木结构板材全解析：定义、类型、性能与应用

• 木结构板材(工程木板材)广泛用于住宅办公空间，赋予现代感。工程木指用胶粘剂或其他固定技术将木纤维、单板、板材结合成复合材料的各类衍生木制品。本文将探讨木结构板材以下问题：
  什么是木结构板材？
• 木结构板材应用？
• 工程木性能？
• 木结构板材有哪些类型？
• 工程木优势与局限？

现在深入了解！

什么是木结构板材？

工程木，又称集成材、复合木、人造木、人造板，指用胶粘剂或其他固定剂将木纤维、单板、板材结合成复合材料的各类木材衍生产品。

2018国际住宅规范(IRC)由国际规范委员会(ICC)发布，定义木结构板材为"由单板、木条或木片用防水合成树脂或其他可接受粘结技术粘合而成的板材"。胶合板、定向刨花板(OSB)、复合板属木结构板材。

面板厚度范围几毫米至交叉层压木材(CLT)16英寸(410mm)以上，尺寸从几英寸到64×8英尺(19.5×2.4米)以上。为确保结构性能一致性可预测性，这些产品按精确设计要求工程化、经国家国际标准测试、再生产。

木结构板材应用

通常用制材相同阔叶针叶木制造工程木产品。木纤维颗粒工程木可用锯厂废料木废料，但胶合板、中密度纤维板(MDF)、刨花板单板通常用原木。定向刨花板(OSB)用杨木科树种，常见非结构用材。

木结构板材用于工业产品、商业建筑、住宅建设多种应用。许多建筑项目可用产品替代钢材作梁柱。一类可替代混凝土组件的建材称集成材。未来几十年大规模采用集成材替代钢混于新建中高层项目可助缓解气候变化。

建筑中结构板材应用：

• 地板
• 墙体
• 屋面

地板

普通地板应用最典型木结构板材作基层地板和垫层为23/32英寸厚，24英寸中心间距安装(图10a、10b)。这些面板提供坚固刚性实心表面，各类饰面地板(地毯垫等)可直接铺设，支撑间距24英寸中心或更小。许多应用用双层地板系统：垫层层和结构基层地板层。

墙体

木结构板材防止墙体扭曲变形(地震风荷载)并保持墙体直立(图11、12)。其他情况下墙体护板用纸板、泡沫塑料等材料替代结构板材支撑系统。

屋面

各种防水系统下，木结构板材常作坡屋面和平屋面屋面板。支撑人员、机械设备重量、雪雨重力载荷及成品屋面，同时抵抗强风地震侧向应力。7/16"和15/32"为屋面最常用板厚。桁架典型24"中心间距支撑。建筑规范通常允许低雪载区3/8"薄板用于支撑间距至24"oc屋面。

工程木性能

用木材满足工业物理要求有许多方法，但多在宏观尺度不改变微观结构材料性能。为同时实现高机械强度和可接受成型性会失败。有方法制造既高机械耐久又可成型的木材。

工艺部分脱木素软化天然木材，干燥收缩纤维和导管。最后水"冲击"选择性打开导管。水冲击产生皱褶纤维细胞壁和部分打开毛细管。微观结构使木材可弯曲成型。扫描电镜(SEM)可见可成型木材纤维紧密堆积，部分导管因水冲击工艺部分打开。

工程板材或木材力学性能包括弯曲试验、抗拉强度、抗压强度。

木结构板材类型

• 胶合板
• 密实木
• 纤维板
• 刨花板
• 定向刨花板
• 胶合层压木材
• 层压单板
• 交叉层压木材

胶合板

首个工程木产品常称胶合板，结构木板。交叉层压单板用耐湿强力胶粘剂热压粘合。"交叉定向"即层间切换单板纹理方向，提高双向面板强度刚度。定向刨花板和结构复合板为其他结构木板。

密实木

热压机械压缩木纤维增密3倍制得密实木。预期密度增加成比例提高木材强度刚度。早期研究支持三倍机械强度增加。

纤维板

残留阔叶针叶木转化为木纤维，混合蜡和树脂粘结剂，高温高压成型制得中密度纤维板和高密度纤维板(硬纤维板)。

刨花板

木屑、锯厂刨花、锯末配合合成树脂或其他适用粘结剂压挤制得刨花板。定向刨花板称薄片板、薄板、碎片板，用机制木片强度更高。经济性优于强度外观时刨花板替代普通木材胶合板，因更便宜、密度大、均匀。主要缺点：极易受潮膨胀变色，尤其未刷漆密封时。

定向刨花板

定向刨花板(OSB)木结构板材，由纵向定向矩形木条分层、铺垫成毯、用耐湿热固化胶粘剂粘合。为赋予面板强度刚度，单层可交叉定向。但多数OSB面板单向强度更强。通常面板最强方向与双面最外层木条一致。产品箭头常指示最强方向(高度/最长尺寸)。OSB是大规模连续毯无搭接间隙空腔生产的质量一致实心板材产品。

胶合层压木材

胶合层压木材(glulam)可作水平垂直梁柱用的结构材料。多层规格材用耐湿胶粘剂粘合。也可制成弧形提供广泛设计灵活性。

层压单板

薄木单板大坯料粘合制得层压单板材(LVL)。LVL坯料每层单板纹理平行长方向。结果因机械性能改善尺寸稳定性，提供比标准木材更宽产品宽度深度长度范围。同传统锯材木材结构用途(椽子、过梁、梁、搁栅、边板、立柱、柱子)同属结构复合木材(SCL)家族工程木产品。

交叉层压木材

交叉层压木材(CLT)由木材多层板组成，适应性强耐用。板材相互交叉排列增强刚度强度。长跨度及地板墙面屋面所有组件可用CLT建造。因面板场外预制完成平包交付现场拧装，CLT优势缩短建设周期。

绝缘结构板材

结构绝缘板(SIPs)为膨胀聚苯乙烯(EPS)泡沫芯材夹木结构面板的复合材料。SIPs用于建造屋面、墙体、地板。因节能效用。典型7/16"OSB蒙皮覆盖EPS。SIPs中EPS厚达1英尺，适合寒冷地区。电气管道预留、所有开口形状预切、SIPs工厂预制。地基完成后2-3天可合围护结构。随后像现场建造建筑一样在SIPs内表面贴石膏板。

工程木优势与局限

优势：

• 因人造可按特定应用性能要求制造。源树要求不受树形尺寸(长宽)决定
• 因柔韧多厚度宽度等级耐久分类，结构板材完美适用广泛建筑工业民用项目
• 工程木产品制造最大化木材天然强度刚度。部分产品结构强度超常规木建材、极稳定
• 胶合层压木(glulam)刚度强度超同规格材、强度重量比超钢材
• 部分工程木产品提供更多设计选择不牺牲结构要求
• 工程木板材常规工具基础知识易加工。可接合、铣削、切割、钻孔、胶合、固定。胶合板不失强度可弯曲制曲面。大尺寸面板减少单件搬运安装加速施工
• 木结构板材高效利用木材。可用少用树种、有缺陷木材、小尺寸木材生产
• 木桁架大跨度高强重比灵活性适用各类屋面地板应用
• 工程木称对住宅建筑有结构优势
• 可持续设计倡导者建议用可由小树制造工程木替代需砍大树的大尺寸实体规格材

劣势：

• 比实体木材消耗更多一次能源制造
• 部分产品胶粘剂可能有毒。各树脂释放甲醛入成品常见尿醛胶产品，令人担忧
• 切割处理各种方式可能暴露工人有害化学物质
• 比同等实体木材，部分工程木产品(室内用)可能更弱更易湿度翘曲。因吸水性多数颗粒纤维板不适合户外用

结论

木结构板材护板保持房屋结构韧性，使墙体可绝缘至更高R值，创造承包商负担得起便利的高强度墙体系统。本文讨论了木结构板材上述所有问题，希望您学到很多，欢迎分享。谢谢阅读，再见！