第3章 土木工程概論(段樹金)

1、 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 第三章第三章 土木工程材料與基本構(gòu)件土木工程材料與基本構(gòu)件 1.概述概述 2.2.土木工程材料基本性質(zhì)土木工程材料基本性質(zhì) 3.3.土木工程材料常用材料土木工程材料常用材料 4.4.土木工程功能材料土木工程功能材料 5.5.土木工程材料發(fā)展趨勢(shì)土木工程材料發(fā)展趨勢(shì) 6.土木工程基本構(gòu)件土木工程基本構(gòu)件 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.1概述概述 材料是構(gòu)成構(gòu)件的某種物質(zhì)，如由鋼材可形成材料是構(gòu)成構(gòu)件的某種物質(zhì)，如由鋼材可形成鋼板、鋼梁等構(gòu)件；鋼板、鋼梁等構(gòu)件；由水泥、砂、碎石、鋼筋等則可形成鋼筋混凝由水泥、砂、碎石、鋼筋等則可形成鋼筋混凝土板、梁等構(gòu)件。土板

2、、梁等構(gòu)件。 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.1 由柱、梁、板等由柱、梁、板等構(gòu)件可組成房屋結(jié)構(gòu)構(gòu)件可組成房屋結(jié)構(gòu)圖圖3.2 由塔柱、主梁、拉索由塔柱、主梁、拉索等構(gòu)件則可形成斜拉橋結(jié)構(gòu)等構(gòu)件則可形成斜拉橋結(jié)構(gòu) 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.2.1物理性質(zhì)物理性質(zhì)土木工程材料的物理性質(zhì)主要體現(xiàn)在：土木工程材料的物理性質(zhì)主要體現(xiàn)在：表征材料基本特征的密度、孔（空）隙率、表征材料基本特征的密度、孔（空）隙率、含水率、幾何尺寸等；表征材料形狀改含水率、幾何尺寸等；表征材料形狀改變的體積膨脹或收縮、伸長(zhǎng)率、壓縮率等。變的體積膨脹或收縮、伸長(zhǎng)率、壓縮率等。 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.2

3、.2力學(xué)性質(zhì)土木工程材料的基本力學(xué)性質(zhì)是指材料承受荷土木工程材料的基本力學(xué)性質(zhì)是指材料承受荷載作用的能力，如：強(qiáng)度、彈性模量、抗沖擊、載作用的能力，如：強(qiáng)度、彈性模量、抗沖擊、抗剪切、抗扭曲等性能。抗剪切、抗扭曲等性能。材料力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系著結(jié)構(gòu)的安全、材料力學(xué)性質(zhì)的優(yōu)劣直接關(guān)系著結(jié)構(gòu)的安全、經(jīng)濟(jì)與耐久性能經(jīng)濟(jì)與耐久性能。 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.2.3 耐久性能耐久性能材料長(zhǎng)期抵抗內(nèi)外部劣化因素作用而維持其結(jié)構(gòu)材料長(zhǎng)期抵抗內(nèi)外部劣化因素作用而維持其結(jié)構(gòu)性能的能力稱為耐久性。性能的能力稱為耐久性。耐久性是材料的綜合性質(zhì)體現(xiàn)，諸如抗?jié)B性、抗耐久性是材料的綜合性質(zhì)體現(xiàn)，諸如抗?jié)B性、

4、抗凍性、抗腐蝕凍性、抗腐蝕(侵蝕侵蝕)性、體積穩(wěn)定性、抗老化性、性、體積穩(wěn)定性、抗老化性、耐磨耗性、耐高溫與燃燒性等。耐磨耗性、耐高溫與燃燒性等。 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.3 天然砂、人工砂天然砂、人工砂圖圖3.4 卵石、碎石卵石、碎石 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章膠凝材料 膠凝材料是在物理、化學(xué)作用下將其他物膠凝材料是在物理、化學(xué)作用下將其他物料膠結(jié)（從可塑體逐漸變成固狀）為具有料膠結(jié)（從可塑體逐漸變成固狀）為具有一定力學(xué)強(qiáng)度的整體的物質(zhì)。一定力學(xué)強(qiáng)度的整體的物質(zhì)。按其化學(xué)成分可分為無機(jī)膠凝材料（如水按其化學(xué)成分可分為無機(jī)膠凝材料（如水泥、石灰、石膏等）和有機(jī)膠凝材料（如泥、

5、石灰、石膏等）和有機(jī)膠凝材料（如瀝青、樹脂等）兩類。瀝青、樹脂等）兩類。 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章常用的土木工程膠凝材料簡(jiǎn)介如下：常用的土木工程膠凝材料簡(jiǎn)介如下：1.1.石灰石灰2.2.水泥水泥3.3.瀝青瀝青 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.3.3水泥砂漿、水泥混凝土及瀝青混合料水泥砂漿、水泥混凝土及瀝青混合料1 1、水泥砂漿、水泥砂漿2 2、水泥混凝土、水泥混凝土 鋼筋混凝土鋼筋混凝土 預(yù)應(yīng)力混凝土預(yù)應(yīng)力混凝土 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.5 3.5 水泥混凝土水泥混凝土1-1-粗骨料、粗骨料、2-2-細(xì)骨料、細(xì)骨料、 3-3-水泥漿體水泥漿體圖圖3.6 預(yù)應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系預(yù)

6、應(yīng)力結(jié)構(gòu)體系-施加木桶的環(huán)向壓力施加木桶的環(huán)向壓力 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.73.7 瀝青混合料礦料骨架類型瀝青混合料礦料骨架類型 （a a）懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)；（）懸浮密實(shí)結(jié)構(gòu)；（b b）骨架空隙結(jié)構(gòu)；（）骨架空隙結(jié)構(gòu)；（c c）骨）骨架密實(shí)結(jié)構(gòu)架密實(shí)結(jié)構(gòu)3 3、瀝青混合料、瀝青混合料 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.3.4 鋼材工程結(jié)構(gòu)用鋼工程結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)用鋼橋梁結(jié)構(gòu)及鋼軌用鋼橋梁結(jié)構(gòu)及鋼軌用鋼鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼鋼筋混凝土與預(yù)應(yīng)力混凝土用鋼 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.83.8型鋼型鋼a)a)等邊角鋼；等邊角鋼；b) )b) )不等邊不等邊角鋼；角

7、鋼；c)c)槽鋼；槽鋼；d)d)工字鋼工字鋼 圖圖3.9 普通光面鋼筋普通光面鋼筋圖圖3.10 普通螺紋鋼筋普通螺紋鋼筋 圖圖3.11 精軋螺紋鋼筋精軋螺紋鋼筋 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 圖圖3.123.12鋼絞線鋼絞線 圖圖3.13 3.13 原木及其構(gòu)成原木及其構(gòu)成（1-1-髓心；髓心；2-2-木質(zhì)部；木質(zhì)部；3-3-形成層；形成層；4-4-樹皮；樹皮；5-5-木射線木射線（髓線）；（髓線）；6-6-心材；心材；7-7-邊材）邊材） 3.3.6 木（竹）材 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 a) a) 單向單向 b) b) 雙向雙向 圖圖3.14 3.14 土工格柵土工格柵 3.3.7

8、 土工合成材料 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章表表3.1 3.1 土工合成材料分類土工合成材料分類 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.15 PVC3.15 PVC板材板材3.3.8 合成高分子材料 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 圖圖3.16 3.16 常見墻體材料常見墻體材料3.3.9 墻體材料 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章3.6土木工程基本構(gòu)件土木工程基本構(gòu)件 1 構(gòu)件的分類構(gòu)件的分類 2 梁與拄梁與拄 3 框架框架 4 桁架桁架 5 索索 6 拱拱 7 墻與板墻與板 8 殼殼 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 （a）剛性梁 （b）柔性梁圖圖3.17 剛性構(gòu)件與柔性構(gòu)件剛性構(gòu)件與柔性構(gòu)

9、件 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.183.18簡(jiǎn)支梁（板）簡(jiǎn)支梁（板） 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 圖圖3.19 3.19 框架形式框架形式(a)框架；（b）人字形框架；（c）多節(jié)間框架；（d）多層框架 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 圖圖3.203.20平面桁架形式平面桁架形式 圖圖3.213.21空間桁架空間桁架（a a）三角形桁架；（）三角形桁架；（b b）梯形桁架；（）梯形桁架；（c c）平行弦桁架）平行弦桁架 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 圖圖3.22 3.22 索結(jié)構(gòu)索結(jié)構(gòu)（a）懸索結(jié)構(gòu)； （b）斜拉索結(jié)構(gòu) 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章 圖圖3.23 3.23 拱與

10、索的差別拱與索的差別 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.24 3.24 鋼筋混凝土板鋼筋混凝土板圖圖3.25 3.25 殼體結(jié)構(gòu)殼體結(jié)構(gòu) 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖3.26 帳篷結(jié)構(gòu)（a a）氣承式；（）氣承式；（b b）充氣式）充氣式 圖3.27 充氣結(jié)構(gòu) 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章圖圖3.28 3.28 北京水立方（膜結(jié)構(gòu)）北京水立方（膜結(jié)構(gòu)） 土木工程材料與基本構(gòu)件 第三章思考題思考題1、土木工程材料及其在工程建設(shè)中的地位與重要性？、土木工程材料及其在工程建設(shè)中的地位與重要性？2、土木工程材料分類？、土木工程材料分類？3、土木工程材料的基本性質(zhì)？、土木工程材料的基本性質(zhì)？ 4、膠凝材料種類、作用及其應(yīng)用場(chǎng)合？、膠凝材料種類、作用及其應(yīng)用場(chǎng)合？5、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土出現(xiàn)的背景及其對(duì)土木、鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土出現(xiàn)的背景及其對(duì)土木 工程建工程建 設(shè)發(fā)展的促進(jìn)作用？設(shè)發(fā)展的