先考慮使用環境之相對濕度、日照等環境因數。

（二）環境相對濕度氣候變化大，或日照強烈、環境微氣候變化大者，應選用含水率較低、或乾縮木性穩定者。

（三）室外板料設計時應考慮將厚度增加為3.5～4cm以上，此厚度較能減低紫外線及雨淋造成的扭曲及翹曲變化。

（四）濱海地區或乾濕環境相對差異大者，建議選用木料本身木性穩定、質地細密不易因環境變化之樹種。

（五）木作設計結構用材宜選用耐用年限較長，抗壓、抗彎強度較高者，確保使用安全性及減少維護費用。

（六）為避免木料之開裂影響結構，原木裁切可破心（離心）下料，即可減少弦向開裂，或是選用含水率較低，已充分乾燥之木料，即較不會產生乾縮、翹曲裂縫。

（七）在生態地區設計木料時，木頭為天然產物，木作設施較易融入大自然中，建議選用耐用年限較長且無須防腐者，因防腐劑具毒性且會因下雨而溶入水池、土壤中，造成環境毒害，國外多已禁止使用具毒性之防腐劑。

（八）木材為天然產物，經人工裁切及自然環境氣候影響下，多會於表面產生開裂及裂縫，設計使用時建議選用木性較穩定且於乾燥的環境下施作，將較能減少裂紋產生。

（九）較長之結構跨距設計時，如橋樑、體育館樑柱，可採用膠合集成材，提供較長且較高之結構應力需求。

參、木材缺陷改善設計要點——

（一）增長木材有效使用壽命：

1.  使用耐腐年限較長的樹種（依比較表）。

2.  使用抗壓、抗彎強度較高者，提高木結構搭接安全性。（依比較表）。

3.  將木材以真空高溫高壓灌注防腐劑、延長耐腐年限。

4.  使用大料離心材，木材裁切時使用破心（離心）下料，不使用髓心部分。

5.  木料建構時，不使用破壞木料纖維結構之工法，如撕裂、抽心、挖洞等。

（二）避免開裂、表面裂紋：

1. 木料屬天然製品，裂紋及裂縫在0.5cm之內，不影響結構，屬標準範圍。

2.           使用一級木或含水率較低、已乾燥之木料，即較不會產生乾縮、翹曲裂縫。

3.           木料施作時，採非潮濕、下雨之工期施作。

4.           木料現場庫存，需注意環境相對濕度，避免過於潮濕或日曬、雨淋。

5.           使用品質良好之護木油、減低紫外線對木作設施表面之傷害。

（三）增加結構安全穩定性：

1.涼亭、花架、平台等橫樑搭接不可使用螞蝗釘、鐵釘等直接敲釘，而建議採用螺栓接合（鍍鋅或是不銹鋼製）。

2.樑柱、橫樑搭接切口須準確施作，避面雨水、露水殘存缺口，造成潮濕腐朽。

3.樑柱與地面接觸，建議將基礎提升5～10cm高，避免將木頭同時接觸濕度不同之界面，以免在界面線造成潮濕腐爛。

4.涼亭、花架、平台、棧道之立柱、在台灣海島型氣候高溫多雨，建議使用耐腐性較高、或是木性堅硬穩定可抗潮濕腐朽者。

5.大跨距木作，建議使用膠合集成材，集成材為人工膠合木，可提供更高物理結構力、延火時間，並可避免原木長度不足，斷口搭接時所產生的搭接問題。

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