木材是非均质的、各向异性的材料，其力学性能取决于作用力与木材纤维的纹理方向。由于树干包括许多同心圆的年轮层次，故在某种程度上近似地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，视木材为正交各向异性体。
木材在物理力学性质方面都具有特别显著的各向异性。顺木纹受力强度最高，横木纹最低。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。木材的拉伸·压缩和弯曲弹性模量大致相等。
小型徽州木结构古民宅的木柱通常选用杉木，多为原木;屋面板、椽、擦条也多为杉木;纤子(楼行栅)、楼板等通常选用马尾松(松树)。房帖采用杉木、马尾松(松树)的都有。杉木和马尾松在我国长江流域中下游以南各省的山区、丘陵广泛分布，生长快，木材积蓄量大，易于就地取材。
杉木的强度
杉木干燥性良好，不翘曲，少开裂，耐腐性强，适宜制作为柱子，利于古民宅的长期使用。
(1)按《木结构设计规范》GB50005-2003针叶树种木材使用的强度等级，杉木属TC11中的A组别，杉木的顺纹抗压强度和抗弯强度分别为10N/mm2 , 11N/mm2。
(2)查《木结构设计手册》，取自安徽歇县坑口和方村的杉木顺纹抗压强度和抗弯强度平均值分别为38. 8 N/mm2 , 74.3N/mm2。又根据《木结构设计规范》GB50005-2003附录C木材强度检验标准，强度等级为TC11的木材，对于承重结构用材，其弦向静曲强度检验结果的最低强度值不得低于44 N/mm2。
(3)综合分析上述数据，本文从偏于安全的角度考虑，按《木结构设计规范》GB50005-2003取值，作为计算依据，即取杉木顺纹抗压强度为10N/mm2，抗弯强度为11N/rnm2。
马尾松的强度
在抗弯强度值和弹性模量值上，马尾松大于杉木，适合制作成梁、朽、楼板等受弯构件，做到物尽其用，扬长避短。
(1)按《木结构设计规范》GB50005-2003第4.2.1条表4.2.1-1针叶树种木材使用的强度等级，马尾松属TC 13中的A组别，马尾松的抗压强度和抗弯强度分别为12N/mm2 , 13N/mm2。
(2)查《木结构设计手册》，取自安徽款县坑口和方村的马尾松顺纹抗压强度和抗弯强度平均值分别为42.5 N/mm2 , 85.4N/mm2。又根据《木结构设计规范》GB50005-2003附录C木材强度检验标准，强度等级为TC13的木材，对于承重结构用材，其弦向静曲强度检验结果的最低强度值不得低于51N/mm2。
(3)综合分析上述数据，本文从偏于安全的角度考虑，按《木结构设计规范》GB50005-2003取值，作为计算依据，即取抗压强度为12N/mm2、抗弯强度=13N/mm2。
杉木、马尾松的弹性常数
将杉木和马尾松两种木材的弹性常数取值相同，并根据马克斯韦尔定理作了部分修改。
关注微信