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1、建筑材料基本知识建筑材料基本知识一一 .材料的材料的强度强度 强度强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度 有很多种外力，需要将各种材料做成小的试件，在专门有很多种外力，需要将各种材料做成小的试件，在专门的机器上分门别类地考验他们的承载能力的机器上分门别类地考验他们的承载能力 拉伸拉伸 压缩压缩 弯曲弯曲 剪切剪切 扭转扭转 拉伸强度拉伸强度压缩强度压缩强度弯曲强度弯曲强度剪切强度剪切强度一般在采用扭转试验来检验其抵抗剪切的能力一般在采用扭转试验来检验其抵抗剪切的能力评价一种材料的强度要看评价一种材料的强度要看该材料在单位面积上能够承受的最大的力该材料
2、在单位面积上能够承受的最大的力强度的度量是强度的度量是应力：应力：在上述实验中，试件能承受多大的力是与试件的尺寸大小有关系的，我们需要把形状和大小的因素剔除，-材料在单位面积承受的力叫做应力评价一个材料的强度要折算成这个材料在单位面积上能承受的最大的力-极限应力材料的材料的强度强度 强度强度：材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度 通常以材料在外力作用下失去承载能力时的极限应力来表示通常以材料在外力作用下失去承载能力时的极限应力来表示 抗拉强度抗拉强度 抗压强度抗压强度 抗弯强度抗弯强度 抗剪强度抗剪强度 可各向同性（这种材料各方向都相同，如钢材）可各向同
3、性（这种材料各方向都相同，如钢材）或各向异性（这种材料各方向不同，如木材）或各向异性（这种材料各方向不同，如木材）建筑材料的强度常分等级使用建筑材料的强度常分等级使用 最基本、最主要的指标最基本、最主要的指标了解材料，正确选择了解材料，正确选择有些材料抗拉强度高，我们就用来承受拉力比如钢材，用来受拉最划算有些材料抗压强度高，我们就用来承压比如石头、砖块、混凝土，就用来受压便宜又耐久对弯曲的情况，上部分受压，下部分受拉我们就用钢筋混凝土，由钢筋受拉、混凝土受压，分工合作到达救援现场的时候，应先考察需要探寻的废墟中材料的强度，因为万一有偷工减料的情形，可能很多材料都是没有达到它应有的强度的，比如砌
4、墙用的石灰砂浆，其墙体的质量将远没有想象中结实，比如混凝土中水泥用量不足，钢筋用的是铁丝估计这些强度的目的是在搜寻的时候估计判断断墙残垣的危险度，判断其在搜寻的时候等人为踩踏和翻动时或余震时是否会发生进一步的破坏，以及需要用其来支撑的时候是否可以使用这些材料。对于石头、混凝土，一般用敲击，摔打等方法估计材料的强度然后看看其是否存在裂纹等来判断其整体的强度对于砖墙体，这要先判断砖的强度，再判断砂浆的强度，然后看墙体的砌筑质量是不是横平竖直灰浆饱满？最后看是否有裂纹？裂纹大小、方向、是否为穿透性裂纹等来估计其整体的强度下图是明显的灰浆强度不够，也不饱满，墙体质量差下图是明显的灰浆强度不够，也不饱满
5、，墙体质量差对于钢材，主要看其断面尺寸、变形情况、有无裂纹等来判断其剩余的强度，特别注意钢材的连接处、焊接处。另外钢材的失效通常是失稳后的变形造成的。所以受压的钢材（例如钢柱等）的变形可能会大大削弱其作为受压构件的强度压杆稳定的概念压杆稳定的概念压杆的稳定性，是指受压杆件保持其原有平衡状态的能力压杆不能保持原有平衡状态的现象，称为丧失稳定，简称失稳二.材料的重量材料的重量由于地震是地面的运动（位移、速度、加速度），结构受到的横向力的大小是与其重量成正比的，（质量越大惯性越大）所以材料越重，在地震中受到的横向力就越大，越是危险。所以在救援的时候判断建筑所用材料的重量，尤其的处于较高位置的材料的重
6、量，如楼板、墙体，尤其是屋顶等的重量，是很重要的，比如木构架加瓦的屋面，就比钢筋混凝土的屋面轻很多，相对要安全一些。二.材料的重量材料的重量即使在非地震时，重量也是结构受力校核的主要因素材料越重，其掉下来带来的杀伤力也越大材料越重，救援难度也越大，更需要依赖机具材料的强度与材料的强度与重量！重量！-轻质高强！轻质高强！地震带来的横向力与地震带来的横向力与重量重量成正比！成正比！房屋垮塌后建材的房屋垮塌后建材的重量重量是第一杀手！是第一杀手！救援的时候救援的时候重量重量是第一难题！是第一难题！材料越轻越好！材料越轻越好！强度越高越好！强度越高越好！轻质高强！轻质高强！三三.材料的变形材料的变形弹
7、性弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，变形能完全消失的性质称为弹性除去后，变形能完全消失的性质称为弹性 弹性变形：弹性变形：材料的这种可恢复的变形称为弹性变形 常用的钢材、木材、橡胶等有较大的弹性，在地震中有利于吸收能量，因此是有利的。塑性塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力除去材料在外力作用下产生变形，当外力除去后，材料仍保留一部分残余变形、且不产生裂缝后，材料仍保留一部分残余变形、且不产生裂缝的性质称为塑性的性质称为塑性 塑性变形：塑性变形：这部分残余变形称为塑性变形，或永这部分残余变形称为塑性变形，或永久变形，属不可逆变形。久变形，属不可逆变形
8、。对抗震来讲，变形都是好事，可以吸收能量对抗震来讲，变形都是好事，可以吸收能量而减少破坏，但塑性变形后材料的形状发生改变，而减少破坏，但塑性变形后材料的形状发生改变，这可能造成结构的形状变化，导致结构失效这可能造成结构的形状变化，导致结构失效地震中，能够有较大弹性变形的材料，如钢材和木材，或者其连接可以容许一定的变形的情况，都是对抗震有利的。而发生塑性变形的材料，如受力超过一定的限度的钢材，钢材将发生塑性变形，虽然变形有利于吸收地震的能量，但建筑钢构件的变形，将可能使得建筑的结构构成关系发生变化，例如柱子或梁可能发生弯曲，这对于建筑的结构却是有害的，有可能大大降低其稳定性。对这些震后的钢结构，
9、要加以分析，首先是考察其有无裂纹、脱焊之类的局部问题，其次看整体结构变形后的构成形状是否处于较为稳定的状态，主要根据这两点来判断这个建筑的稳定性而砖墙、土墙、石墙、玻璃等，其弹性变形和塑性变形都较小，在地震中，没有太多可以吸收能量的能力，所以是较容易损坏的材料在救援的时候，对这类材料修建的建筑要多加小心，因为其破坏常常较为突然，一旦地震带来的横向力超过一定的限度，这些墙体会轰然倒下，而且是常常是粉碎性的破坏四四.材料的脆性与韧性材料的脆性与韧性脆性：脆性：外力作用于材料并达到一定限度后，材料无明显外力作用于材料并达到一定限度后，材料无明显塑性变形而发生突然破坏的性质称为脆性塑性变形而发生突然破
10、坏的性质称为脆性 脆性材料：脆性材料：具有这种性质的材料称脆性材料具有这种性质的材料称脆性材料。脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度，可高达数倍甚脆性材料的抗压强度远大于其抗拉强度，可高达数倍甚至数十倍，但脆性材料承受冲击或震动荷载的能力很差至数十倍，但脆性材料承受冲击或震动荷载的能力很差 最便宜的石头、砖头、没钢筋的混凝土（水泥、砂、石、最便宜的石头、砖头、没钢筋的混凝土（水泥、砂、石、水组成）等都是脆性材料水组成）等都是脆性材料 地震中这类材料都是很危险的材料，主要它抗拉、抗变地震中这类材料都是很危险的材料，主要它抗拉、抗变形不行，还会突然破坏！形不行，还会突然破坏！让材料受到突然的冲击荷载
11、，考验其承受冲击荷载的能力让材料受到突然的冲击荷载，考验其承受冲击荷载的能力主要由脆性材料修建的建筑主要由脆性材料修建的建筑主要由脆性材料构件的建筑，由于其不能承受拉力，较易于在受剪切的面上受拉而破坏也因为地震的动荷载，脆性材料承受动荷载的能力要比静荷载差很多，也是造成最新材料破坏的主要因素而且脆性材料的破坏多没有预兆，而且容易发生粉碎性破坏，救援难度大救援的时候遇到主要由脆性材料修建的建筑的时候一定要非常小心，尤其是当其有通透的裂纹发生的时候，其整体的强度就已经大幅度下降了 脆性材料修筑的砖墙体，常在脆性材料修筑的砖墙体，常在45 方向发生破坏，因为地震时，砖墙体方向发生破坏，因为地震时，砖
12、墙体在这个方向上会产生很大拉力，墙体在这个方向上会产生很大拉力，墙体承受不了而被拉裂承受不了而被拉裂脆性材料常呈粉碎性垮塌！脆性材料常呈粉碎性垮塌！粉碎性垮塌的建筑杀伤力很大，救援难度也很大粉碎性垮塌的建筑杀伤力很大，救援难度也很大脆性材料常呈粉碎性垮塌，生还几率较小脆性材料常呈粉碎性垮塌，生还几率较小韧性：韧性：在冲击或震动荷载作用下，材料能吸收较大能量，在冲击或震动荷载作用下，材料能吸收较大能量，同时产生较大变形，而不发生突然破坏的性质称为材料的同时产生较大变形，而不发生突然破坏的性质称为材料的冲击韧性（简称韧性）冲击韧性（简称韧性）韧性材料：韧性材料：具有这种性质的材料称韧性材料具有这种
13、性质的材料称韧性材料 韧性材料的特点是变形大，特别是塑性变形大，抗拉韧性材料的特点是变形大，特别是塑性变形大，抗拉强度接近或高于抗压强度，一般其破坏有个过程，易于观强度接近或高于抗压强度，一般其破坏有个过程，易于观察和逃离，抗震必不可少，但价格较高察和逃离，抗震必不可少，但价格较高常用的韧性材料是钢材、木材、塑料常用的韧性材料是钢材、木材、塑料 最强的是钢材，其次是木材，塑料一般只用于室内最强的是钢材，其次是木材，塑料一般只用于室内主要由韧性材料修建的建筑主要由韧性材料修建的建筑主要由钢、木支撑的建筑是韧性材料为主的建筑，有较好的抗拉抗压的综合能力，地震时可以发生变形等，所以具有较好的抗震性而
14、且其发生破坏前，一般会有较大的变形、声音等发出，也有个过程，所以一般较易躲避即使发生破坏，一般也不是粉碎性的，而较易相互支撑而形成生存空间，救援的可能性较大 512震中附近震中附近30年前修建的木结构老屋，年前修建的木结构老屋，周围砖混新房都倒了，它却顽强挺立周围砖混新房都倒了，它却顽强挺立北川破木房，歪歪斜斜的柱子、弯弯的梁，北川破木房，歪歪斜斜的柱子、弯弯的梁，却经历却经历8级地震未倒！级地震未倒！现代轻型木结构住宅，是美、日等发达国家独栋建筑的现代轻型木结构住宅，是美、日等发达国家独栋建筑的主要形式，也是目前国内高档别墅的首选主要形式，也是目前国内高档别墅的首选在美国、日本、芬兰和瑞典等
15、发达国家，新建住宅大多为现代木结构在美国、日本、芬兰和瑞典等发达国家，新建住宅大多为现代木结构 NewtypeofWoodenStructureHousing现代轻型木结构住宅，内外都看不见一根木头，抗震性极强现代轻型木结构住宅，内外都看不见一根木头，抗震性极强现代木结构住宅在世界上发展比较迅速，在许多国家已经普遍使用。现代木结构住宅在世界上发展比较迅速，在许多国家已经普遍使用。NewtypeofWoodenStructureHousing 木木结结构构有有较较好好的的韧韧性性、抗抗震震性性好好，这这是是512震震中中区区彭彭州州小鱼洞灾后修建的新型木结构建筑小鱼洞灾后修建的新型木结构建筑木结
16、构构件在工厂机械化、标准化生产好，现场只需要做组装，施工速度很快灾后重建小鱼洞灾后重建小鱼洞53户新型木结构试点项目户新型木结构试点项目-低成本抗震房低成本抗震房轻钢结构建筑也是很好的一种选择轻钢结构建筑也是很好的一种选择-钢结构抗震性很好钢结构抗震性很好轻钢结构也看不见钢材轻钢结构也看不见钢材-轻钢材料全部包在里面了轻钢材料全部包在里面了512灾后重建灾后重建青川钢结构示范样板房青川钢结构示范样板房超高层建筑一般也都是钢结构超高层建筑一般也都是钢结构-轻质高强，抗震性很高轻质高强，抗震性很高纽约世界贸易中心双塔超高层建筑一般都是钢结构超高层建筑一般都是钢结构-轻质高强，抗震性很高轻质高强，抗震性很高纽约世界贸易中心双塔在破拆的时候，脆性材料需要敲打或冲击，就是给予冲击力，容易击碎它，但要注意击碎的时候可能带来的冲击力、碎石飞溅等可能造成的不利因素。韧性材料，则需要电锯、切割等方法将其解体。主要由混合材料修建的建筑主要由混合材料修建的建筑钢筋混凝土结构钢筋混凝土结构-目前一般建筑使用最多的一种组合材料由钢筋承受拉力，混凝土承受压力由钢筋承受拉力，混凝土承受压力 分工合作的系统分工合作的系统