小斷面 中斷面

5 10 15 20

L70 L80 L90 L100 L110 配置等級類型

差異百分比( % )

小斷面 中斷面

圖9 不同等級之同等級集成材彈性模數預測值與彎曲振動彈性模數差 異百分比。

Fig. 9 The percentage differences between predicted MOE and DMOE obtained from flexural vibration test of various graded glulam.

-20 -10 0 10 20 30

L70 L80 L90 L100 L110 配置等級類型

差異百分比(%)

小斷面 中斷面

圖10 不同等級之同等級集成材彈性模數預測值與抗彎強度差異百分 比。

Fig. 10 The percentage differences between predicted MOE and those obtained from bending test of various graded glulam.

從表 4 中結果可知同等級小斷面及中斷面集成材，彎曲振動動彈 性模數、抗彎彈性模數皆隨著密度增加而增加。柳杉集成元之密度會 受到節的數量多寡而有影響，節數量越多，相對密度會較高，但集成

元並不會因節數量增加所導致的密度增加而使得彈模數增加，故集成 元彈性模數與密度間不具有高度的線性相關(如圖 7)。但當配置成集成 材後，節因分散的關係，在膠合成集成材後，密度和彈性模數間會呈 現較高的相關性， R² 不論在彎曲振動或抗彎試驗所得之線性迴歸分 析結果皆在0.59 以上。同等級小斷面及中斷面集成材之密度與彈性模 數關係分別如圖11、12 所示。

y = 0.05 x - 14.73 R² = 0.59

y = 0.05 x - 15.41 R² = 0.62

0 2 4 6 8 10 12

400 450 500 550

Density (kg/m³)

MO E (G P a)

彎曲振動試驗 抗彎試驗

圖 11 小斷面集成材密度與彈性模數迴歸關係。

Fig. 11 The regressional relationship between density and MOE of small cross-section glulam.

y = 0.05 x - 14.73 R² = 0.59

y = 0.05 x - 15.41 R² = 0.62

0 2 4 6 8 10 12

400 450 500 550

Density (kg/m³)

MO E (G P a)

彎曲振動試驗 抗彎試驗

圖12 中斷面集成材密度與彈性模數迴歸關係。

Fig. 12 The regressional relationship between density and MOE of medium cross-section glulam.

於表4 中，經顯著水準 5%的條件下鄧肯氏新多變域分析的結果，

不論是在小斷面或是中斷面，不同等級間具有一定的差異性。在小斷 面集成材中，抗彎彈性模數由 L70、L80 及 L90 等級集成元製成之同 等級集成材之間不具有差異性，L90 和 L100 間不具差異性，L100 和 L110 亦不具有差異性；L100 及 L110 等級集成元製作之同等級集成材 抗彎強度在差異性統計分析結果會顯著高於 L70、L80 及 L90 等級之 集成材。在中斷面方面，抗彎彈性模數L70 及 L80 之間不具差異，其 與L90、L100、L110 之間都具有差異；抗彎強度方面除 L110 外，其 他等級差異不顯著。

在彈性模數預測值、彎曲振動彈性模數及抗彎彈性模數與抗彎強 度之關係如圖13、14，圖 13 為小斷面集成材，圖 14 為中斷面集成材。

在小斷面集成材中，預測值、彎曲振動及抗彎試驗彈性模數與抗彎強 度之相關係數分別為0.06、0.27 及 0.26；中斷面集成材相關係數則分 別為0.23、0.15 及 0.17。同等級集成材三種彈性模數和抗彎強度之間 皆不具有明顯相關性，由此可知，欲以彈性模數值來推估抗彎強度不 具有可行性，應以其他方式來進行抗彎強度之推估。

y = 3.99 x + 12.65 R² = 0.27

y = 1.91 x + 27.51 R² = 0.06

y = 2.83 x + 16.68 R² = 0.26

15

25 35 45 55 65 75

5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16

MOE (GPa)

MO R ( G P a)

預測值 抗彎試驗 彎曲振動試驗

圖 13 小斷面集成材彈性模數與抗彎強度之關係。

Fig. 13 Relationship between small cross-section glulam MOE and MOR.

y = 2.39 x + 21.20 R² = 0.15

y = 2.55 x + 20.51 R² = 0.17

y = 2.85 x + 13.64 R² = 0.23

0

10 20 30 40 50 60 70

5 6 7 8 9 10 11 12 13

MOE (GPa)

MO R ( M P a)

預測值 抗彎試驗 彎曲振動試驗

圖 14 中斷面集成材彈性模數與抗彎強度之關係。

Fig. 14 Relationship between medium cross-section glulam MOE and MOR.

(二)異等級集成材

表 6 為柳杉異等級結構用集成材之性質，動彈性模數和抗彎彈性 模數與同等級集成材有相同之趨勢，皆隨配置集成元等級越高而越 高。不同之處為小斷面集成材中，抗彎強度試驗所求得之彈性模數值 較預測值高的比例較同等級小斷面集成材為高，與李文雄(2004)研究 的結果類似，該研究中所使用柳杉集成材分別為目視分等及機械應力 分等，其中機械應力分等集成元又分成同等級結構用集成材及異等級 結構用集成材。結果顯示集成材抗彎彈性模數與抗彎強度亦隨著配置 集成元等級增加而增加。

造成預測值與實測值不同的可能原因為層積系統中所使用之集成 材彈性模數預測計算式，是將橫斷面假設成均質性的(Bodig and Jayne, 1982)，而實際上，木材並非為均質之性質，故在預測上可能會造成 誤差。故在使用預測膠合材的力學性質計算式推測後，也許還必須要 有一個調整之係數，而此調整係數的訂定，必須要再經過更嚴謹的研

節、年輪寬及邊心材。由於利用超音波方法針對集成元進行應力分等 時，這些天然缺點常無法有效的被檢測出來，因此造成預測上和實測 上之不同。另外，在大斷面集成材中，尚有先行側向膠合，較小斷面 及中斷面集成材增加平行載重方向的膠合層，而在預測集成材彈性模 數時，並未考慮此膠合層可能的影響，故在彎曲振動和抗彎試驗時，

可能會造成誤差較大的情況。大斷面集成材寬度較厚度大，亦可能造 成預測和實際之差異。

小斷面、中斷面及大斷面異等級結構用集成材彈性模數預測值、

彎曲振動動彈性模數、抗彎彈性模數及抗彎強度值，各等級集成材彈 性模數與抗彎強度值和同等級一樣，皆隨密度增高而增高。但在小斷 面集成材中，各等級密度間不具差異性，中斷面集成材及不含指接集 成材中，以 L70、L80 與 L100、L110 兩組具有明顯差異；在大斷面 含指接集成材中，則以L70 與 L110 具較明顯差異。小斷面、中斷面 及大斷面集成材中，L70 等級之彎曲振動彈性模數，經差異性統計分 析後皆顯著較其他等級為低；L110 等級則顯著的較其他等級為高，

此結果與同等級集成材相近。在抗彎強度方面，各斷面尺寸之集成材 中各等級間抗彎強度皆不具有差異性，即各等級配置抗彎承載能力相 近。異等級集成材和同等級集成材一樣，彈性模數與抗彎強度有隨集 成材體積增加而減低趨勢。

表6 柳杉異等級結構用集成材之抗彎性質

Table 6 Bending properties of Japanese cedar structural glulam made of laminae with same mechanical grade.

斷面尺 L100 469(37)^a 10.61 9.09(0.71)^b 11.41(1.36)^b 54.37(8.5)^a 小斷面

(3層)

L110 481(25)^a 12.00 10.55(0.76)^c 13.19(0.63)^c 56.93(5.8)^a L70 440(16)^a 7.47 7.00(0.36)^a 6.80(0.22)^a 36.49(6.2)^a L80 441(8)^a 8.33 7.63(1.37)^a,b 7.49(1.12)^a 38.85(2.0)^a L90 455(10)^a,b 9.19 7.96(0.67)^a,b 7.85(0.61)^a,b 40.75(3.7)^a L100 468(17)^b 10.18 8.85(0.88)^b,c 8.66(0.74)^b,c 39.71(6.6)^a 中斷面 L100 454(15)^b,c 10.17 8.64(0.02)^c 6.92(0.40)^c 36.2(5.09)^a 大斷面

表7 異等級集成材預測彈性模數與彎曲、抗彎彈性模數差異百分比 Table 7 The percentage difference between predicted MOE and those obtained

from flexural vibration and static bending tests, respectively.

彈性模數 彈性模數 值之 96~109%，異等級中則為 104%~106%，提升的幅度較同等級為 高。中斷面抗彎彈性模數則約為預測值之 80~90%，相較於同等級中 斷面，相差不大。另外在異等級集成材試材中，尚有大斷面結構配置，

其中又包含具有指接集成元之集成材及不具指接集成元之集成材。大

斷面配置的抗彎彈性模數和預測值間，包含指接集成元及不包含指接 集成元之集成材彈性模數間，其抗彎彈性模數及抗彎強度差距不大，

主要原因為指接集成元不是最外側之集成元。但於抗彎彈性模數及預 測彈性模數值間，差距又較中斷面大，抗彎彈性模數約為預測值的 62%~70%，又較中斷面低 10%以上。

在集成材彈性模數預測值和實測值方面，預測值與彎曲振動彈 性模數間差異性和同等級集成材有類似的結果，預測值皆較實測值為 高且各不同等級間差異百分比大小並沒有一定趨勢，如圖 15。集成 材預測值較彎曲振動彈性模數相差百分比以大斷面 9.13~21.88%最 高，其次為中斷面 6.29~14.96%，最低則為小斷面的 4.69~16.98%。

在大斷面集成材中，預測值不論對動彈性模數或抗彎彈性模數皆高估 許多。

0 5 10 15 20 25

L70 L80 L90 L100 L110