第1章工程材料.

1、第二章第二章 工程材料與制品工程材料與制品無(wú)機(jī)材料金屬材料黑色金屬（鐵、鋼）、有色金屬（鋁、銅及合金等）非金屬材料天然石材（砂、石及各種巖石加工成的石材），燒土制品（磚、瓦、陶瓷），玻璃膠凝材料（石灰、石膏、水玻璃、水泥），混凝土、砂漿有機(jī)材料植物材料瀝青材料高分子材料木材、竹材等石油瀝青、煤瀝青及其制品塑料、涂料、膠粘劑復(fù)合材料 鋼筋混凝土、聚合物混凝土、玻璃鋼、紙面或纖維石膏板 任何土木工程建（構(gòu)）筑物（包括道路、橋梁、港口、碼頭、礦井、隧道等）都是用材料按一定的要求打造成的,土木工程中所使用的各種材料統(tǒng)稱為土木工程材料。 簡(jiǎn)述簡(jiǎn)述 2 磚 標(biāo)準(zhǔn)磚的規(guī)格：240mm*115mm*53mm按

2、材料分粘土磚、頁(yè)巖磚、煤矸石磚、粉煤灰磚、爐渣磚和灰砂磚等；按燒結(jié)工藝分磚按照生產(chǎn)工藝分為燒結(jié)磚和非燒結(jié)磚按有無(wú)孔洞分實(shí)心磚：空心磚尺寸有240mm115mm90mm, 240mm180mm115mm,190mm190mm90mm特點(diǎn)：墻厚小，施工速度快，墻、柱抗壓強(qiáng)度高，重量輕 我國(guó) 使用率比較低 空心磚強(qiáng)度較低，1020MPa,常用于非承重墻，孔洞豎直。國(guó)外 瑞士磚的產(chǎn)量97%為空心磚，強(qiáng)度高17140 MPa，多半用于承重，有水平孔洞。多孔磚砌體概念：石材、磚用砂漿砌筑而成的構(gòu)件(墻、柱)。無(wú)論哪種砌體，砌筑時(shí)都應(yīng)錯(cuò)縫。2.1 早期工程材料早期工程材料2.1.1磚磚空心磚多孔磚實(shí)心磚無(wú)論

3、哪種砌體，砌筑時(shí)都應(yīng)錯(cuò)縫。2.1.2 瓦瓦2瓦瓦，一般指粘土瓦。以粘土（包括頁(yè)巖、煤矸石等粉料）為主要原料，經(jīng)泥料處理、成型、干燥和焙燒而制成。蝴蝶瓦平瓦波形瓦按成分分，有粘土瓦、水泥瓦、石棉水泥瓦、鋼絲網(wǎng)水泥瓦、聚氯乙烯瓦、玻璃鋼瓦、瀝青瓦等；2.1.3石石3. 石種類按密度分：重巖自然石（18KN/m3）花崗巖、砂巖、石灰石輕巖自然石（自然石自然石 磚磚 瓦瓦細(xì)骨料：粒徑在0.165mm之間的骨料為細(xì)骨料(砂)。一般采用天然砂，它是巖石風(fēng)化后所形成的大小不等、由不同礦物散粒組成的混合物，一般有河砂、海砂及山砂。砂子的粗細(xì)按細(xì)度模數(shù)分為4級(jí)。 粗砂：細(xì)度模數(shù)為3731，平均粒徑為o5mm以上

4、。 中砂：細(xì)度模數(shù)為3023，平均粒徑為o5035mm。 細(xì)砂：細(xì)度模板為2216，平均粒徑為035025mm。 特細(xì)砂：細(xì)度模數(shù)為15一o7，平均粒徑為o25mm以下。 細(xì)度模數(shù)越大，表示砂越粗。普通混凝土用砂的細(xì)度模數(shù)范圍在3.7-1.6，以中砂為宜，或者用粗砂加少量的細(xì)砂，其比例為4：1。粗骨料：有碎石和卵石。由天然巖石或卵石經(jīng)破碎、篩分而得的，粒徑大于5mm的巖石顆粒，稱為碎石或碎卵石。巖石由于自然條件作用而形成的，粒徑大于5mm的顆粒，稱為卵石。 2.1.4 砂石砂石2.1.5 灰 石膏 膠粘劑 裝飾面板 裝飾線材 石灰 膠粘劑 裝飾粉刷 石灰砂漿，三合土2.1.6 木材1. 鋼筋分

5、類按化學(xué)成份分熱軋?zhí)妓劁摚瑹彳埰胀ǖ秃辖痄摪唇孛嫘问椒止饷驿摻?施工時(shí)端頭需作彎鉤變形鋼筋月牙形施工時(shí)直接使用直筋羅紋和人字形按加工方式分熱軋冷拉冷軋2.2 近代土木工程材料近代土木工程材料2.2.4 鋼材鋼材2.2.4 鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋鋼筋光面鋼筋變形鋼筋2.2.4 鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋鋼筋鋼筋的不同加工方式熱軋鋼筋： 632 12mm以下做成圓盤(pán)冷加工鋼筋冷拉鋼筋：為了提高強(qiáng)度以節(jié)約鋼筋，工程中常按施工規(guī)程對(duì)鋼筋進(jìn)行冷拉使其伸長(zhǎng)45%，其屈服強(qiáng)度較冷拉前提高。冷拉后鋼筋的強(qiáng)度提高，但塑性、韌性變差，因此，冷拉鋼筋不宜用于受沖擊或重

6、復(fù)荷載作用的結(jié)構(gòu)。冷拔鋼筋：冷拔低碳鋼絲是用6.5mm8mm的碳素結(jié)構(gòu)鋼通過(guò)拔絲機(jī)進(jìn)行多次強(qiáng)力拉拔而成。冷拔低碳鋼絲由于經(jīng)過(guò)反復(fù)拉拔強(qiáng)化，強(qiáng)度大為提高，但塑性顯著降低，脆性隨之增加，已屬硬鋼類鋼筋冷軋帶肋鋼筋將普通低碳鋼或熱軋光圓鋼（ 12以下）盤(pán)條在冷軋機(jī)上，冷軋成二面或三面有月牙橫肋。冷加工措施都是為了提高鋼筋的強(qiáng)度和增加其在砼中的抗滑移能力。其它建筑用鋼材點(diǎn)焊而成的焊網(wǎng)建筑施工工業(yè)化高強(qiáng)鋼絲和鋼絞線預(yù)應(yīng)力鋼筋砼中使用精軋高強(qiáng)羅紋鋼筋鋼纖維（20mm50mm）摻入砼中提高砼的抗裂能力和韌性。施工時(shí)噴射到砼上，不振搗。鋼筋替代產(chǎn)品塑料纖維、玻璃絲、碳纖維筋使用替代產(chǎn)品作預(yù)應(yīng)歷筋時(shí)，錨固問(wèn)題需

7、特別考慮。2.2.4 鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋鋼筋塑料纖維玻璃纖維網(wǎng)格布碳纖維鋼絞線點(diǎn)焊而成的焊網(wǎng)2.2.4 鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋、鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋鋼筋2.2 近代土木工程材料近代土木工程材料2.2.2 水泥水泥膠凝材料：指和水成漿后能硬化成堅(jiān)實(shí)整體的礦物質(zhì)粉狀材料。膠凝材料：指和水成漿后能硬化成堅(jiān)實(shí)整體的礦物質(zhì)粉狀材料。 石灰、燒石膏、水泥等無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。石灰、燒石膏、水泥等無(wú)機(jī)粘結(jié)劑。 砂漿：砂漿： 是石膏、石灰或水泥等膠凝材料摻砂或礦渣等無(wú)機(jī)粘結(jié)是石膏、石灰或水泥等膠凝材料摻砂或礦渣等無(wú)機(jī)粘結(jié) 劑等細(xì)骨料加水拌合而成劑等細(xì)骨料加水拌合而成 1. 水泥的定義

8、和分類 定義：定義：粉狀水硬性無(wú)機(jī)膠凝材料。加水?dāng)嚢韬蟪蓾{體，能在空氣中硬化或者在水中更好的硬化，并能把砂、石等材料牢固地膠結(jié)在一起。 用途：用途：水泥是重要的建筑材料，用水泥制成的砂漿或混凝土，堅(jiān)固耐久，廣泛應(yīng)用于土木建筑、水利、國(guó)防等工程。 分類：分類：水泥按用途及性能分 (1)通用水泥通用水泥: 一般土木建筑工程通常采用的水泥。即硅酸鹽水泥、普通硅酸鹽水泥、礦渣硅酸鹽水泥、火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥、粉煤灰硅酸鹽水泥和復(fù)合硅酸鹽水泥。 (2)專用水泥專用水泥:專門(mén)用途的水泥。如：G級(jí)油井水泥，道路硅酸鹽水泥。 (3)特性水泥特性水泥:某種性能比較突出的水泥。如：快硬硅酸鹽水泥、低熱礦渣硅酸鹽水泥

9、、膨脹硫鋁酸鹽水泥。2.2 近代土木工程材料近代土木工程材料2.2.2 水泥水泥 (1) 硅酸鹽水泥：硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、0%5%石灰石或?；郀t礦渣、適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為硅酸鹽水泥，分P.I和P.II,即國(guó)外通稱的波特蘭水泥。 (2) 普通硅酸鹽水泥普通硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、6%15%混合材料，適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為普通硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱普通水泥）,代號(hào)：P.O。 (3) 礦渣硅酸鹽水泥：礦渣硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、粒化高爐礦渣和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料, 稱為 礦渣硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.S。 (4) 火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥火山灰質(zhì)

10、硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、火山灰質(zhì)混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料。稱為火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.P。 (5) 粉煤灰硅酸鹽水泥粉煤灰硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、粉煤灰和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為粉煤灰硅酸鹽水泥，代號(hào)：P.F。 (6) 復(fù)合硅酸鹽水泥復(fù)合硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料、兩種或兩種以上規(guī)定的混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料，稱為復(fù)合硅酸鹽水泥（簡(jiǎn)稱復(fù)合水泥），代號(hào)P.C。 (7) 中熱硅酸鹽水泥中熱硅酸鹽水泥：以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料、加入適量石膏磨細(xì)制成的具有中等水化熱的水硬性膠凝材料。 (8) 低熱礦渣硅酸鹽水泥低熱礦渣硅酸鹽水泥：

11、以適當(dāng)成分的硅酸鹽水泥熟料、加入適量石膏磨細(xì)制成的具有低水化熱的水硬性膠凝材料。 (9)快硬硅酸鹽水泥快硬硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成早強(qiáng)度高的以3天抗壓強(qiáng)度表示標(biāo)號(hào)的水泥。 (10) 抗硫酸鹽硅酸鹽水泥抗硫酸鹽硅酸鹽水泥：由硅酸鹽水泥熟料，加入適量石膏磨細(xì)制成的抗硫酸鹽腐蝕性能良好的水泥。 (11) 白色硅酸鹽水泥白色硅酸鹽水泥：由氧化鐵含量少的硅酸鹽水泥熟料加入適量石膏，磨細(xì)制成的白色水泥。 (12) 道路硅酸鹽水泥道路硅酸鹽水泥：由道路硅酸鹽水泥熟練，0%10%活性混合材料和適量石膏磨細(xì)制成的水硬性膠凝材料,稱為道路硅酸鹽水泥，（簡(jiǎn)稱道路水泥）。 (13) 砌筑水泥

12、砌筑水泥：由活性混合材料，加入適量硅酸鹽水泥熟料和石膏，磨細(xì)制成主要用于砌筑砂漿的低標(biāo)號(hào)水泥。 (14) 油井水泥油井水泥：由適當(dāng)?shù)V物組成的硅酸鹽水泥熟料、適量石膏和混合材料等磨細(xì)制成的適用于一定井溫條件下油、氣井固井工程用的水泥。 (15) 石膏礦渣水泥石膏礦渣水泥：以?；郀t礦渣為主要組分材料，加入適量石膏、硅酸鹽水泥熟料或石灰磨細(xì)制成的水泥。 最早的砼粘土、石灰和砂按一定比例拌合而成。現(xiàn)在的砼水泥、砂（細(xì)骨料）、碎石（粗骨料）。砼的種類普通砼 組分為水泥、石子、砂等輕骨料砼 組份中骨料有：粉煤灰陶粒、粘土陶粒、頁(yè)巖陶粒、膨脹礦渣珠、浮石、煤矸石加氣砼和泡沫砼 在砂漿中分別摻入發(fā)氣劑和泡沫

13、劑。水泥制品特點(diǎn)1) 水泥在新制成的砼中與水起水化作用，釋放水合熱。在大體積砼結(jié)構(gòu)中水合熱不易散發(fā)，當(dāng)壩外層結(jié)硬后，壩內(nèi)不斷產(chǎn)生的水合熱使內(nèi)部砼膨脹而導(dǎo)致壩外裂縫，所以應(yīng)采用低熱水泥。礦渣水泥較普通水泥的水合熱低。2) 膨脹水泥結(jié)硬后，體積會(huì)膨脹。3) 礬士水泥是一種硬化很快并有高強(qiáng)度的水硬性膠凝材料。可用于緊急工程、冬季工程、海水建筑和處于礦物質(zhì)水中的砼。4) 耐堿性砼，耐酸性砼。5) 砼可制成砌塊2.2 工程材料與制品工程材料與制品2.2.3 混凝土（砼）混凝土（砼）小型砼砌塊大型砼砌塊2.2.3 混凝土（砼）混凝土（砼）中 和 面拉壓鋼 筋細(xì) 混 凝 土1. 鋼筋砼梁板構(gòu)件受力簡(jiǎn)圖鋼筋砼

14、為了更好地利用砼高的抗壓強(qiáng)度，在混凝土板的受拉邊加設(shè)抗拉強(qiáng)度高的鋼筋事實(shí)證明，除了鋼筋外，竹筋、各種纖維都可以用來(lái)加強(qiáng)混凝土。能否加強(qiáng)除混凝土以外的高抗壓材料？可以加強(qiáng)石材簡(jiǎn)圖2.2.3 -4 鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋混凝土構(gòu)件內(nèi)應(yīng)力圖鋼筋混凝土構(gòu)件構(gòu)造圖2.2.3 -4 鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋混凝土的優(yōu)缺點(diǎn) 主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： （1 1）就地取材）就地取材 （2 2）耐久性）耐久性 （3 3）耐火性）耐火性 （4 4）整體性）整體性 （5 5）剛性）剛性 （6 6）可塑性）可塑性 主要缺點(diǎn)：主要缺點(diǎn)： （1 1）自重大）自重大 （2 2）抗裂性差）抗裂性差 （3

15、3）費(fèi)工大、耗用木料多）費(fèi)工大、耗用木料多 2.2.3 -4 鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼鋼筋砼和預(yù)應(yīng)力砼 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土 Prestressed Concrete 【定義】為了避免鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫過(guò)早出現(xiàn)，充分利用高強(qiáng)度鋼筋及高強(qiáng)度混凝土，設(shè)法在混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件承受使用荷載前，預(yù)先對(duì)受拉區(qū)的混凝土施加壓力后的混凝土就是預(yù)應(yīng)力混凝土。 【目的】預(yù)壓應(yīng)力用來(lái)減小或抵消荷載所引起的混凝土拉應(yīng)力，從而將結(jié)構(gòu)構(gòu)件的拉應(yīng)力控制在較小范圍，甚至處于受壓狀態(tài),以推遲混凝土裂縫的出現(xiàn)和開(kāi)展，從而提高構(gòu)件的抗裂性能和剛度。 【分類】根據(jù)預(yù)加應(yīng)力值大小對(duì)構(gòu)件截面裂縫控制程度的不同分類：

16、【優(yōu)點(diǎn)【優(yōu)點(diǎn)】1、抗裂性好，剛度大。2、節(jié)省材料，減小自重。3、提高構(gòu)件的抗剪能力。4、提高受壓構(gòu)件的穩(wěn)定性。5、提高構(gòu)件的耐疲勞性能?！救秉c(diǎn)【缺點(diǎn)】1、工藝較復(fù)雜，對(duì)質(zhì)量要求高，因而需要配備一支技術(shù)較熟練的專業(yè)隊(duì)伍。2、需要有一定的專門(mén)設(shè)備，如張拉機(jī)具、灌漿設(shè)備等。預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)預(yù)應(yīng)力混凝土的優(yōu)缺點(diǎn)施加預(yù)應(yīng)力的方法 三種 先張法、后張法 、電熱法 先張法就是在綁扎完鋼筋之后，對(duì)鋼絞線進(jìn)行預(yù)應(yīng)力張拉，然后進(jìn)行混凝土澆筑。 后張法是先在鋼筋籠里埋設(shè)波紋管或者其他管道，澆筑混凝土，然后把鋼絞線穿進(jìn)波紋管進(jìn)行張拉。先張法 是為了提高鋼筋混凝土構(gòu)件的抗裂性能以及避免鋼筋混凝土構(gòu)件過(guò)早出現(xiàn)裂縫，而

17、在混凝土構(gòu)件預(yù)制過(guò)程中對(duì)其預(yù)先施加應(yīng)力以提高構(gòu)件性能的一種方法。通常在澆灌混凝土之前張拉鋼筋的制作方法也稱為先張法，它在工程建設(shè)中起著重要作用。 后張法, 指的是先澆筑水泥混凝土，待達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度的75%以上后再?gòu)埨A(yù)應(yīng)力鋼材以形成預(yù)應(yīng)力混凝土構(gòu)件的施工方法。 其實(shí)區(qū)別就是在后張法是先制作構(gòu)件留孔道，再穿筋張拉。錨固形成整體，先張法則是預(yù)先張拉預(yù)應(yīng)力筋，錨固，再澆鑄混凝土。簡(jiǎn)述先張法和后張法的施工過(guò)程 及其優(yōu)缺點(diǎn)（或先張法和后張法的異同點(diǎn)? ） （預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)與鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)相比較，其減輕自身重量，但施工過(guò)程較繁瑣。）先張法與后張法的一個(gè)重要區(qū)別在于鋼筋是否放張 (1)先張法 即先張拉鋼筋后

18、澆注混凝土.其主要張拉程序?yàn)?在臺(tái)座上按設(shè)計(jì)要求將鋼筋張拉到控制應(yīng)力用錨具臨時(shí)固定澆注混凝土待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上切斷放松鋼筋.其傳力途徑是依靠鋼筋與混凝土的粘結(jié)力阻止鋼筋的彈性回彈,使截面混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力 6.1.2 預(yù)加應(yīng)力的方法 先張法施工簡(jiǎn)單,靠粘結(jié)力自錨,不必耗費(fèi)特制錨具,臨時(shí)錨具可以重復(fù)使用(一般稱工具式錨具或夾具),大批量生產(chǎn)時(shí)經(jīng)濟(jì),質(zhì)量穩(wěn)定.適用于中小型構(gòu)件工廠化生產(chǎn). (2)后張法 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土 先澆混凝土,待混凝土達(dá)到設(shè)計(jì)強(qiáng)度75%以上,再?gòu)埨摻?鋼筋束).其主要張拉程序?yàn)?埋管制孔澆混凝土抽管養(yǎng)護(hù)穿筋張拉錨固灌漿(防止鋼筋生銹).其傳力途徑是依靠錨具阻止

19、鋼筋的彈性回彈,使截面混凝土獲得預(yù)壓應(yīng)力,如圖6.2所示.這種做法使鋼筋與混凝土結(jié)為整體,稱為有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土. 有粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土由于粘結(jié)力(阻力)的作用使得預(yù)應(yīng)力鋼筋拉應(yīng)力降低,導(dǎo)致混凝土壓應(yīng)力降低,所以應(yīng)設(shè)法減少這種粘結(jié).這種方法設(shè)備簡(jiǎn)單,不需要張拉臺(tái)座,生產(chǎn)靈活,適用于大型構(gòu)件的現(xiàn)場(chǎng)施工. 無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土 其主要張拉程序?yàn)轭A(yù)應(yīng)力鋼筋沿全長(zhǎng)外表涂刷瀝青等潤(rùn)滑防腐材料包上塑料紙或套管(預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土不建立粘結(jié)力)澆混凝土養(yǎng)護(hù)張拉鋼筋錨固. 施工時(shí)跟普通混凝土一樣,將鋼筋放入設(shè)計(jì)位置可以直接澆混凝土,不必預(yù)留孔洞,穿筋,灌漿,簡(jiǎn)化施工程序,由于無(wú)粘結(jié)預(yù)應(yīng)力混凝土有效預(yù)壓應(yīng)力增大,降

20、低造價(jià),適用于跨度大的曲線配筋的梁體. 優(yōu)點(diǎn)是張拉鋼筋時(shí)，不需要臺(tái)座，只需夾具它的錨固是依靠預(yù)應(yīng)力鋼筋與混凝土的粘結(jié)力自錨于混凝土之中，可以進(jìn)行曲線配筋 。 缺點(diǎn)：工藝比先張復(fù)雜，錨具一旦破壞，整個(gè)預(yù)應(yīng)力體系喪失，成本較高，對(duì)大型構(gòu)件因運(yùn)輸困難往往采用后張法。 電熱法 電熱法是利用對(duì)鋼筋通電講其加熱，一般小于等于300C然后錨固鋼筋，待冷卻以后鋼筋回縮產(chǎn)生預(yù)應(yīng)力，可用于先張法和后張法中，僅是用電熱代替千斤頂?shù)臋C(jī)械張拉。鋼鋼 應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的鋼材，除鋼板外，還有各應(yīng)用于工程結(jié)構(gòu)的鋼材，除鋼板外，還有各種型鋼：角鋼、槽鋼、工字鋼、冷彎型鋼等。種型鋼：角鋼、槽鋼、工字鋼、冷彎型鋼等。利用鋼板和各種型

21、鋼通過(guò)連接可組成各種形狀的截面利用鋼板和各種型鋼通過(guò)連接可組成各種形狀的截面鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)缺點(diǎn)： 主要優(yōu)點(diǎn)：主要優(yōu)點(diǎn)： （1 1）結(jié)構(gòu)重量輕）結(jié)構(gòu)重量輕 鋼容重與屈服點(diǎn)的比值相對(duì)較低，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面較小，重量鋼容重與屈服點(diǎn)的比值相對(duì)較低，鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面較小，重量較輕。一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的較輕。一般為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的1/2-1/51/2-1/5。特別適用于大跨、超高、承。特別適用于大跨、超高、承載重的結(jié)構(gòu)。載重的結(jié)構(gòu)。 （2 2）結(jié)構(gòu)性能好）結(jié)構(gòu)性能好 鋼材塑性、韌性好，變形能力強(qiáng)，計(jì)算準(zhǔn)確性好，可靠性高。鋼材塑性、韌性好，變形能力強(qiáng)，計(jì)算準(zhǔn)確性好，可靠性高。 （3 3）工

22、業(yè)化程度高）工業(yè)化程度高 工業(yè)化程度高，施工精度好，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。工業(yè)化程度高，施工精度好，勞動(dòng)生產(chǎn)率高。 （4 4）符合可持續(xù)發(fā)展要求）符合可持續(xù)發(fā)展要求 鋼材可重復(fù)利用程度高，符合可持續(xù)發(fā)展要求。鋼材可重復(fù)利用程度高，符合可持續(xù)發(fā)展要求。鋼結(jié)構(gòu)主要缺點(diǎn)：鋼結(jié)構(gòu)主要缺點(diǎn)：（1 1）耐火性差。）耐火性差。 鋼結(jié)構(gòu)在溫度鋼結(jié)構(gòu)在溫度250250以內(nèi)性質(zhì)變化很小，溫度達(dá)到以內(nèi)性質(zhì)變化很小，溫度達(dá)到300 300 以后，強(qiáng)度逐漸下降，達(dá)到以后，強(qiáng)度逐漸下降，達(dá)到450450650 650 時(shí)，強(qiáng)度降為零。時(shí)，強(qiáng)度降為零。（2 2）易銹蝕。）易銹蝕。（3 3）價(jià)格較貴。）價(jià)格較貴。3.63.6、木、木

23、 1.1.圓木圓木 直徑常在直徑常在120mm120mm以上，長(zhǎng)度一般為以上，長(zhǎng)度一般為9m9m以內(nèi)。以內(nèi)。 2.2.方料方料 （1 1）大料：兩面鋸開(kāi)及四面鋸開(kāi)。）大料：兩面鋸開(kāi)及四面鋸開(kāi)。 （2 2）條料：四面鋸平，厚度小于）條料：四面鋸平，厚度小于100mm100mm，寬度小于厚度寬度小于厚度2 2倍。倍。 （3 3）板料：厚度不大于）板料：厚度不大于100mm100mm，寬度大于厚度的寬度大于厚度的2 2倍，其中倍，其中 厚度在厚度在3535mmmm以下的為薄板，大于以下的為薄板，大于35mm35mm的為厚板的為厚板4 4、土木工程材料發(fā)展展望、土木工程材料發(fā)展展望4.1.4.1.墻體

24、材料墻體材料 我國(guó)粘土磚的用量很大，墻體材料產(chǎn)值約占建材工業(yè)總產(chǎn)值的我國(guó)粘土磚的用量很大，墻體材料產(chǎn)值約占建材工業(yè)總產(chǎn)值的1/31/3，但新墻體材料只占，但新墻體材料只占5 5左右。左右。 改革墻體材料勢(shì)在必行：改革墻體材料勢(shì)在必行：v 利用工業(yè)廢料，大力應(yīng)用各種砌塊。利用工業(yè)廢料，大力應(yīng)用各種砌塊。v 適當(dāng)擴(kuò)大承重空心磚類型和孔洞率。適當(dāng)擴(kuò)大承重空心磚類型和孔洞率。v 大力發(fā)展各種功能型環(huán)保復(fù)合墻體材料。如大力發(fā)展各種功能型環(huán)保復(fù)合墻體材料。如ALCALC、NALCNALC、FCLCFCLC墻板等。墻板等。 4.2.4.2.混凝土混凝土 混凝土應(yīng)以混凝土應(yīng)以“輕質(zhì)、高強(qiáng)、高性能輕質(zhì)、高強(qiáng)、高

25、性能”作為主要發(fā)展方向。作為主要發(fā)展方向。 （1 1）提高結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度。）提高結(jié)構(gòu)混凝土的強(qiáng)度。 （2 2）發(fā)展輕混凝土。）發(fā)展輕混凝土。 （3 3）發(fā)展改性混凝土。）發(fā)展改性混凝土。 （4 4）廣泛使用外加劑、合理使用摻和料。）廣泛使用外加劑、合理使用摻和料。 （5 5）逐步改造混凝土生產(chǎn)工藝。）逐步改造混凝土生產(chǎn)工藝。 （6 6）大力提高混凝土質(zhì)量。）大力提高混凝土質(zhì)量。 （7 7）加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究）加強(qiáng)基礎(chǔ)理論研究 。4.3.4.3.預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土 （1 1）應(yīng)提高我國(guó)高強(qiáng)鋼材的產(chǎn)量。）應(yīng)提高我國(guó)高強(qiáng)鋼材的產(chǎn)量。 20002000年我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)量達(dá)年我國(guó)預(yù)應(yīng)力混凝土產(chǎn)

26、量達(dá)25002500萬(wàn)噸，需高強(qiáng)度鋼材萬(wàn)噸，需高強(qiáng)度鋼材8080萬(wàn)噸，與現(xiàn)有生產(chǎn)水平差萬(wàn)噸，與現(xiàn)有生產(chǎn)水平差距較大。距較大。 （2 2）應(yīng)提高預(yù)應(yīng)力基本工藝水平，發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)化生產(chǎn)。）應(yīng)提高預(yù)應(yīng)力基本工藝水平，發(fā)展預(yù)應(yīng)力混凝土工業(yè)化生產(chǎn)。 （3 3）逐步建立完整、先進(jìn)的構(gòu)件制作、鋼絲成束、穿束、）逐步建立完整、先進(jìn)的構(gòu)件制作、鋼絲成束、穿束、 張拉、錨固和最后灌漿等工業(yè)體系。張拉、錨固和最后灌漿等工業(yè)體系。 （4 4）提高張拉和錨固能力。）提高張拉和錨固能力。4.4 4.4 金屬材料金屬材料 合金改性材料合金改性材料 耐候鋼材耐候鋼材 新型型材新型型材4.5 4.5 功能材料功能材料

27、隔熱保溫材料隔熱保溫材料 吸聲材料吸聲材料4.6 4.6 裝飾材料裝飾材料 環(huán)保材料環(huán)保材料4.7 4.7 智能材料智能材料 記憶合金記憶合金土木工程的基本結(jié)構(gòu)形式土木工程的基本結(jié)構(gòu)形式 1 1 工程結(jié)構(gòu)的基本元件工程結(jié)構(gòu)的基本元件 工程結(jié)構(gòu)的類型隨著建筑材料與工程力學(xué)的工程結(jié)構(gòu)的類型隨著建筑材料與工程力學(xué)的進(jìn)展和人類生產(chǎn)與生活的需要而不斷發(fā)展，由簡(jiǎn)進(jìn)展和人類生產(chǎn)與生活的需要而不斷發(fā)展，由簡(jiǎn)單到復(fù)雜。但其單到復(fù)雜。但其基本元件基本元件按其受力持點(diǎn)仍分成按其受力持點(diǎn)仍分成梁、梁、板、柱、拱、殼與索板、柱、拱、殼與索( (拉桿拉桿) )六大類。六大類。 這些基本元件可以單獨(dú)作為結(jié)構(gòu)使用，在多這些基

28、本元件可以單獨(dú)作為結(jié)構(gòu)使用，在多數(shù)情況下常組合成多種多樣的結(jié)構(gòu)類型使用。數(shù)情況下常組合成多種多樣的結(jié)構(gòu)類型使用。 2 2 工程結(jié)構(gòu)的基本類型工程結(jié)構(gòu)的基本類型 工程結(jié)構(gòu)中常用的基本類型有：工程結(jié)構(gòu)中常用的基本類型有： 梁、板、柱梁、板、柱 桁架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)桁架、網(wǎng)架結(jié)構(gòu) 拱、殼體結(jié)構(gòu)、折板結(jié)構(gòu)拱、殼體結(jié)構(gòu)、折板結(jié)構(gòu) 懸索結(jié)構(gòu)、懸吊結(jié)構(gòu)懸索結(jié)構(gòu)、懸吊結(jié)構(gòu) 排架、框架、排架、框架、 剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)、墻板結(jié)構(gòu)剪力墻、筒體結(jié)構(gòu)、板柱結(jié)構(gòu)、墻板結(jié)構(gòu) 充氣結(jié)構(gòu)等。充氣結(jié)構(gòu)等。 其它常用結(jié)構(gòu)分類概念其它常用結(jié)構(gòu)分類概念 工程結(jié)構(gòu)按其構(gòu)成的形式可分為工程結(jié)構(gòu)按其構(gòu)成的形式可分為實(shí)體結(jié)構(gòu)實(shí)體結(jié)構(gòu)與與組

29、合結(jié)構(gòu)組合結(jié)構(gòu)兩大類。壩、橋墩、基礎(chǔ)等通常為實(shí)體兩大類。壩、橋墩、基礎(chǔ)等通常為實(shí)體結(jié)構(gòu)，房屋、橋梁、碼頭等通常由若干種元件組結(jié)構(gòu)，房屋、橋梁、碼頭等通常由若干種元件組成，稱為組合結(jié)構(gòu)。成，稱為組合結(jié)構(gòu)。 連接節(jié)點(diǎn)如只能承受拉力、壓力的，稱為連接節(jié)點(diǎn)如只能承受拉力、壓力的，稱為鉸鉸接接，同時(shí)能承受彎矩等其他力的，稱為，同時(shí)能承受彎矩等其他力的，稱為剛接剛接或或半半剛接剛接。 若組成的結(jié)構(gòu)與其所受之外力，在計(jì)算中可若組成的結(jié)構(gòu)與其所受之外力，在計(jì)算中可視為皆在同一平面之內(nèi)則稱該結(jié)構(gòu)為視為皆在同一平面之內(nèi)則稱該結(jié)構(gòu)為平面結(jié)構(gòu)平面結(jié)構(gòu)。若組成的結(jié)構(gòu)承受不在同一平面內(nèi)的外力，且計(jì)若組成的結(jié)構(gòu)承受不在同一

30、平面內(nèi)的外力，且計(jì)算時(shí)也按空間受力考慮，則稱該結(jié)構(gòu)為算時(shí)也按空間受力考慮，則稱該結(jié)構(gòu)為空間結(jié)構(gòu)空間結(jié)構(gòu)。3 基本結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)介3.1 3.1 板、梁板、梁 板和梁兩端支承在支座上以承受荷載，板和梁主要承受板和梁兩端支承在支座上以承受荷載，板和梁主要承受彎矩，稱為受彎構(gòu)件。板和梁在荷載下各截面內(nèi)將產(chǎn)生彎彎矩，稱為受彎構(gòu)件。板和梁在荷載下各截面內(nèi)將產(chǎn)生彎矩矩M和剪力和剪力V，將產(chǎn)生彎曲變形（撓度）。將產(chǎn)生彎曲變形（撓度）。 3.2 3.2 柱柱 柱承受的荷載可能柱承受的荷載可能是軸心受壓、偏心受壓、是軸心受壓、偏心受壓、軸心受拉、偏心受拉等。軸心受拉、偏心受拉等。 偏心受壓和偏心受偏心受壓和偏心受拉構(gòu)件

31、統(tǒng)稱為偏心受力拉構(gòu)件統(tǒng)稱為偏心受力構(gòu)件。構(gòu)件。 拱 3.4 3.4 桁架桁架 (1).(1).鉸接桁架鉸接桁架 鉸接桁架由很多三角形組成。鉸接桁架由很多三角形組成。(2).(2).剛接桁架剛接桁架3.5 3.5 框架框架由梁或屋架和柱聯(lián)接而成的結(jié)構(gòu)稱為框架?？蚣芄?jié)點(diǎn)有鉸接和剛接，前者稱為排架，后者稱為由梁或屋架和柱聯(lián)接而成的結(jié)構(gòu)稱為框架?？蚣芄?jié)點(diǎn)有鉸接和剛接，前者稱為排架，后者稱為剛架。剛架。排架的結(jié)構(gòu)，排架的組成是以排架的結(jié)構(gòu)，排架的組成是以柱柱子，兩邊的柱子，有一個(gè)子，兩邊的柱子，有一個(gè)屋架屋架支撐在柱子上，形成了這樣的一支撐在柱子上，形成了這樣的一排，下面又是一排，在這兩排上面上屋架之間

32、放上一個(gè)板子形成個(gè)空架連續(xù)的房子排，下面又是一排，在這兩排上面上屋架之間放上一個(gè)板子形成個(gè)空架連續(xù)的房子 .排架由屋架（或屋面梁）、柱和基礎(chǔ)組成，柱與屋架鉸接，與基礎(chǔ)剛接。是單層廠房結(jié)構(gòu)的基本結(jié)構(gòu)形式。 排架結(jié)構(gòu)排架結(jié)構(gòu)：顧名思義，一排一排的。主要用于單層廠房，由屋架、柱子和基礎(chǔ)構(gòu)成橫向平面排架，是廠房的主要承重體系，再通過(guò)屋面板、吊車梁、支撐等縱向構(gòu)件將平面排架聯(lián)結(jié)起來(lái)，構(gòu)成整體的空間結(jié)構(gòu)。 剛架：當(dāng)梁和柱整體聯(lián)接則形成剛架3.6 剪力墻剪力墻 (shear wall) 也稱抗風(fēng)墻或抗震墻，房屋或構(gòu)筑物中主要承受風(fēng)或地震產(chǎn)生的水平力的墻體，一般用鋼筋混凝土做成。 分類 ：剪力墻包括平面剪力墻

33、和筒體剪力墻兩大類。3.7 3.7 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)網(wǎng)架結(jié)構(gòu) (spatial grid structure)(spatial grid structure)由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過(guò)節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空由多根桿件按照一定的網(wǎng)格形式通過(guò)節(jié)點(diǎn)連結(jié)而成的空間結(jié)構(gòu)。具有空間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；可用作體育館、影劇間受力、重量輕、剛度大、抗震性能好等優(yōu)點(diǎn)；可用作體育館、影劇院、展覽廳、候車廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向大柱距車間等院、展覽廳、候車廳、體育場(chǎng)看臺(tái)雨篷、飛機(jī)庫(kù)、雙向大柱距車間等建筑的屋蓋。缺點(diǎn)是匯交于節(jié)點(diǎn)上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面建筑的屋蓋。缺點(diǎn)是匯交于節(jié)

34、點(diǎn)上的桿件數(shù)量較多，制作安裝較平面結(jié)構(gòu)復(fù)雜。結(jié)構(gòu)復(fù)雜。 分類分類 網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)外形不同，可分為雙層的板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、單層網(wǎng)架結(jié)構(gòu)根據(jù)外形不同，可分為雙層的板型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、單層和雙層的殼型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。板型網(wǎng)架和雙層殼型網(wǎng)架的桿件分為上弦稈、和雙層的殼型網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。板型網(wǎng)架和雙層殼型網(wǎng)架的桿件分為上弦稈、下弦桿和腹桿，主要承受拉力和壓力。單層殼型網(wǎng)架桿件除承受拉力下弦桿和腹桿，主要承受拉力和壓力。單層殼型網(wǎng)架桿件除承受拉力外，還承受彎矩和剪力。外，還承受彎矩和剪力。3.8 3.8 殼體結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu) (shell structure)(shell structure)由曲面形板與邊緣構(gòu)件由曲面形板與邊緣構(gòu)件

35、( (梁、拱或桁架梁、拱或桁架) )組成的空間結(jié)構(gòu)，具有很好的空組成的空間結(jié)構(gòu)，具有很好的空間傳力性能，能以較小的構(gòu)件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結(jié)間傳力性能，能以較小的構(gòu)件厚度形成承載能力高、剛度大的承重結(jié)構(gòu)，能覆蓋或圍護(hù)大跨度的空間而不需中間支柱，能兼具承重和圍護(hù)構(gòu)，能覆蓋或圍護(hù)大跨度的空間而不需中間支柱，能兼具承重和圍護(hù)的雙重作用，從而節(jié)約結(jié)構(gòu)材料。殼體結(jié)構(gòu)可做成各種形狀，以適應(yīng)的雙重作用，從而節(jié)約結(jié)構(gòu)材料。殼體結(jié)構(gòu)可做成各種形狀，以適應(yīng)工程造形的需要，廣泛用于工程結(jié)構(gòu)中。如大跨度建筑物頂蓋、各種工程造形的需要，廣泛用于工程結(jié)構(gòu)中。如大跨度建筑物頂蓋、各種工業(yè)用管道、壓力容器與冷卻塔

36、、反應(yīng)堆安全殼、無(wú)線電塔、貯液罐工業(yè)用管道、壓力容器與冷卻塔、反應(yīng)堆安全殼、無(wú)線電塔、貯液罐等。工程結(jié)構(gòu)中采用的殼體多由鋼筋混凝土做成。也可用鋼、木、石、等。工程結(jié)構(gòu)中采用的殼體多由鋼筋混凝土做成。也可用鋼、木、石、磚或玻璃鋼做成。磚或玻璃鋼做成。 分類分類 殼體的種類很多，多根據(jù)曲面的幾何特性殼體的種類很多，多根據(jù)曲面的幾何特性( (即兩個(gè)萬(wàn)間主曲率即兩個(gè)萬(wàn)間主曲率k1k1、k2k2的乘積的乘積K K，稱為高斯曲率，稱為高斯曲率) )進(jìn)行分類。當(dāng)進(jìn)行分類。當(dāng)k1k1、k2k2同號(hào)時(shí)，同號(hào)時(shí)，K K為正為正值，稱正面斯曲率殼；當(dāng)值，稱正面斯曲率殼；當(dāng)k1k1、k2k2異號(hào)時(shí)，異號(hào)時(shí)，K K為負(fù)值，稱負(fù)高斯曲率殼；為負(fù)值，稱負(fù)高斯曲率殼；當(dāng)當(dāng)k1k1和和k2k2中有中有個(gè)為零時(shí)，個(gè)為零時(shí)，K K為零，稱零高斯曲率殼；此外，尚有混為零，稱零高斯曲率殼；此外，尚有混合型曲率殼，