地震救援隊(duì)建筑基本知識

地震救援隊(duì)建筑基本知識第1頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一一.材料的強(qiáng)度

強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度

有很多種外力，需要將各種材料做成小的試件，在專門的機(jī)器上分門別類地考驗(yàn)他們的承載能力拉伸壓縮彎曲剪切扭轉(zhuǎn)

第2頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一第3頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一拉伸強(qiáng)度第4頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一壓縮強(qiáng)度第5頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一彎曲強(qiáng)度第6頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一剪切強(qiáng)度—一般在采用扭轉(zhuǎn)試驗(yàn)來檢驗(yàn)其抵抗剪切的能力第7頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一評價(jià)一種材料的強(qiáng)度要看

該材料在單位面積上能夠承受的最大的力強(qiáng)度的度量是應(yīng)力：在上述實(shí)驗(yàn)中，試件能承受多大的力是與試件的尺寸大小有關(guān)系的，我們需要把形狀和大小的因素剔除，--------材料在單位面積承受的力叫做應(yīng)力評價(jià)一個材料的強(qiáng)度要折算成這個材料在單位面積上能承受的最大的力-----極限應(yīng)力

第8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一材料的強(qiáng)度

強(qiáng)度：材料在外力作用下抵抗破壞的能力稱為強(qiáng)度

通常以材料在外力作用下失去承載能力時(shí)的極限應(yīng)力來表示

抗拉強(qiáng)度抗壓強(qiáng)度抗彎強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度

可各向同性（這種材料各方向都相同，如鋼材）或各向異性（這種材料各方向不同，如木材）

建筑材料的強(qiáng)度常分等級使用

最基本、最主要的指標(biāo)第9頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一了解材料，正確選擇有些材料抗拉強(qiáng)度高，我們就用來承受拉力比如鋼材，用來受拉最劃算有些材料抗壓強(qiáng)度高，我們就用來承壓比如石頭、磚塊、混凝土，就用來受壓便宜又耐久對彎曲的情況，上部分受壓，下部分受拉我們就用鋼筋混凝土，由鋼筋受拉、混凝土受壓，分工合作第10頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一到達(dá)救援現(xiàn)場的時(shí)候，應(yīng)先考察需要探尋的廢墟中材料的強(qiáng)度，因?yàn)槿f一有偷工減料的情形，可能很多材料都是沒有達(dá)到它應(yīng)有的強(qiáng)度的，比如砌墻用的石灰砂漿，其墻體的質(zhì)量將遠(yuǎn)沒有想象中結(jié)實(shí)，比如混凝土中水泥用量不足，鋼筋用的是鐵絲……估計(jì)這些強(qiáng)度的目的是在搜尋的時(shí)候估計(jì)判斷斷墻殘?jiān)奈ｋU(xiǎn)度，判斷其在搜尋的時(shí)候等人為踩踏和翻動時(shí)或余震時(shí)是否會發(fā)生進(jìn)一步的破壞，以及需要用其來支撐的時(shí)候是否可以使用這些材料。

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對于石頭、混凝土，一般用敲擊，摔打等方法估計(jì)材料的強(qiáng)度然后看看其是否存在裂紋等來判斷其整體的強(qiáng)度對于磚墻體，這要先判斷磚的強(qiáng)度，再判斷砂漿的強(qiáng)度，然后看墻體的砌筑質(zhì)量是不是橫平豎直灰漿飽滿？最后看是否有裂紋？裂紋大小、方向、是否為穿透性裂紋等來估計(jì)其整體的強(qiáng)度

第12頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一下圖是明顯的灰漿強(qiáng)度不夠，也不飽滿，墻體質(zhì)量差第13頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一對于鋼材，主要看其斷面尺寸、變形情況、有無裂紋等來判斷其剩余的強(qiáng)度，特別注意鋼材的連接處、焊接處。另外鋼材的失效通常是失穩(wěn)后的變形造成的。所以受壓的鋼材（例如鋼柱等）的變形可能會大大削弱其作為受壓構(gòu)件的強(qiáng)度壓桿穩(wěn)定的概念

壓桿的穩(wěn)定性，是指受壓桿件保持其原有平衡狀態(tài)的能力壓桿不能保持原有平衡狀態(tài)的現(xiàn)象，稱為喪失穩(wěn)定，簡稱失穩(wěn)第14頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一第15頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一二.材料的重量由于地震是地面的運(yùn)動（位移、速度、加速度），結(jié)構(gòu)受到的橫向力的大小是與其重量成正比的，（質(zhì)量越大慣性越大）所以材料越重，在地震中受到的橫向力就越大，越是危險(xiǎn)。所以在救援的時(shí)候判斷建筑所用材料的重量，尤其的處于較高位置的材料的重量，如樓板、墻體，尤其是屋頂?shù)鹊闹亓?，是很重要的，比如木?gòu)架加瓦的屋面，就比鋼筋混凝土的屋面輕很多，相對要安全一些。第16頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一二.材料的重量即使在非地震時(shí)，重量也是結(jié)構(gòu)受力校核的主要因素材料越重，其掉下來帶來的殺傷力也越大材料越重，救援難度也越大，更需要依賴機(jī)具第17頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一材料的強(qiáng)度與重量！----輕質(zhì)高強(qiáng)?。。〉卣饚淼臋M向力與重量成正比！房屋垮塌后建材的重量是第一殺手！救援的時(shí)候重量是第一難題！

材料越輕越好！強(qiáng)度越高越好！輕質(zhì)高強(qiáng)！第18頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一第19頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一三.材料的變形彈性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，變形能完全消失的性質(zhì)稱為彈性彈性變形：材料的這種可恢復(fù)的變形稱為彈性變形

常用的鋼材、木材、橡膠等有較大的彈性，在地震中有利于吸收能量，因此是有利的。第20頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一塑性：材料在外力作用下產(chǎn)生變形，當(dāng)外力除去后，材料仍保留一部分殘余變形、且不產(chǎn)生裂縫的性質(zhì)稱為塑性

塑性變形：這部分殘余變形稱為塑性變形，或永久變形，屬不可逆變形。對抗震來講，變形都是好事，可以吸收能量而減少破壞，但塑性變形后材料的形狀發(fā)生改變，這可能造成結(jié)構(gòu)的形狀變化，導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失效

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地震中，能夠有較大彈性變形的材料，如鋼材和木材，或者其連接可以容許一定的變形的情況，都是對抗震有利的。而發(fā)生塑性變形的材料，如受力超過一定的限度的鋼材，鋼材將發(fā)生塑性變形，雖然變形有利于吸收地震的能量，但建筑鋼構(gòu)件的變形，將可能使得建筑的結(jié)構(gòu)構(gòu)成關(guān)系發(fā)生變化，例如柱子或梁可能發(fā)生彎曲，這對于建筑的結(jié)構(gòu)卻是有害的，有可能大大降低其穩(wěn)定性。對這些震后的鋼結(jié)構(gòu)，要加以分析，首先是考察其有無裂紋、脫焊之類的局部問題，其次看整體結(jié)構(gòu)變形后的構(gòu)成形狀是否處于較為穩(wěn)定的狀態(tài)，主要根據(jù)這兩點(diǎn)來判斷這個建筑的穩(wěn)定性第22頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一而磚墻、土墻、石墻、玻璃等，其彈性變形和塑性變形都較小，在地震中，沒有太多可以吸收能量的能力，所以是較容易損壞的材料在救援的時(shí)候，對這類材料修建的建筑要多加小心，因?yàn)槠淦茐某３］^為突然，一旦地震帶來的橫向力超過一定的限度，這些墻體會轟然倒下，而且是常常是粉碎性的破壞第23頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一四.材料的脆性與韌性

脆性：外力作用于材料并達(dá)到一定限度后，材料無明顯塑性變形而發(fā)生突然破壞的性質(zhì)稱為脆性

脆性材料：具有這種性質(zhì)的材料稱脆性材料。

脆性材料的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)大于其抗拉強(qiáng)度，可高達(dá)數(shù)倍甚至數(shù)十倍，但脆性材料承受沖擊或震動荷載的能力很差

最便宜的石頭、磚頭、沒鋼筋的混凝土（水泥、砂、石、水組成）等都是脆性材料

地震中這類材料都是很危險(xiǎn)的材料，主要它抗拉、抗變形不行，還會突然破壞！

第24頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一讓材料受到突然的沖擊荷載，考驗(yàn)其承受沖擊荷載的能力第25頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一主要由脆性材料修建的建筑主要由脆性材料構(gòu)件的建筑，由于其不能承受拉力，較易于在受剪切的面上受拉而破壞也因?yàn)榈卣鸬膭雍奢d，脆性材料承受動荷載的能力要比靜荷載差很多，也是造成最新材料破壞的主要因素而且脆性材料的破壞多沒有預(yù)兆，而且容易發(fā)生粉碎性破壞，救援難度大救援的時(shí)候遇到主要由脆性材料修建的建筑的時(shí)候一定要非常小心，尤其是當(dāng)其有通透的裂紋發(fā)生的時(shí)候，其整體的強(qiáng)度就已經(jīng)大幅度下降了第26頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一脆性材料修筑的磚墻體，常在45°方向發(fā)生破壞，因?yàn)榈卣饡r(shí)，磚墻體在這個方向上會產(chǎn)生很大拉力，墻體承受不了而被拉裂第27頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一脆性材料常呈粉碎性垮塌?。。〉?8頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一粉碎性垮塌的建筑殺傷力很大，救援難度也很大第29頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一脆性材料常呈粉碎性垮塌，生還幾率較小第30頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一韌性：在沖擊或震動荷載作用下，材料能吸收較大能量，同時(shí)產(chǎn)生較大變形，而不發(fā)生突然破壞的性質(zhì)稱為材料的沖擊韌性（簡稱韌性）

韌性材料：具有這種性質(zhì)的材料稱韌性材料

韌性材料的特點(diǎn)是變形大，特別是塑性變形大，抗拉強(qiáng)度接近或高于抗壓強(qiáng)度，一般其破壞有個過程，易于觀察和逃離，抗震必不可少，但價(jià)格較高常用的韌性材料是鋼材、木材、塑料最強(qiáng)的是鋼材，其次是木材，塑料一般只用于室內(nèi)第31頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一主要由韌性材料修建的建筑主要由鋼、木支撐的建筑是韌性材料為主的建筑，有較好的抗拉抗壓的綜合能力，地震時(shí)可以發(fā)生變形等，所以具有較好的抗震性而且其發(fā)生破壞前，一般會有較大的變形、聲音等發(fā)出，也有個過程，所以一般較易躲避即使發(fā)生破壞，一般也不是粉碎性的，而較易相互支撐而形成生存空間，救援的可能性較大第32頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一512震中附近30年前修建的木結(jié)構(gòu)老屋，

周圍磚混新房都倒了，它卻頑強(qiáng)挺立第33頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一北川破木房，歪歪斜斜的柱子、彎彎的梁，

卻經(jīng)歷8級地震未倒！第34頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)住宅，是美、日等發(fā)達(dá)國家獨(dú)棟建筑的主要形式，也是目前國內(nèi)高檔別墅的首選在美國、日本、芬蘭和瑞典等發(fā)達(dá)國家，新建住宅大多為現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)NewtypeofWoodenStructureHousing第35頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一現(xiàn)代輕型木結(jié)構(gòu)住宅，內(nèi)外都看不見一根木頭，抗震性極強(qiáng)現(xiàn)代木結(jié)構(gòu)住宅在世界上發(fā)展比較迅速，在許多國家已經(jīng)普遍使用。NewtypeofWoodenStructureHousing第36頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一木結(jié)構(gòu)有較好的韌性、抗震性好，這是512震中區(qū)彭州小魚洞災(zāi)后修建的新型木結(jié)構(gòu)建筑木結(jié)構(gòu)構(gòu)件在工廠機(jī)械化、標(biāo)準(zhǔn)化生產(chǎn)好，現(xiàn)場只需要做組裝，施工速度很快第37頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一災(zāi)后重建小魚洞53戶新型木結(jié)構(gòu)試點(diǎn)項(xiàng)目----低成本抗震房第38頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一輕鋼結(jié)構(gòu)建筑也是很好的一種選擇---鋼結(jié)構(gòu)抗震性很好第39頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一輕鋼結(jié)構(gòu)也看不見鋼材----輕鋼材料全部包在里面了第40頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一512災(zāi)后重建

青川鋼結(jié)構(gòu)示范樣板房第41頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一超高層建筑一般也都是鋼結(jié)構(gòu)----輕質(zhì)高強(qiáng)，抗震性很高紐約世界貿(mào)易中心雙塔第42頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一超高層建筑一般都是鋼結(jié)構(gòu)----輕質(zhì)高強(qiáng)，抗震性很高紐約世界貿(mào)易中心雙塔第43頁，共47頁，2023年，2月20日，星期一在破拆的時(shí)候，脆