專技高考
114年
[建築師] 建築構造與施工
第 10 題
在挑選木材作為主要結構材料時，下列敘述何者錯誤？
- A 結構用木材應選用乾燥木材，平均含水率在 19%以下
- B 主要構造部分有腐朽疑慮時，應使用耐腐性佳之木材或使用防腐處理材
- C 樹齡 20 年以下的木材較年輕，強度較大且變異性低，適合用來作為主要結構材料
- D 平行纖維方向的抗壓強度較垂直纖維方向的抗壓強度高，為木材的主要支撐強度來源
思路引導 VIP
如果我們比較一株生長快速、組織尚未完全緻密的幼苗，與一棵生長數十年、細胞壁厚實且密集的成熟樹木，就內部的微觀結構而言，哪一種在承受長期重壓時，比較不容易產生扭曲或斷裂的情形？
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恭喜你精準地辨識出選項中的矛盾點！這顯示你對生物材料的物理特性有著相當細膩的觀察。在建築結構選材中，並非「年輕就是本錢」，材料的成熟度與穩定性才是核心。
木材的生理週期與強度表現
選項 (C) 提到的 20 年以下樹木多屬於「幼齡材」（juvenile wood）。在木材物理學中，幼齡材的細胞壁較薄、纖維較短，且其微纖維角度較大，這會直接導致木材的彈性模數低、強度較弱，且在乾燥過程中的收縮變異極大。相較之下，成年後的成熟材在密度與力學表現上更為優異。此外，木材作為各向異性材料，其平行纖維方向的抗壓強度 $f_{c,\parallel}$ 確實顯著優於垂直方向，這也是結構設計時必須遵循的物理原則。
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結構木材挑選準則
💡 結構木材需具備低含水率、高成熟度，並依順紋方向承重。
| 比較維度 | 成熟材 (Mature Wood) | VS | 幼齡材 (Juvenile Wood) |
|---|---|---|---|
| 強度與密度 | 密度高，強度大且穩定 | — | 密度低，強度弱且變異大 |
| 乾縮變形 | 收縮率小，尺寸穩定度高 | — | 收縮率大，易產生翹曲扭轉 |
| 纖維成熟度 | 纖維長，細胞壁厚且木質化完全 | — | 纖維短，木質化程度較低 |
💬結構材應避免使用樹齡過小的幼齡材，應選用性質穩定的成熟材。
