摘自 主辦: 文化部文化資產局 承辦: 中華木質構造建築協會 古蹟歷史建築木構造生物劣化與蟲蟻防治教育研習講座 論文集(台南場)
認識古蹟建築經常使用的木材種類與性質 國立宜蘭大學森林暨自然資源系
卓志隆
卓教授簡歷 32頁
一、台灣古蹟建築經常使用木材開發回顧 台灣地區傳統建築所使用之木料種類，受木材來源，匠師使用習慣，屋主的要求及經濟能 力等限制而有很明顯的差異。明清時期大批大陸民商往來台灣，在台灣生活穩定，經濟無慮 之後，對生活水準之要求亦隨之提昇。在物質的使用上多視大陸渡海來台者為上品或正統， 在使用習慣上，希冀於在台灣亦有如大陸時的居住環境，此習慣頗類似日治時期日本人輸入 柳杉營建官舍之情形。 再另一方面，兩岸貿易頻繁，台灣低海拔生產之闊葉樹，樹幹多彎曲分歧，材質堅硬，對 當時木工刀具而言，切削加工不易，以致一般寺廟或大戶人家在選用木料時，常捨台灣木料 而取大陸杉木，長期下來使一般民眾將福州杉視為財富代表，建築用木料的上品。而同樣多 為杉木，匠師於使用上均認為渡海來台，泡過鹽水之杉木質地較佳，耐腐朽性，耐蟻性也較 沒有泡過鹽水之台灣產杉木為佳，此亦加強匠師們對使用大陸產杉木之信心。而一般民宅則 以就地取材為多，作為建築用料的樹木種類繁多，但選用特定材種的情況很少，大多是砍伐 建地附近的雜木使用。 清領末期台灣人使用之建築用材有從福州、廈門輸入，亦有使用南洋材的例子。日治時期， 台灣不足的木材，多數由日本輸入（如冷杉、雲杉、鐵杉、赤松、柳杉、日本扁柏、側柏、 落葉松等） ，次之由其他各地如大陸東北地區，以及少數由福州、廈門（杉木、馬尾松）、美 國（花旗松、冷杉、雲杉、鐵杉、美國檜木、西部側柏、肖楠） 、印度、越南、泰國（柚木）、 菲律賓（柳桉、阿必頓）等地輸入。 由於不同樹種之性質相異，因此不同構件或木製品要使用不同木材，以期達到適材適用的 目的。針葉樹中紅檜、扁柏、杉木和柳杉在匠師的使用習慣中，除因易引起衣物變色而不適 用於衣櫃外，其他之大木構材，小木構材及家具等幾乎都會用到這些樹種。杉木（福州杉） 常作為古蹟之大木構件如柱、楹、通等，係因貿易上、交通、語言之便利和風俗習慣、建築 工法之需求等原因長期累積所造成的習慣。紅檜、扁柏多以板材或角材形式使用。椽條的使 用因屋面需較高的耐水性，以台灣杉、杉木或樟木較適合。肖楠及台灣櫸因價格較高，少有 大量使用於建屋結構，而以家具、櫥櫃的使用居多，三峽一帶之桌面大多使用一整塊肖楠， 而苗栗一帶則以肖楠製成桌框在嵌入其他材種如樟木作為桌面。有許多樹種僅用於一般民 宅，寺廟或大宅均不使用或少用，如龍眼、竹材和殼斗科等低海拔闊葉樹木材。多數闊葉樹 材，因材質堅硬，乾燥後易乾裂翹曲，加上木工師傅刀具加工不便，而未普遍製材使用。由 1 5
以上說明可知，寺廟或一般大戶人家棟架用料都相當粗厚，以目前材料強度的眼光來看，似 有浪費，故以藝術、美學視之，但在中國人安家立業的觀念下，利用大尺寸之材料取得較高 之安全係數，使建物有較長之使用壽命，以期家業可以淵遠流長，似為合情合理。至於一般 平民立業之初，經濟基礎不穩定狀況下，多利用建地附近之木材或便宜之建材（大多為闊葉 樹材），先求一席之安穩。
二、木材外觀鑑別特徵與辨識步驟 (一)木材之三種切面 木材係由幼小之樹幹逐漸長大而成圓柱體，因此其構造可由不同之三種切面觀察 之，其三種切面之特徵均不同。 1、橫切面（cross section, Transverse section）切面方向與樹幹縱軸或木理方向成 垂直者，如伐倒木之兩端。 2、縱切面（Longitudinal section）與樹幹縱軸或木理方向平行所切成之切面，因其所 切方向與木質線（wood ray）所成角度不同，又可分如次二種： （1）徑切面（Radial section）木材切面通過髓心而與木質線平行者。 （2）弦切面（Tangential section）木材切面不通過髓心而與木質線成垂直者。 以上木材切面之外觀構造如下圖，在橫切面中央有柔軟之特殊組織稱為髓心 （Pith） ，而包圍此部份者乃為木質部（Xylem） ，木質部被樹皮（Bark）所包圍，樹 皮與木質部之間生活組織之薄層部份，稱之為形成層（cambium）。依此增殖細胞而 於此層之內側形成木質部，外側形成樹皮而逐漸增大樹幹。故木質部離髓心愈遠， 乃愈幼齡而愈靠近髓心則愈老舊。 與樹幹成垂直之橫切面之上，以髓心為中心而有許多同心圓狀之層，稱之為年 輪（Annual ring）。在此一個年輪中，更由較硬而顏色較濃之秋材（Summer Wood） 與較軟而淡色之春材（Spring Wood）二層所成，而前者包圍後者。並且在每年輪當 中有許多孔（闊葉樹材），稱之為管孔（Pore），但針葉樹材無管孔，但有五屬木材 具有樹脂溝（Resin duct）。 在橫切面上以髓心為中心，輻射狀所產生之許多線稱為木質線（Wood ray） 。木 質線於徑切面呈水平之帶狀，於弦切面呈訪錘形。又有許多木材之橫切上，在外周 部分之年輪層較淡色，而在中心部份為較濃厚顏色，前者稱為邊材（Sap Wood） ，後
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者稱為心材（Heart Wood）。 髓心
徑向 縱向
X T
R
X：橫切面 R：徑切面 T：弦切面
X
T
弦向
(二)年輪（生長輪） 樹木在每一生長季節中所生成之木質部，由橫切面觀之，為許多同心圓組成，每一 同心圓代表一個生長。熱帶產之樹木，由於一年當中持續生長，常不易見年輪，但有時 受旱季及雨季等影響，可能二年或二年以上始產生一生長輪，此生長輪特稱為年輪。 樹木在整個生長季節中，由於生長力之不同，至所生之木質部，其密度並不完全均 勻，因此生長量之厚度也不同。在生長季節之初，生長速度較快，細胞較大而壁薄，顏 色較淡，材質粗糙，比重小，稱為早材（Early Wood） ；溫帶地區，生長旺盛期多在春季， 故稱為春材。反之在秋季則近於生長末期，形成層活動逐漸休止，此時生長緩慢，細胞 較小而壁厚，顏色較濃，材質緻密，比重大，稱為晚材（Late Wood）或秋材。 一般而顏，針葉樹的春秋材區別明顯，如松、鐵杉、扁柏、紅檜、杉木、柳杉、油 杉、台灣杉；闊葉樹材中，環孔材如台灣櫸、台灣檫樹、楝樹等之春秋材也甚明顯，至 於散孔材一般不大明顯。
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z
針葉樹木材生長輪
早材 z
晚材
闊葉樹木材生長輪
晚材 早材 晚材管口 單列木質線 早材管口 木纖維 縱向薄壁細胞與管胞 多列木質線
(三)邊材(sap wood)與心材(heart wood) 所有木材組織皆由形成層之分裂而產生。樹木在幼小時木材各種組織分子尚有生理機 能，至後來木材體積增大，最先所形成之各種組織失去原形質而成死細胞，僅司機械之 之作用並無生理作用，在生活時組織有輸導水分之功用，而死後不能再輸送水分，如此 新的組織逐年增加，於是木材死細胞逐年增加而生活細胞幾近一常數，因此在木材橫切 面上可看出色澤不同之兩層，而在中心的絕大部份色澤較深稱為心材（Heart wood） ，外 4 8
周部色澤較淡面積較小，稱為邊材（Sap wood）。 A. 邊材轉為心材時，其組織分子所產生之變化： 1. 木材組織細胞喪失原形質，減少水分。 2. 半木質化細胞變為完全木質化。 3. 增加填充體。 4. 樹脂、樹膠、單寧及其他分泌物滲入細胞內。 5. 輸導組織之紋孔閥被移動，而關閉紋孔口失去輸導作用。 6. 木材顏色變深，因滲入樹脂、樹膠、單寧等。 一般木材常可分別心材、邊材，但有的樹種，於橫切面觀之內外部之色澤一致，故 心材、邊材甚難分別，如雲杉、冷杉、鐵杉、羅漢松、山黃麻、麻六甲合歡、厚殼桂、 厚皮香、朴樹等。
B. 心材與邊材之性質 1.心材因含有樹脂、樹膠、單寧、色素、滲透物質等成分，故色澤較邊材濃厚。 2.一般邊材含水量較心材為多，尤以針葉樹材較明顯。 3.在正常生長狀態下，其含水量相等時，心材種量稍大於邊材。 4.伐倒之木材，未經任何處理，其天然耐腐力即心材較邊材大，因心材中所含水分、 空氣、營養分較少，且心材所含之部分物質具有抗腐力而較不適宜腐朽菌之生 長。 5.在活樹木之邊材較心材之耐腐強，因邊材乃生活細胞，有抵抗腐朽菌侵害之能 力，心材則否。 6.邊材轉變心材後，木材之輸導組織被樹膠、填充體等物質填塞，其水分不易通過， 故心材之滲透性較邊材低。
C. 心材、邊材與木材利用之關係 1.木材乾燥時，心材較邊材難於乾燥。 2.木材防腐處理時，心材較邊材難於吸收防腐劑，其防腐劑注入量較邊材者少，故 其防腐較果較差。 3.木塑材製造時，其單體注入量及單體轉化率均心材較邊材低，因此心材不太適於 木塑材之製造。 4.心材因含有較多填充體、填塞導管，減少液體滲透作用，因此宜作製桶材料。 5 9
5.心材顏色較邊材濃厚，深褐色、棕褐色、紫藍色等其顏色美觀，為製造高級家具 之材料。 6.紙漿製造時，於其漂白過程，心材需增加其處理。其亞硫酸製漿時，松類心材之 蒸解較困難，因心材含有酚類成分，酚類化合物有消耗製漿藥劑阻止木材溶解之 作用。 7.木材膠合時，因心材含有抽出物，其ＰＨ及樹脂等會影響膠合層之強度。
(四)髓心(pith) 髓心（Pith）位於樹木之幹、枝、根之中心，僅為一小點，皆由薄膜細胞組成，為 樹木最初生成者，於第二年以後不復增大，惟生活力可維持至數年之久，因主要為貯藏 營養物質。其組織與周圍之木質部不相同，其形狀、大小、顏色等每因木材而不同，在 針葉樹材無甚大區別，但闊葉樹材則變化頗多，可幫助木材之鑑別。如胡桃、榆、四昭 花等呈圓形，川上氏石櫟，青剛櫟呈星形，赤楊，樺木呈三角形，女貞呈四角形，杜鵑 呈八角形，香楠呈十字形。江某等髓心特大。
星形髓心
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(五)木質線(wood ray) 木質線為木材中唯一的橫向組織，則自髓心智四周的養分、水分等之運輸及貯藏 乃其主要功能。其組織分子以薄壁細胞為主。木質線在橫切面上表現為輻射狀之極多 細線，由木質部之原點發出而通過木質部，形成層，皮部遂達外皮內側為止。在徑切 面為寬闊帶狀，在弦切面大者則呈紡錘形，小者則為線形。針葉樹材之木質線多係單 列，闊葉樹材自單列，複列，多列以至聚合等其大小之變化甚大。 木質線依生長之先後有種種分別，則最初由髓心發出之木質線稱為初生木質線 (Primary ray)係第一年生成，第二年後離髓心之點為起點而所發出者稱為後生木質線 （Secondary ray）。
木 質 線 組 織
弦切面
徑切面
(六)樹脂溝 針葉樹材中之某屬材中具有樹脂溝（Resin duct）。樹脂溝係在木材組織中依周邊細 胞（Epithelial cell）所包圍之管狀之溝，由周圍之薄膜細胞分泌樹脂 ，如期分泌量 多時樹脂溝完全被塞，因此在橫切面上呈褐色而有孔狀之形狀。針葉樹材中具有樹脂溝 者則有松屬（Pinus） ，落葉松屬（Larix） ，帝杉屬（Pseudotsuga） ，雲杉屬（Picea）， 油杉屬（Keteleeria）等五屬，而其他各屬則缺乏，故可為鑑別針葉樹材之據點。 通常樹脂溝可分為正常樹脂溝（Normal resin duct）及外傷樹脂溝（Traumatic resin duct）兩種。前者因其生長部位之不同又可分為水平樹脂溝（Horizontal resin duct） 及垂直樹脂溝（Vertical resin duct）等二種。水平樹脂溝則其生長之方向與木理成
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垂直並且通常發生在木質線之內，具有此種樹脂溝者有松屬，落葉松屬，帝杉屬及雲杉 屬等四屬。垂直樹脂溝則其生長之方向與木理成平行而具此種樹脂溝。 針葉樹材之外傷樹脂溝，乃是樹木受傷時，因樹木受其刺戟同時發生對於抵抗腐朽之 現象，而在其組織中形成一種樹脂溝，但此類木材原無樹脂溝存在者，一般受傷樹脂溝 為垂直樹脂溝，並與年輪呈平行方向排列，針葉樹材中有受傷樹脂溝者如鐵杉屬、冷杉 屬等。
縱向樹脂溝
(七)鑑別針葉樹木材的主要外觀特徵 1.年輪寬：一般而言柏科木材生長較緩慢，年輪寬度窄；杉科木材生長較迅速，年 輪寬較大。 2.縱向樹脂溝：松科木材中之松屬、帝杉屬、雲杉屬、落葉松屬、油杉屬木材具有 正常樹脂溝。鐵杉屬、冷杉屬及長葉世界爺屬木材不具有正常樹脂溝， 但會出現傷害樹脂溝。
年 輪 寬
年輪寬度大
年輪寬度窄 8 12
縱向樹脂溝
(八)鑑別闊葉樹木材的主要外觀特徵 1.導管在橫切面的排列方式：主要區分為環孔材、半環孔材及散孔材等三種。 環孔材：春秋材導管直徑有明顯差異，如台灣櫸、泡桐、苦楝、柚木等。 半環孔材：春材向秋材導管直徑逐漸變小，如花梨木、胡桃木等。 散孔材：導管直徑沒有差異，如烏心石、樟樹、牛樟、楠木等。 環孔材
半環孔材
散孔材
闊葉樹管口在橫切面排列方式
2.縱向薄壁組織在橫切面的排列方式：主要區分為獨立形及隨伴形薄壁組織兩類。 (1).獨立形薄壁組織：薄壁組織與導管沒有接觸，又可區分為： 9 13
(a)分散狀：如黃楊木、重陽木等 。 (b)短切線狀：胡桃木、黑檀、麻櫟屬等。 (c)帶狀：花梨木、太平洋鐵木等。 (d)輪緣狀：烏心石、楊柳屬、白楊屬等 (2).隨伴形薄壁組織：薄壁組織與導管相接觸，又可區分為： (a)隨伴分散狀： (b)周圍狀：樟樹、牛樟、柳安等 (c)翼狀：台灣櫸、鐵刀木、太平洋鐵木、巴杜柳安、甘不木等。 (d)連合翼狀： (e)帽狀
獨立分散
短切線狀
帶狀
帶狀
短切線狀 短切線狀
胡桃木
輪緣狀
輪緣狀
獨立分散狀
隨伴分散狀
核桃木
獨立形薄壁組織類型
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烏心石
隨伴分散型
周圍狀
周圍狀
翼狀
翼狀
隨伴形薄壁組織類型
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連合翼狀
連合翼狀
(九)簡易木材辨識步驟 觀察木材橫切面
削平一小片表面
使用放大鏡觀察
確認導管之有無
無導管
有導管
針葉樹木材
闊葉樹木材
與闊葉樹木材之檢索特徵比較
與針葉樹木材之檢索特徵比較
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三、古蹟經常使用木材種類之特徵與性質 台灣扁柏
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Chamaecyparis obtusa var. formosana 英文名稱：Taiwan yellow cypress, Taiwan hinoki. 其他名稱：厚殼、黃檜 科別：柏科（Cupressaceae）
分佈 分佈於台灣中央山脈海拔 1,300~2,900m 之間成純林，海拔較低處與紅檜、鐵杉、台灣杉、 巒大杉等混生。為針葉樹一級木。 構造特徵 邊心材色調不同，但境界不明顯。邊材淡紅黃白色，心材淡紅黃色至黃褐色。年輪極狹， 早材向晚材漸進移行而不明。無樹脂溝，縱向薄壁細胞大部份呈切線狀分佈於早材部分。 弦切面具密而細鋸齒狀木紋。材具辛辣味。木理通直均勻，木肌細緻，富光澤。耐腐性及 耐蟻性極高。 乾燥性 乾燥容易，且乾燥狀況良好，少反翹變形。收縮率極小，易割裂。 耐久性 耐候性為 1 級，耐腐性對於白腐為 2 級，褐腐為 1 級。 木材用途 鉋削加工容易，鉋削面極光滑，釘著性良好，塗裝性質佳。主供建築、傢俱、橋樑、農 具、棺木、車輪、船艦、薄板、鉛筆桿、火柴桿、彫刻。
橫切面
弦切面
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徑切面
紅檜 Chamaecyparis formosensis
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英文名稱：Taiwan red cypress. 其他名稱：松梧、薄皮 科別：柏科（Cupressaceae）
分佈 分佈於中央山脈海拔 1,000~2,800m 之地區，以 1,500~2,150m 處最常見。成純林或與台灣 扁柏、鐵杉、闊葉樹等混生。樹木最大周圍可達 20m，高可達 50~60m，但老樹樹幹中心常 呈空洞，或為多數同心圓蜂窩狀之腐朽（俗稱蓮根材） ，致利用價值減低。為針葉樹一級木。 構造特徵 邊心材之境界分明，較台灣扁柏為略帶淡紅色，邊材狹小為黃灰色，心材紅黃色至帶褐 色。年輪明顯，早材向晚材漸進移行而分明，晚材帶呈紫紅色或暗紅褐色；生長輪寬度均 勻至不均勻。不具樹脂溝。縱向薄壁組織呈散點狀或短切線狀排列。木理通直，木肌細緻 均勻，密度小。弦切面具美麗花紋，不具密而細鋸齒狀木紋。材不具辛辣味，但香氣強。 耐腐性 材質輕軟，耐腐性與耐濕性則較台灣扁柏為強。耐候性為 2 級。耐腐性，白腐為 2 級， 褐腐為 1 級。 木材用途 木材加工性質大致與台灣扁柏相似，惟生材密度較台灣扁柏重，氣乾密度卻較台灣扁柏 低。主供建築、車輪、橋樑、船艦、棺木、傢俱、薄板及合板、彫刻。
橫切面
弦切面
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徑切面
肖楠
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Calocedrus formosana 英文名稱：Taiwan incense cedar. 其他名稱：黃肉仔、台灣翠柏 科別：柏科（Cupressaceae）
分佈 分佈於台灣北部與中部海拔 300~1,900m 之山地溪谷或懸崖。樹幹通常彎曲，老樹常有板 根。為針葉樹一級木。 構造特徵 邊心材區別略明顯，邊材淡黃褐色；心材黃褐色久露空氣中縱切面呈深黃褐色。年輪略 明顯，偽年輪多，早晚材之移行漸進而不明。不具樹脂溝，縱向薄壁組織在放大鏡下明顯， 常連續排列呈短切線狀（褐色斑點） 。木理通直均勻。木肌細緻；具香氣，微具辛辣苦味。 紋理美觀，富光澤。無樹脂溝。 乾燥性 乾燥稍慢，如乾燥不充分易發生反翹，易生龜裂為其缺點，收縮稍大。 耐腐性 耐蟻性甚強， 木材用途 木材堅硬，但鉋削及其他加工容易，鉋面光滑，易磨之顯出其光澤。塗裝性佳而耐久。 主供高級傢俱、彫刻、建築、棺木、薄板、合板。
橫切面
弦切面
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徑切面
杉木
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Cunninghamia lanceolata 英文名稱：China fir. 其他名稱：福州杉、廣葉杉 科別：杉科（Taxodiaceae）
分佈 原產中國大陸長江以南，台灣地區係自福建引種，適宜生育地海拔高度為 500~1,800m， 為台灣重要之針葉樹造林樹種。 構造特徵 邊心材分明，心材淺栗褐色，邊材淡黃~黃白色。老齡木之心材為淡黃褐略帶紅色。木材 具有光澤，有杉木型香氣。杉木生長輪明顯，生長輪寬度因生長狀況不同而有差異，有時 均勻，有時不均勻，常有偽年輪出現。早材帶較晚材帶寬 3~8 倍，晚材帶甚細，早材至晚 材為移行漸變。不具有樹脂溝；縱向薄壁組織豐富，在橫切面上呈散點狀及短切線狀排列， 在邊材部位中以放大鏡可容易看見褐色斑點，在縱切面上呈褐色縱線。 乾燥性 乾燥快，不易反翹、開裂少。 耐久性 心材耐蟻性強，但邊材易受白蟻危害。 木材用途 鉋削加工容易，鉋面光滑。釘著力弱。主供建築（基礎材、樑、桁、天花板、壁板、門 窗）、棺材、鉛筆桿。
橫切面
弦切面 16 20
徑切面
台灣杉
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Taiwania cryptomerioides 英文名稱：Taiwania 其他名稱：亞杉 科別：杉科（Taxodiaceae）
分佈 生育於海拔 1,100~2,800m 之地區，但蓄積量並不多，有小面積之造林。本樹種為我國固 有之原生種，生長快速能成大林，惟繁殖不易。 構造特徵 邊心材之分界明顯，邊材淡紅黃色，心材黃色或黃紅色，帶紫褐色之暈條。若時間較久 則會變成暗黑色。微具香氣，生長輪明顯；寬度均勻或不均勻；早材至晚材移行漸變，老 齡木之晚材部極狹，不具有樹脂溝，縱向薄壁組織在放大鏡下可見，呈褐色斑點，特別是 在邊材部分。木理通直。木肌組織細緻乏光澤。材質輕軟。 乾燥性 乾燥容易，乾燥狀況良好，收縮率小。 耐久性 耐蟻性極強(不亞於紅檜)，對海港蝕材蟲之抗力特強。耐候性 1 級，耐腐性，白腐及褐 腐均一級。 木材用途 鉋削及其他加工容易，加工完成之材面良好，塗裝性佳。主供建築、鉛筆桿、手杖、傢 俱等。
橫切面
徑切面
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徑切面
柳杉 Cryptomeria japonica 英文名稱：Japanese cedar, Peacock pine.
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其他名稱：日本杉 科別：杉科（Taxodiaceae）
分佈 柳杉為引進種，海拔 800~2,200m 之地區均有大面積造林地，為最普遍造林樹種之ㄧ。 構造特徵 邊心材區別明顯，邊材寬、黃白色，心材因產地而色調會不同，呈赤褐色至暗褐色，年 輪明顯，早材至晚材之變化急激而明顯，不具有樹脂溝；縱向薄壁組織豐富，在 30 倍放大 鏡下表現出紅褐色之斑點，特別是邊材部分較顯著。材質輕軟、木理通直、木肌粗糙、有 香氣。 乾燥性 易乾燥，乾燥後狀況良好，少反翹或乾裂。 耐久性 心材耐腐朽性及耐久性中等，邊材耐久性差。 木材用途 手工鉋削或機械加工均容易。鉋面粗糙，塗裝性佳。材供建築（柱、樑、桁、屋頂板、 壁板、天花板、樓板），橋樑、船艦、電桿、機械器具、紙漿、火柴盒。
橫切面
弦切面
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徑切面
樟樹 Cinnamomum camphora
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英文名稱：Camphor tree 其他名稱：本樟、芳樟 科別：樟科（Lauraceae）
分佈 分佈於北部海拔 1,200m，南部海拔 1,800m 以下之平地至山地，以中部以北之蓄積量較 多，有成純林或與楠木類、櫧櫟類等樹種混生。直徑有達 5m 者，幹形常有彎曲。本種一 般習慣分為四變種；一為本樟，又稱為香樟、真樟，其蓄積量最多；二為芳樟，又稱為臭 樟，蓄積量次於本樟；三為油樟；四為陰陽樟。 構造特徵 散孔材，邊材黃褐色至灰褐色，與心材區別明顯。心材紅褐色或紅褐色微帶紫色，沿木 理方向常夾雜著紅色或暗色條紋。新鮮樟樹木材切面具有強烈之樟腦氣味。生長輪明顯， 生長輪間呈深色細帶。管口在生長輪內由內往外有逐漸變小的趨勢，分佈略均勻；導管內 具有填充體。縱向薄壁組織在放大鏡下明顯，主要為周圍狀。木質線寬度較管口直徑小。 不具有細胞間隙。 乾燥性 易乾燥，乾燥狀況良好。少反翹及乾裂，收縮率極小。 耐久性 在水中及地上耐朽性強。 木材用途 鉋削及其他加工容易，易割切加工，切削出來之弦切面具有美麗紋理，俗稱花紋樟，可 供裝飾鑲板、建築、橋樑、車輛、船艦、農具、傢俱、樂器、彫刻、合板。木材有腐蝕鐵 釘之作用。可供提煉樟腦及樟油。
橫切面
弦切面
徑切面 19 23
牛樟
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Cinnamomun micranthum 英文名稱：Stout camphor tree 其他名稱：冇樟 科別：樟科（Lauraceae）
分佈 海拔 450~1,800m 之間區域皆有分佈，常與樟樹及其他闊葉樹混生。直徑可達 50cm，高 可達 30m。 構造特徵 邊心材有時可分別，邊材帶黃褐色，常帶有白色，心材色常稍深，淡黃褐色，粉紅褐色 至暗褐色，年輪略明晰。早材向晚材移行急而明顯，偽年輪多，散孔材，導管較大，管口 少，多數為孤立，少數沿徑向 2~3 個複合，導管內常具有填充體。木質線寬度較管口直徑 小。木理交錯，木肌粗糙，具惡臭。材質輕軟，易割裂。斜徑切面常具美麗紋理。 乾燥性 易乾燥，但如處理不當略易反翹。 耐久性 耐朽性稍低。 木材用途 鉋削加工容易，鉋削面稍粗，切削單板可供化粧用，為闊葉樹一級木。牛樟油可供製肥 皂、香料外，木材可供建築、傢俱、雕刻、薄板及室內裝修材。
橫切面
弦切面
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徑切面
台灣櫸 Zelkova formosana
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英文名稱：Taiwan zelkova 其他名稱：雞油 科別：榆科（Ulmaceae）
分佈 散生於海拔 1,000m 附近之闊葉林中，多生長於溪岸之山間。落葉性喬木，樹幹通直，直 徑可達 1.8m，高 30m，陽性樹種。 構造特徵 邊心材分界明顯，邊材淡紅色，心材紅褐色或黃褐色。年輪明顯規則，間隔整齊。環孔 材，早材管口中至略大，在肉眼下明顯，早材帶寬一般 1~3 列，管口排列密集，通常具有 填充體；晚材管口甚小至略小，常簇集排列呈連續或不連續切線狀或波浪形。縱向薄壁組 織豐富，周圍狀，通常圍繞晚材管口排成波浪形或切線狀。木質線寬度較早材管口直徑小， 在徑切面呈現之木質線斑紋明顯。木理通直，木肌粗不均勻，在縱切面有環孔紋理。材質 堅硬，強韌而耐衝擊摩擦，富彈性。 乾燥性 吸水性小，乾燥後狀況極良好，不反翹及開裂，為闊葉樹一級木。 耐久性 耐腐性及耐候性極強，均為 1 級。 木材用途 鉋削及其他加工困難，鉋削面加以研磨後，木肌精美而光澤顯著，塗裝性佳，釘著力甚 強。主供建築(柱、門、樓梯、地板)車輛、船舶、橋樑、農具、傢俱、樂器、機械、器具、 電桿、橫擔木、梭子、彫刻、合板、裝飾材。
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橫切面
弦切面 25
徑切面
烏心石
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Michelia compressa var. formosana 英文名稱：Formosan michelia 木蘭科（Magnoliaceae）
分佈 海拔 200~2,200m 間之闊葉林中，直徑可達 1m，高達 30m，樹幹通直。 構造特徵 邊心材之分界明顯，邊材淡黃灰色至淡黃褐色，心材於伐採當初為紅褐色，經久變成暗 黃色或暗綠黑色。年輪寬度不定，顯明與否不定。導管孔略多，管口呈單獨或 2~4 個徑向 複合管口形式。散孔材，管孔極小至在放大鏡猶不易觀察。輪緣狀薄壁組織在橫切面與縱 切面均很顯著。徑切面具交錯木理。木理均勻，木肌細緻，富光澤。材質堅硬強韌，不易 劈裂。 乾燥性 乾燥容易，倘乾燥不當易反翹，人工乾燥時應注意翹曲及乾裂。 耐久性 耐腐朽性強。 木材用途 鉋削及其他加工性中庸，鉋面光滑，研磨後光澤更顯著。釘著力強，塗裝性佳。為貴重 之建築材(柱、桁、壁板、地板、門、窗) 、車輛、農具、樂器、傢俱、彫刻、枕木、梭子、 合板、鉛筆桿。
橫切面
弦切面
徑切面 22 26
巴杜柳桉類(Selangan batu)
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Shorea astylosa, Shorea foxuorthy, Shorea glauca, Shorea laevis, Shorea maxwelliana, Shorea seminis 等 英文名稱：Selangan batu 其他名稱：Balau, Bankirai, Balau merah. 科別：龍腦香科（Dipterocarpaceae）
分佈 在亞洲熱帶地區的分佈範圍很廣，由印度至菲律賓，向南至巴布亞新幾內亞及印尼東部。 有很多樹種。 構造特徵 東南亞地區重硬木材，一般貿易名稱在沙巴、汶萊及沙勞越稱為 Selangan batu，在西馬 地區木材稱為 balau。在沙巴，依木材比重分為兩類，比重在 0.881 以上稱為 Selangan batu No1；低於 0.881 稱為 Selangan batu No2。Balau 在馬來西亞一般區分為 balau 及 red balau 兩類。Selangan batu 的木材淺黃色，木理交錯。Balau 木材淺黃褐色，褐色或淺紅褐色，木 理交錯。紅色 balau 木材血紅色或深紅褐色，木理扭曲。紅色 selangan batu（沙巴）和 Alan 或 Merakaalan（沙勞越和加里曼丹島） ，木材色澤和性能與紅色 Balau 相同。上述各樹種的 木材硬、重、強度大，其約為柚木之 1.5 倍。具同心圓狀縱向樹脂溝，填充體發達，薄壁 組織周圍狀及翼狀等。
乾燥性 天然氣乾很慢，15mm 和 40mm 厚板材氣乾分別需 4 和 8~10 個月；有端裂、劈裂。略有 面裂和變色。 耐久性 Selangan batu 或 balau 耐腐朽性高，對於白蟻抵抗強，在接地處之耐久性可達 10~18 年。 木材用途 銳利刀刃切之時在橫切面會出現臘質般（Wax）之光澤。不含矽，但鋸斷、鉋削、膠合 等加工稍難。可當作重構造，枕木、橋樑、碼頭、土建、船舶、電柱、地板、土台、車體、 杭木，緩衝材、樽、載重用地板材料等使用。
23 27
橫切面
徑切面
24 28
四、木材強度性質 木材製品經常作為建築結構、家具結構或運動器材等用途，故對木材的各項強度性質有 充分的了解，方能設計出符合需求之產品。由於木材為變異性很大之材料，故為使經標準試 驗之木材強度性質具有可靠性可供依循，試驗用材料之取樣須經嚴謹的步驟製取，試驗流程 須依標準規定執行，相關標準可參考中華民國國家標準 CNS450「木材物理與強度試驗之取 樣方法與一般要求」 ；CNS453「木材抗壓試驗法」 ；CNS454「木材抗彎試驗法」 ；CNS455「木 材平行纖維方向剪力試驗法」；CNS456「木材抗拉試驗法」；CNS457「木材衝擊抗彎強度試 驗法」；CNS460「木材硬度試驗法」。
(一)木材強度變異性 木材為天然條件下所形成之生物性材料，其性質不僅因木材種類而異，即使同種間亦可 能因生育地環境不同而異，同一棵樹木不同位置所製取之木材性質亦存在差異性。此外木材 也可能因含水率變動，造成強度性質的變化，故在參考相關木材強度資料時，應對於木材強 度變異性有所認知，才能避免錯誤的設計或工程糾紛等問題。一般經由標準規定得到之強度 性質，為木理通直之無缺點小試材、含水率為生材或氣乾狀態的試驗結果，若試驗樣本數符 合規定，則強度性質大致上呈常態分佈曲線如下圖所示，試驗結果經統計分析後，一般以平 均值及標準差分別代表各種木材的強度與變異性。一般台灣地區進行木結構施作時常以木材 平均強度作為設計基準，如此之設計決定造成後續木結構具有相當大的安全風險，因實際從 木材市場逢機所取得之實大尺寸製品，縱然是無任何缺點且木理通直，在統計意義上依然有 50%的機率低於平均值。故為降低木結構的不安全性，會以 5%下限強度值作為各項強度基準 值，再參考各木構件含水率狀態、品等、承受載重時間等等計算容許應力值。
：平均值 X 5% ：5%下限值 σ ：標準差 X
z木材強度常態分佈圖
25 29
(二)影響木材強度之因子 木材不似金屬材料，其強度大小，常因木材之組織構造，樹體位置，缺點之多寡、密度， 木理角度，含水率，溫度，載重時間，載重方向等而有顯著之差異。故在現場使用時須視使 用木材品質及環境條件進行強度評估。
1. 木材組織構造 木材組織構在為影響木材強度的主要因素之一，晚材率的大小是評估木材密度與強度大小 的一個指標，在不具缺點情形下，晚材率越高，則木材密度和強度也會越大。針葉樹若生長 較緩慢時，木材生長輪寬度會較窄，晚材率相對較高，木材強度也會較大；但若是闊葉樹環 孔材在生長較緩慢時，其晚材率則會相對較低，木材強度也會較小，此乃因針葉樹與闊葉樹 環孔材早晚材生長之遺傳特性不同所造成的。除此之外，木質線較發達的闊葉樹木材中，木 質線對其剪斷強度及抗劈裂強度有顯著的影響，且弦切面的剪斷強度和抗劈裂強度比徑切面 高。
2. 木材比重 木材比重為評估木材細胞壁實質率(或空隙率)和木材強度的良好指標，在沒有缺 點情形下，比重愈高的木材，其強度愈高。比重與木材強度關係可以 Y=a‧Db 數學式概估， 其中 Y 表木材各項強度，D 為比重，a、b 為係數如下表所示。 z比重與強度性質關係中 a、b 係數值 含水率 強度性質
生材
12%含水率
a
b
a
b
720
1.25
1180
1.25
1240
1.25
1810
1.25
166
1.00
197
1.00
比例限度應力(kgf/cm2)
370
1.00
620
1.00
縱向抗壓強度(kgf/cm2)
470
1.00
860
1.00
210
2.25
330
2.25
抗彎性質 比例限度應力(kgf/cm2) 2
抗彎破壞強度(kgf/cm ) 3
2
抗彎彈性模數(10 kgf/cm ) 縱向抗壓性質
橫向抗壓性質 比例限度應力(kgf/cm2)
26 30
3. 木理角度 由於標準強度試驗所採用試材為木理通直(即木理角度為 0 度)之狀態，但實際製材作業 過程因取材方式或原木尖削度等關係，使得木材之木理方向與製材品長邊常不是呈平行狀 態。同一種木材若其他條件相同，強度亦會因木理角度之不同而有所差異。木理角度(θ)的量 測如下圖所示。有關於木理角度對強度的影響，一般以 Hankison’s 公式表示。
σθ =
σ // ⋅ σ ⊥ σ // sin n θ + σ ⊥ cos n θ
其中 σ θ 為木理角度 θ 時之強度
σ // 為平行木理角度方向之強度
木理角度量測示意圖
σ ⊥ 為垂直木理角度方向之強度 n 為常數，壓縮強度評估採用 2.5~3，抗拉強度為 1.5~2， 靜曲強度為 2。
經查閱相關資料得知杉木之縱向抗拉強度(平行木理方向)為 643 kgf/cm2，橫向抗拉強度(垂 直木理方向)為 30 kgf/cm2，若製材品木理角度為 30°，依 Handison’s 公式(n 值為 1.5)所評估 之杉木製材品之抗拉強度為 77 kgf/cm2；只有縱向抗拉強度的 12%而已，可見木理角度對於 木材抗拉強度的影響非常顯著。若杉木之縱向抗壓強度為 509 kgf/cm2，橫向抗壓強度為 50 kgf/cm2，杉木製材品木理角度為 30°，依 Hankison’s 公式(n 值為 3)所評估之製材品抗壓強度 為 265 kgf/cm2，為縱向抗壓強度之 52%。整體而言，隨著木理角度增加，木材強度成曲線狀 減低，且木理角度對抗拉強度影響最顯著，對於抗壓強度的影響相對較小。
4. 木材品等 由於標準強度試驗之試材為無缺點小試材，其強度會較含缺點之實大尺寸製品高，品等較 高製材品與無缺點試材比較，其強度折減較少；品等較差則強度折減率會較大。下表為美國 西部林產品協會所製定不同品等結構用樑與厚板和無缺點試材之強度比。由表中強度比可 知，隨著木材品等變差，其強度比逐次減低。亦可了解在同一品等條件下，缺點對於木材縱 向抗拉強度的影響最大，對於橫向抗壓強度及彈性模數的影響較輕微。
27 31
z不同品等結構用樑與厚板和無缺點試材之強度比 選等
普一等
普二等
普三等
抗彎強度
0.64
0.54
0.45
0.26
縱向抗壓強度
0.69
0.62
0.52
0.33
縱向抗拉強度
0.36
0.31
0.25
0.14
縱向剪斷強度
0.50
0.50
0.50
0.50
衡向抗壓比例限度應力
1.00
1.00
1.00
1.00
彈性模數
1.00
1.00
0.90
0.80
5. 木材含水率 木材含水率在纖維飽和點以內時，木材愈乾燥時其纖維間結合力會變強，木材之強度性質 一般是會增強。但在纖維飽和點以上時之含水率，其對於木材之機械強度幾乎是不會有影響。 含水率在 5~6%至 20%範圍內，隨著木材含水率增加，木材強度會呈直線狀減低，含水率每 增減 1%時，木材各不同強度的減增比率如下表，由表中數值可知含水率的變化對於木材抗壓 強度會有最顯著的影響，對於抗拉強度的影響較小。 z含水率每增減 1%時，木材強度減增率 強度性質
強度減增率(%)
抗彎性質 比例限度應力
5
抗彎破壞強度
4
抗彎破壞強度
2
抗壓性質 縱向抗壓比例限度應力
5
縱向抗壓強度
6
橫向抗壓比例限度應力
5.5
抗拉性質 縱向抗拉強度
1
橫向抗拉強度
1.5
縱向剪斷強度
3
橫切面硬度
4
已知木構件經乾燥至含水率 19%時之縱向抗壓強度為 500 kgf/cm2，若此構件置於年平均溫度 25℃，相對溼度 70%環境下時，其縱向抗壓強度會有何變化？查表可知在此溫溼度條件下時， 28 32
木 材 平 衡 含 水 率 為 13% ， 依 表 中 資 料 可 推 算 此 構 件 縱 向 抗 壓 強 度 變 化 為 500[1 + (19% − 13% ) ⋅ 6 % %] = 680 ( kgf /cm2)，強度增加率為 36%；相反地，若從 13%變化至
19%，則強度減低率為 36%。由於木材含水率會顯著影響強度性質，所以在使用木材時應加 以充分的乾燥。
6. 溫度 一般木材要到 180℃高溫後，強度性質才會明顯的降低，雖然絕乾木材的強度性質會隨溫 度增加而減低，但就一般居住熱環境而言，木材強度受溫度影響可以忽略。
7. 載重時間 木材為一粘彈性材料，具有一個顯著特點，就是在長期載重作用下，因潛變(creep)變形增 加的關係，木材強度會降低。為使結構之載重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設計依據。木材的長期強度與標準試驗之強度(數分鐘內完成) 比値隨木材種類而不同，一般縱向抗壓強度為 0.5~0.59；縱向抗拉強度 0.5；抗彎強度 0.5~0.64；縱向剪斷強度為 0.5~0.55。美國木結構國家設計規範依載重時間所製訂之強度調整 比值如下表，這些調整係數僅用於縱向抗拉強度、縱向抗壓強度、抗彎強度及縱向剪斷強度， 彈性模數與橫向抗壓強度性質不受時間影響，故不調整。 z不同載重時間下對 10 年載重時間強度之比値 載重時間
調整比値
載重類型
永久載重
0.9
Dead Load
十年
1.0
Occupancy Live Load
二個月
1.15
Snow Load
十分鐘內
1.6
Wind/Earthquake Load
Impact
2.0
Impact Load
29 33
五、結語 從古自今，由森林所組成的生態系統為人類提供了良好的自然環境，由森林中所產出的主 產物木材，是人類生活中不可或缺的材料，舉凡建築結構、家具、紙張、能源等皆與木材息 息相關。根據聯合國糧農組織(FAO)及國際熱帶木材組織( ITTO)的統計資料顯示，過去 20 年 間全球平均每年木材消耗量約 35 億立方公尺，其中約 50%作為薪炭材之能源用途，另外 50% 作為製材品、合板、複合板類、紙漿及紙張等工業用途上，每年木材消費量隨著全球人口成 長，以 0.3%速率在增加。台灣地區木材年消耗量約在 800~900 萬立方公尺，然而受森林資源 保護政策及厚植森林資源的前提下，本身所生產之木材不論在數量上或供應穩定性上，皆無 法達到林產工業之所需。目前約 99%木材須從國外進口，進口材種類繁多，除南洋材外，尚 有北美材、非洲材、中南美洲材等等，來源可說是遍及全球。也因木材種類繁多，鑑別不易， 木材商用市場上常混淆不清，衍生許多糾紛，同時相關木材從業人員對於木材品等與強度性 質的認知不夠，導致諸多產品的設計與施作無法達到目標功能，故本文撰寫除希望政府單位、 建築師、歷史古蹟修護單位、室內設計單位和一般消費者能更進一步認識木材外，亦期盼藉 由本研討會推廣木材知識，讓大家能更充分、有效、合理地利用木材，讓森林資源利用可永 續的發展。
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古蹟歷史建築木構造生物劣化 與蟲蟻防治教育研習講座 論文集（台南場）
日
期：101 年 8 月 30 日（星期四）-8 月 31 日（星期五）
上課地點：文化部文化資產局台南辦公室-B1 國際會議廳 （8 月 30 日） 參訪地點：國定古蹟臺灣府城隍廟＆祀典武廟-六合堂（8 月 31 日） 主辦單位：文化部文化資產局 承辦單位：中華木質構造建築協會
主講人/與談人/主持人簡歷 主題一：認識古蹟建築經常使用的木材種類與性質 主講人/卓志隆：現職-國立宜蘭大學森林暨自然資源學系 教授 學歷-國立台灣大學 森林學博士 專長-木材鑑別、木材物理、木材改質 經歷-林產事業協會理事、木質構造建築協會理事、中華林學會 監事 與談人/葉民權：現職-國立屏東科技大學木材科學與設計系教授 中華木質構造建築協會 理事長 學歷-美國 Auburn University Wood Mechanics 博士 專長-木材力學、木質複合材料、木質結構、製材、木材分等 經歷-中華林產事業協會 理事長 主持人/王亞男：現職-臺灣大學 森林學系 教授 臺灣大學 生物資源暨農學院實驗林管理處 處長 學歷-國立臺灣大學
森林研究所
農學博士
國立臺灣大學
森林研究所
農學碩士
國立臺灣大學
森林學系
農學學士
專長-育林學、林木生物技術概論 、森林生態學、林木組織培 養學及實驗 經歷-中華林學會常務理事、吉林林學院名譽教授、臺灣大學森 林學系系主任、臺灣大學森林學系副教授、臺灣大學森林 學系講師
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