木材在物理力學性質方面都具有特別顯著的各向異性。順木紋受力強度最高，橫木紋最低，斜木紋介於兩者之間。木材的強度還與取材部位有關，例如樹幹的根部與梢部、心材與邊材、向陽面與背陽面等都有顯著的差異。此外，無疵病的清材與有疵病（木節、斜紋、裂縫等）的木材之間差異更大。本節所述的木材力學性質，只涉及清材（沒有疵病的）標準小試件按專門試驗方法確定的力學指標。
一、木材順紋受壓、受拉、受剪和靜力彎曲強度
按照現行國家標準《木材物理力學試驗方法》進行試驗的、標準小試件破壞時的應力，在本節中稱為木材的強度。木材順紋受壓、受拉、受剪和靜力彎曲強度在附錄四表中列出。木材受拉、受剪、在極小的相對變形下突然發生破壞的性質稱為具有脆性破壞性質；相反，木材受壓、受彎破壞前具有較大的、不可恢復的塑性變形性質。
木材順紋受壓強度比受拉低。木材受彎強度則介於二者之間，並一般符合下列關係：
fts
fm fc
fcss
＝ 3 ftss .1 （2.4.1） +1 fcs
式中ft
s 、fcs 、fms 分別為清材標準小試件的順紋受拉、順紋受壓及受彎強度。
二、木材受拉、受壓、受剪及彎曲彈性模量
木材的彈性模量與樹種、木材密度和含水率等因素有關。木材的彎曲彈性模量已列在附錄四中。木材順紋受壓和順紋受拉彈性模量基本相等，部分樹種的試驗數值。木材橫紋彈性模量分為徑向ER和切向ET），他們與木材順紋彈性模量 EL的比值隨木材的樹種不同而不同。當缺乏試驗數據時，可近似取為：
EET ≈0.05 ，
EER ≈ 0.10
LL
各樹種木材的順紋彈性模量EL，當缺乏試驗數據時，可近似地按附錄四中該樹種木材的靜力彎曲彈性模量的數值提高10％作為 EL。
L－縱向；RT－橫切面； R－徑向；LR－徑切面；T－弦向； LT－弦切面。
樹種 產地
彈性模量EL(×103MPa)
順紋受拉 順紋受壓
臭冷杉
落葉松
魚鱗雲杉
紅皮雲杉
紅 松
馬尾松
樟子松
杉 木
木 荷
擬赤楊
東北長白山
東北小興安嶺
東北長白山
東北長白山
東 北
廣 西
東 北
廣 西
福 建
福 建
10.7
16.9
14.7
12.2
10.2
10.6
12.3
10.7
12.8
9.4
11.4
14.2
11.0
9.5
12.3
9.4
木材受剪彈性模量G（也稱剪變模量），隨產生剪切變形的方向不同而不同；GLT表示變形產生在縱向和切向所組成的平面上的剪切模量； GLR表示變形產生在縱向和徑向所組成的面上的剪變模量；GRT表示變形產生在徑向和切向所組成的面上的剪變模量。木材的剪切模量隨樹種、密度的不同而有差異。部分樹種的試驗數據列於。部分樹種木材的剪切模量樹種剪切模量（×103MPa）
GLT GLR
紅皮雲杉
紅 松
馬尾松
杉 木
山 楊
白 樺
柞 櫟
水曲柳
0.6307
0.2866
0.9739
0.2967
0.1827
0.9976
1.2152
0.8439
1.2172
0.7543
1.1705
0.5348
0.9001
1.9310
2.3795
1.4783
註：本表摘自中國林業科學研究報告「木材剪變模量的初步研究」，1964年。當缺乏試驗數據時，木材的剪變模量與順紋彈性模量EL的相對比值，可近似地取為：
GELT ≈ 0.06；
GELR ≈ 0.075；
GERT ≈ 0.018
LL L
三、木材順紋受剪性質
木材順紋受剪具有下列性質：
1）木材受剪破壞是突然發生的，具有脆性破壞的性質。在剪切破壞前，應力與應變之間的關係一般符合正交三向異性材料的彈性變形規律。
2）根據單齒（ hc/h=1/3）剪切的電算應力分析和試驗表明，沿剪切面上剪切應力的分布是不均勻的）。剪切面上的平均剪切應力值 τ與最大剪切應力值τmax之間。平均剪壓力τ與最大剪應力 τmax關係
lv／hC 5 6 7
τ
/τmax
0.608 0.520 0.445
單齒剪切應力
3）剪切面上剪切應力 τxy的分布狀態，隨構件的幾何尺寸（ lv、hc、h）及木材的彈性模量而
不同。根據魚鱗雲杉、hc／h=1／3、hc＝60mm，對不同 lv的單齒剪切電算結果τmax大約發生在距下弦淨截面的 5/6 hc處；當剪面長度 lv
增大時，τmax降低甚微，但 τxy的分布狀態隨之而不同，直到 lv增加到 9hc以上時， τxy的分布狀態幾
乎不再改變。雖然試件的剪面長度lv實際上大於 9hc，但τxy僅分布在 9hc的長度以內，故 9hc這一剪面長度稱為應力分布的最大長度或有效剪切長度。剪切應力τxy沿剪面的分布狀態
4）刻齒深度 hc與構件截面高度h的比值愈大，則木材平均剪切應力 τ與最大剪切應力τmax的比值愈低。因此，減小刻槽深度可以提高木材的平均剪切強度。刻齒深度對木材平均剪切強度的影響
hc/h 1/3 1/4 1/6 1/8
τ
/τmax
0.275 0.313 0.340 0.350
相對值 1.00 1.14 1.24 1.2
註：「相對值」系以hc＝h╱3、lV╱hC＝12時的平均剪切強度作為 100％。
5）受剪面上的著力點處有橫向壓緊力時，平均剪切強度較高；無橫向壓緊力時，由於產生橫紋撕裂現象引起平均剪切強度降低。a） b）剪切面上橫木紋方向的應力 σy
四、木材橫紋承壓的性質
木材橫紋承壓的特點是受力時變形較大、無明顯的破壞特徵，直到木材被壓至很密實之後，荷載還可繼續增加而無法確定其最終的破壞值。因此，一般取比例極限值作為木材橫紋承壓的強
度指標
木材橫紋承壓分為全表面承壓和局部表面承壓。其強度大小決定於承壓面的長度la和非抵承面的自由長度 lc的比值：lc ＝0時，即為全表面承壓，此時強度最低；
lac當ll＝1且la等於或小於試件高度 h時，則為a局部承壓，此時強度最高；若比值lc／la再增加，強度幾乎保持不變。此外，當承壓面位於試件的一端且承壓長度la為試件長度l的 1／3時，
木材橫紋承壓比例極限介於局部表面承壓和全表面承壓之間，一般可取二者的平均值。
五、含水率對木材強度的影響
木材含水率在纖維飽和點以下時，含水率愈高則強度愈低。木材順紋受拉、受壓、受彎及橫紋承壓，可按下列公式將試件含水率為W％時的強度fw換算成含水率為 12％時的強度f12；
f12＝fw[1+α（W-12）
20
木材橫紋承壓式中：
W—— 試驗時試件的含水率（％），一般在 9－15％範圍內；
α—— 含水率換算係數，採用。
含水率換算係數α受力性質公式中代替f12的符號公式（中代替fW的符號α值 適用樹種順紋受壓強度彎曲強度彎曲彈性模量順紋受剪強度順紋受拉強度橫紋全表面承壓比例極限值橫紋局部表面承壓比例極限值橫紋承壓彈性模量
fc12
fm12
E12
fV12
ft12
fc,90,12
fc,90,12
E90,12
fcw
fmw
Ew
fvw
ftw
fc,90,w
fc,90,w
E90,w
0.05
0.04
0.015
0.03
0.015
0.045
0.045
0.055
闊葉樹
一切樹種
一切樹種
一切樹種
木材的彈性模量、順紋受剪等都具有類似性質，亦按公式進行換算。
六、溫度對木材強度的影響
1） 溫度愈高，則木材的強度愈低。強度降低的程度與木材的含水率、溫度值及其延續作用的時間等因素有關。
2） 當溫度不延續作用時，木材受熱的溫度不致改變其化學成分的條件（例如通常的氣候條件），當溫度降低時木材還能恢復其原來的強度。
3） 氣乾材受溫度為66℃延續作用一年或一年以上時，其強度降低到一定程度後即不會再降低，但當溫度降低到正常溫度時，其強度也不會再恢復。
4） 當溫度達到 100℃以上時，木材才會開始分解為組成他的化學元素（碳、氫和氮）。當溫度在40～60℃長期作用時，也會產生緩慢的碳化，促使木材的化學成分逐漸改變。
5） 含水率較大的木材在高溫作用下其強度的降低也較大，特別在高溫作用的頭2～4晝夜時間內，強度的降低格外顯著。
6） 當溫度長期作用時，木構件的所有部分將會獲得與他和環境相同的溫度。但是在通常氣溫條件下（例如在房屋中），木材周圍的空氣溫度隨季節不同而變動頗大。因此，木構件的溫度不一定能達到周圍空氣的最高溫度。
木材的溫度和含水率對木材（松木）順紋受壓強度的影響列於表2.4.6。木材的溫度和含水率對木材（松木）順紋受壓強度的影響
（以 W＝15％，t＝15℃時的木材順紋受壓強度為 100％）
溫度 t含水率 W （%）
（℃） 0 9 15 26 30 60 70 134
＋100 135 51 35 23 16
＋80 146 65 51 30 26
＋60 161 79 68 37 35
＋40 167 89 79 44 42
＋25 181 103 96 51 51
＋15 186 116 100 63 60 56
－2 198 134 110 89 80 76
－16 200 159 135 93 114 136
－26 203 166 138 93 93 149
－42 202 173 149 101 150 149
－79 192 156 138 110 141 148
七、長期荷載對木材強度的影響
木材具有一個顯著的特點，就是在荷載的長期作用下木材強度會降低（表 2.4.7）。所施加的荷載愈大，則木材能經受的時期愈短。為使結構荷載作用的時間無論多麼長木材都不致破壞，木結構設計以木材的長期強度為依據。
木材的長期強度與瞬時強度的比值隨木材的樹種和受力性質而不同，一般大約為：順紋受壓 0.5～0.59；順紋受拉 0.5；靜力彎曲 0.5～0.64；順紋受剪 0.5～0.55。木材（松木）強度與荷載作用時間的關係受力性質瞬時強度
當荷載作用時間為下列天數（晝夜）時木材強度的百分率
1 10 100 1000 10000
順紋受壓
靜力彎曲
順紋受剪
100
100
100
78.5
78.6
73.2
72.5
72.6
66.0
66.2
66.8
58.5
60.2
60.9
51.2
54.2
55.0
43.8
註：瞬時強度指按標準試驗方法的加荷速度測定的強度。
木材強度與荷載持續時間的關係
八、密度與木材強度的關係
木材強度與其密度之間存在著密切的關係，特別是同一樹種的木材更為顯著，其密度較大者強度必較高。表 中列出部分樹種木材的密度與其順紋受壓強度之間的關係。
木材密度與順紋受壓強度的關係
樹種 產地 關係式 樹種 產地 關係式
落葉松
黃花落葉松
紅松
馬尾松
東 北
東 北
東 北
福 建
f15=1191.75ρ15-209
f15=1192.96ρ15-188
f15=1067ρ15-151
f15=403.05ρ15+149.61
杉 木
杉 木
白 樺
湖南
福建
東北
f15=1455ρ15-151
f15=1119.34ρ15-43
f15=832ρ15-63
註：摘自中國林業科學研究報告「湖南、貴州所產杉木的物理力學性質」 1957年；「東北白樺、楓樺『水心材 』物理力學性質的研究 」
1954年；「東北興安落葉松和長白落葉松木物理力學性質的研究」1957；「紅松木材物理力學性質的研究」1958年。
對於其他樹種，當缺乏試驗資料時可近似按下式估計：
f15＝854 ρ 15f15、ρ15 ——當含水率為 15％時，木材的順紋受壓強度和密度。