中国木结构建筑是我国璀璨历史文化的重要组成部分,北京的紫禁城、云南的丽江古城、山东的曲阜孔府、山西的平遥古城等规模宏大、闻名于世。木结构建筑具有低碳、冬暖夏凉、适宜居住、节能保温、抗震性能好的特点,也可以实现工厂预制、装配式施工。除此之外,它在使用过后可以进行拆解,且固体废物易回收、垃圾处理价格低廉,是名副其实的绿色建筑。温室效应、农房改造、可持续发展及世界宜居需求为选择木材作为结构材料提供了契机。随着城镇化进程加快,制定和实施各种规模的低碳建筑解决方案十分必要。多高层木结构建筑不仅可以减少温室气体排放,还能满足城市密集人口对住房的需求,是城市开发的重要策略之一。大力发展木结构建筑,符合当下中国政府提出的绿色发展理念。现代木结构建筑与传统木结构建筑相互借鉴,协同发展。现代木结构建筑既保留了传统木结构建筑的优点,又结合当代先进预应力技术、金属连接技术等,突破原生木材的尺寸和长度限制,实现大跨度建造。《木结构设计规范》中,木结构包括普通木结构、胶合木结构与轻型木结构。其中,普通木结构常见于景观设计和公共建筑中,不仅庄严肃穆,而且造型美观;胶合木结构利用其优良的力学性能和加工性能,建造学校、会所、别墅、工业建筑、大跨度商业建筑,利用其优良的防腐性能,建造体育馆和化学加工车间等,除大型公共建筑外,胶合木结构住宅也得到推广;轻型木结构多应用于低层住宅,少数应用于商业及公用建筑中。本文简单介绍了木结构设计方法的发展史以及国际现行的四种主要设计方法,即以概率理论为基础的极限状态设计方法MFLSD、荷载和抗力系数设计法LRFD、容许应力设计法ASD和全概率设计方法,并简述了每种方法的优缺点。木结构建筑以人工林为主要原料,过度砍伐树木将造成森林资源锐减、质量下降和分布不均,进而带来土地荒漠化、水土流失、水资源短缺、物种减少等二次伤害,沙尘暴等自然灾害频发降低人类生活质量,甚至威胁人类健康。保护森林资源即保护人类,摒弃木材消耗,寻找代木材料迫在眉睫。为减轻木资源供应压力,以非木质材为原料的非木质人造板得到大力推广。在以前,农业剩余物秸秆只能就地焚烧、饲养牲畜,将其应用于人造板生产后,可以避免木质人造板甲醛超标,且获取原材料不受区域、种类的限制。与木材相比,竹材的抗冲击、抗挤压和耐磨损性能更好,可以作为结构材使用。张华刚教授提出了一种新型类木材料,其原材料由植物纤维和氧化镁混合料、氯化镁溶液、及可溶性硫酸盐和磷酸盐制备的添加剂溶液、分析纯酒石酸防爆添加剂组成,拌和后,在模具内经高压静置固化成形。它具有较好的防火性能和防水性能,基于植物纤维类人造材料具有一定的力学性能指标,以草类纤维为主制作人造材料并用于建筑结构。类木框架结构、类木空心墙体结构、类木双向空心楼盖结构、类木板式楼梯以及类木双梁梁式楼梯结构均以植物纤维或木屑为主要原材料,原材料具有良好的密实度和可塑性,保证了构件的防火性能和防腐性能,原材料来源广,可促使农作物废料的资源化利用,且不消耗森林资源,利于生态环境保护。新型类木结构的连接形式以专用连接件为主,保证了类木框架结构中节点刚性连接、框架节点处柱的接长及空心墙体、空心楼盖等的拼装。具有形式多样,传力明确、安全可靠、韧性与紧密性能强、施工便捷的特点。本文开展了类木材料的力学性能试验、类木梁的抗弯性能试验和抗剪试验,通过试验得到以下重要结论:(1)在清材材性试验中,当含水率为18.0%时,相对于抗拉强度而言,材料的抗压强度、抗弯强度和抗弯弹模的离散性较大。其中,抗拉强度为4.7N/mm~2、抗压强度为24.1N/mm~2、抗弯强度为6.9N/mm~2、抗弯弹模为4119N/mm~2。通过材性试设计发现:将现行配合比的类木材料用于建筑承重构件,其观感尺寸稍大于木结构构件,但大体相当于混凝土构件,是工程应用可接受的。(2)在类木梁抗弯试验中,当含水率为17.1%时,类木梁的纯弯弹性模量为4497.027N/mm~2、表观弯曲弹性模量为3630.232N/mm~2、剪切模量为55.698N/mm~2、抗弯强度为4.889N/mm~2、受弯分项系数为1.7、弹性模量设计值为4119N/mm~2,且材料抗弯强度标准值是清材小试样抗弯强度的0.709倍;类木梁试验的极限承载力为3.987kN,略大于理论值,但两者基本吻合。造成此现象的原因主要有两点:1)类木梁抗弯试验过程中,含水率为17.1%略低于材性试验中的含水率18.0%。2)类木梁尺寸较大,较易加工,而清材尺寸偏小,试样质量较构件质量偏低;类木梁破坏的主要原因是受拉侧纤维被拉断而破坏,其破坏属于受拉脆性破坏;在整个破坏过程中,类木梁只经历了弹性阶段;试件机械化程度不高,原料搅拌不均匀,分层现象严重,存在缺陷以及含水率较高,均会降低试件的性能。(3)类木梁抗剪试验在含水率为17.1%、剪跨比为2.3、采用跨中集中力加载法的条件下,试验梁发生弯曲破坏。计算得到类木梁抗剪强度值为0.563N/mm~2,标准差为0.077N/mm~2,变异系数为0.137。此外,含水率过高,类木材的力学性能显著降低。最后,此次试验为今后类木材料的研究提供了可借鉴的地方。