土木工程材料课件

专题专题1.土木工程土木工程(结构用结构用)材料材料专题1.土木工程1工程材料是房屋的物工程材料是房屋的物质基础，同时由它构质基础，同时由它构成的房屋构件又受到成的房屋构件又受到各种作用，在荷载作各种作用，在荷载作用下，如何充分发挥用下，如何充分发挥所采用材料的作用是所采用材料的作用是土木工程研究和解决土木工程研究和解决的重要问题。的重要问题。房屋结构所受的房屋结构所受的荷载，经板、梁、荷载，经板、梁、柱、基础的传递，柱、基础的传递，最后传给地基。最后传给地基。工程材料是房屋的物质基础，同时由它构成的房屋构件又受到各种作23.1土木工程材料的一般性质土木工程材料的一般性质1）物理性质）物理性质容积密度度、密度、含水率、吸水性、导热性等。容积密度度、密度、含水率、吸水性、导热性等。1.物理、力学、耐久性物理、力学、耐久性 2）力学性质）力学性质强度、变形、弹性、塑性等强度、变形、弹性、塑性等强度强度抗压、抗拉、抗剪强度等抗压、抗拉、抗剪强度等变形变形拉伸、压缩、压曲等拉伸、压缩、压曲等3.1土木工程材料的一般性质1）物理性质1.物理、力学、3结构材料完成荷载的传递是结构材料完成荷载的传递是通过两个基本作用完成的通过两个基本作用完成的：“拉拉”、“压压”。压缩压缩压缩压缩拉伸拉伸压缩压缩拉伸拉伸压缩压缩压缩压缩拉伸拉伸结构材料完成荷载的传递是通过两个基本作用完成的：“拉”、“压4横截面横截面AH拉应力拉应力拉应变拉应变 拉杆拉杆横向裂缝横向裂缝伸拉横截面AH拉应力拉应变 拉杆横向裂缝伸拉5横截面横截面AH压应力压应力压应变压应变压杆压杆竖向裂缝竖向裂缝压缩压缩横截面AH压应力压应变压杆竖向裂缝压缩6对短柱，柱的截面形式不是主要问题，同面积的柱有同样对短柱，柱的截面形式不是主要问题，同面积的柱有同样的承载力的承载力但是，对于细长柱，在很低的荷载下，柱子会由于压屈而但是，对于细长柱，在很低的荷载下，柱子会由于压屈而破坏。压屈是柱在压力作用下另一种破坏形式。破坏。压屈是柱在压力作用下另一种破坏形式。Buckling对短柱，柱的截面形式不是主要问题，同面积的柱有同样的承载力但7 压缩压缩压杆构件被压曲构件材料若受拉被折断，构件材料若受拉被折断，受压被压屈，在工程中是受压被压屈，在工程中是不能允许的。因此学习研不能允许的。因此学习研究材料的强度非常重要。究材料的强度非常重要。强度：结构材料承受荷载强度：结构材料承受荷载的极限能力。的极限能力。压缩压杆构件被压曲构件材料若受拉被折断，受压被压屈，在工8 弹性弹性结构材料承受荷载其结构材料承受荷载其形状会改变，移去荷形状会改变，移去荷载，恢复原状。载，恢复原状。在弹性状态荷载与在弹性状态荷载与变形成正比。变形成正比。弹性结构材料承受荷载其形状会改变，移去荷载，恢复原状。在弹9材料处于弹材料处于弹性状态性状态？材料处于弹性状态？10当结构材料荷载承当结构材料荷载承受更大荷载时，移受更大荷载时，移去荷载，有残余变去荷载，有残余变形，变形不能恢复形，变形不能恢复原状。原状。塑性塑性当结构材料荷载承受更大荷载时，移去荷载，有残余变形，变形不能11小结小结：承受荷载较小时承受荷载较小时处于弹性状态；处于弹性状态；较大时处于塑性较大时处于塑性状态；状态；超过极限应力时超过极限应力时处于破坏失效状态处于破坏失效状态 不同的结构材料弹、不同的结构材料弹、塑性是不同的。有塑性塑性是不同的。有塑性的材料称为塑性材料，的材料称为塑性材料，如钢材、混凝土等，这如钢材、混凝土等，这类材料一旦出现塑性有类材料一旦出现塑性有发生破坏的预兆；反之发生破坏的预兆；反之称为脆性材料如石材、称为脆性材料如石材、玻璃等。玻璃等。小结：不同的结构材料弹、塑性是不同的。有塑性的材料称为塑123.2 四种常用建筑结构材料四种常用建筑结构材料.钢材钢材 按化学成分分按化学成分分类类 低碳钢（低碳钢（Fe 99%,C 低于低于0.22）合金钢（添加合金钢（添加锰、硅、钒等锰、硅、钒等元素）元素）常用型材常用型材3.2 四种常用建筑结构材料.钢材 按化学13 钢材的连接方式：钢材的连接方式：线材（钢筋、钢丝等）在工程线材（钢筋、钢丝等）在工程中的应用中的应用大梁中的大梁中的CABR钢钢筋接头筋接头 钢材的连接方式：线材（钢筋、钢丝等）在工程中的应用大14 钢筋端部镦粗钢筋端部镦粗 切削直螺纹切削直螺纹 用连接套筒对接钢筋用连接套筒对接钢筋 土木工程材料课件15淮南广播电视局钢网架扬州客车厂扬州客车厂钢网架钢网架淮南广播电视局钢网架扬州客车厂钢网架16 常用钢材的强度常用钢材的强度 低碳钢：抗拉、抗压低碳钢：抗拉、抗压均为均为235Mpa 低合金钢：高一些，低合金钢：高一些，为为335400Mpa 评价：评价：材质均匀、强度高、材质均匀、强度高、塑性好、便于加工安塑性好、便于加工安装；缺点是耐火性差，装；缺点是耐火性差，易于锈蚀，维护费用易于锈蚀，维护费用较高。较高。常用钢材的强度 评价：17 混凝土（砼）混凝土（砼）定义定义：人工石：人工石 类型类型：水泥混凝土水泥混凝土轻混凝土轻混凝土沥青混凝土等沥青混凝土等 强度强度混凝土的强度等级一混凝土的强度等级一般为般为 砼抗拉强度低，与钢筋粘结组成钢筋砼结构。砼抗拉强度低，与钢筋粘结组成钢筋砼结构。新规范最高到新规范最高到 混凝土（砼）定义：人工石 类型：水泥混凝土轻混凝土沥18 评价：评价：优点是：可模性、耐久优点是：可模性、耐久性、耐火性、整体性都性、耐火性、整体性都好，易于就地取材，价好，易于就地取材，价格较低，强度比砖、石格较低，强度比砖、石材都高，能与钢筋粘结材都高，能与钢筋粘结做成各种强度高的钢筋做成各种强度高的钢筋砼结构；砼结构；缺点是：自重较大、缺点是：自重较大、施工复杂、工序多、施工复杂、工序多、工期长、易产生裂缝。工期长、易产生裂缝。评价：优点是：可模性、耐久性、耐火性、整体性都好，易于就19.砌体砌体 概念：是由石材、概念：是由石材、粘土、混凝土、工粘土、混凝土、工业废料等材料做成业废料等材料做成的块材和水泥、石的块材和水泥、石灰膏等胶凝材料与灰膏等胶凝材料与砂、水混合做成的砂、水混合做成的砂浆，叠合粘结而砂浆，叠合粘结而成的复合材料。成的复合材料。类型类型石砌体、实（空）砖砌体、中小混凝土块砌体、硅酸石砌体、实（空）砖砌体、中小混凝土块砌体、硅酸盐块砌体等盐块砌体等.砌体 概念：是由石材、粘土、混凝土、工业废料等材料做20 评价评价所有砌体，强度都低。砌体优所有砌体，强度都低。砌体优点是易于就地取材，价格低廉，点是易于就地取材，价格低廉，施工简便，隔热保温性以及耐施工简便，隔热保温性以及耐火耐久性好；但因强度低，导火耐久性好；但因强度低，导致结构笨重，施工劳动量大，致结构笨重，施工劳动量大，工程质量问题多。实心粘土砖工程质量问题多。实心粘土砖与农争田，破坏生态，应限制、与农争田，破坏生态，应限制、废止使用。废止使用。提倡节能环保材料提倡节能环保材料。评价所有砌体，强度都低。砌体优点是易于就地取材，价格低廉，21.木材木材 类型类型圆材、方材、条材、圆材、方材、条材、板材等。板材等。木材属于各向异性木材属于各向异性材料，要注意顺纹和材料，要注意顺纹和横纹方向的强度差异横纹方向的强度差异很大。很大。应用特点应用特点结构自重、制作容易，结构自重、制作容易，架设简便，工期快，造架设简便，工期快，造价便宜等优点；但易燃、价便宜等优点；但易燃、易腐朽，结构变形较大易腐朽，结构变形较大等缺点。等缺点。.木材 类型圆材、方材、条材、板材等。木材属22土木工程材料课件23四种常用材料综合评价四种常用材料综合评价 钢材应用是发展方向钢材应用是发展方向 木材应用要限制木材应用要限制 混凝土广泛应用混凝土广泛应用 砌体普遍建造中小型房屋砌体普遍建造中小型房屋 组合结构，将得到很快发展。组合结构，将得到很快发展。四种常用材料综合评价 钢材应用是发展方向 木材应用要限制24土木工程材料课件25