第三章结构材料的力学性能及指标
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结构材料的力学性能资料
三、钢筋与混凝土相互作用
（一）. 粘结力
胶合力
钢
筋
摩擦力
机械咬合力
主要作用
带肋钢筋的机械咬合力 > 光圆钢筋的机械咬合力 注意：钢筋表面的轻微锈蚀也增加它与混凝土的粘结力
（2）粘结应力分析 (以拉拔试验为例)
由试验可知： （1）最大粘结应力在离开端 部的某一位置出现，且随拔 出力的大小而变化，粘结应 力沿钢筋长度是曲线分布； d P （2）钢筋的埋入长度越长， 拔出力越大，但埋入长度过 大时，则其尾部的粘结应力 很小，基本不起作用； （3）粘结强度随混凝土强度 等级的提高而增大； （4）带肋钢筋的粘结强度高 于光圆钢筋，而在光圆钢筋 末端做弯钩大大提高拔出力
P
土的应变随时间继续增
长的现象被称为徐变。
二、混 凝 土
2. 混凝土的变形
长期荷载作用下混凝土的变形性能----影响徐变的因素
•应力： c<0.5fc，徐变变形与应力成正比----线性徐变 0.5fc<c<0.8fc，非线性徐变 c>0.8fc，造成混凝土破坏，不稳定 •加荷时混凝土的龄期，越早，徐变越大 •水泥用量越多，水灰比越大，徐变越大 •骨料越硬，徐变越小
解：1、直径为28mm>25mm,锚固长度需乘以修正系数取1.1；
2、 钢筋在锚固区的混凝土保护层厚度大于钢筋直径的3倍且配 有箍筋，锚固长度需乘以修正系数取0.8；
3、实配钢筋较多，需乘以1/1.05
故：
la lab 1.1 0.8
fy ft
d
1 360 0.14 32 663m m 1.05 2.04
纵向受力钢筋为HRB400级，直径为28mm，求纵 向受拉钢筋的锚固长度。
建筑结构材料的物理力学性能
将特定强度热轧钢筋通过加热、淬火和回火等调质工艺处理， 使强度得到较大幅度的提高，而延伸率降低不多。用于预应力 混凝土结构。
6
中高强钢丝和钢绞线
中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三 种。另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
多功能性 可以制得不同物理力学性质的混凝土，基本上能满足所有不同工
程的要求。
可加工性 可以按照工程结构的要求，浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或
预制构件。
和钢筋的兼容性 钢筋等有牢固的粘结力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，能制
作钢筋混凝土结构和构件。
低能耗性 能源消耗较烧结砖及金属材料低，能耗大约是钢材的1/90。
有在春秋战国时期就已兴修水利如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程所55在1400年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥这是世界上最早的单孔敞肩式石拱桥桥长5082m宽约9m为拱上开洞既可节约石材且可减轻洪水期的水压力它无论在材料使用结构受力艺术造型和经济上都达到了相当高的成就该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑
3.1 建筑钢材
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
1
1、建筑结构常用的钢材类别
（1）结构钢材种类：
碳素钢
按含碳量不同可分为：
低碳钢（含碳量少于0.25%） 中碳钢（含碳量在0.25%～0.6%） 高碳钢（含碳量在0.6%～1.4%）
6
中高强钢丝和钢绞线
中强钢丝的强度为800~1200MPa，高强钢丝、钢绞线的为 1470 ~1860MPa；钢丝的直径3~9mm，外形有光面、刻痕和螺旋肋三 种。另有二股、三股和七股钢绞线，外接圆直径9.5~15.2 mm。 中高强钢丝和钢绞线均用于预应力混凝土结构。
多功能性 可以制得不同物理力学性质的混凝土，基本上能满足所有不同工
程的要求。
可加工性 可以按照工程结构的要求，浇筑成不同形状和尺寸的整体结构或
预制构件。
和钢筋的兼容性 钢筋等有牢固的粘结力，与钢材有基本相同的线膨胀系数，能制
作钢筋混凝土结构和构件。
低能耗性 能源消耗较烧结砖及金属材料低，能耗大约是钢材的1/90。
有在春秋战国时期就已兴修水利如今仍然起灌溉作用的秦代李冰父子修建的都江堰水利工程所55在1400年前由料石修建的现存河北赵县的安济桥这是世界上最早的单孔敞肩式石拱桥桥长5082m宽约9m为拱上开洞既可节约石材且可减轻洪水期的水压力它无论在材料使用结构受力艺术造型和经济上都达到了相当高的成就该桥已被美国土木工程学会选入世界第12个土木工程里程碑
3.1 建筑钢材
钢材在建筑工程中与其它结构材料相比所具有的特性： 1．轻质高强 2．韧性好、抗冲击能力强、抗拉强度高 3．可焊接、铆接、易于装配 4．外表轻巧、华美、具有光泽 5．易腐 6．耐火性差
1
1、建筑结构常用的钢材类别
（1）结构钢材种类：
碳素钢
按含碳量不同可分为：
低碳钢（含碳量少于0.25%） 中碳钢（含碳量在0.25%～0.6%） 高碳钢（含碳量在0.6%～1.4%）
工程材料力学性能第三章资料
1.摆锤冲断试样失去的位能 Ak=GH1—GH2， 试样变形和断裂所消耗的功，称为冲击吸收功.单 位为J。 冲击韧性：指材料在冲击载荷作用下吸收塑性变形 功和断裂功的能力，常用标准试样的冲击吸收功Ak 表示。 2.冲击吸收功Ak的大小并不能 真正反映材料的韧脆程度, 部 分功消耗于试祥扔出、机身振 动、空气阻力以及轴承与测量 机构的摩擦消耗。
三 应变速率增加，抗拉强度增加，而且应变速率的 强度关系随温度的增加而增加。
图 应变速率对铜在各种温度下抗拉强度的影响
第二节
冲击弯曲和冲击韧性
不含切口零件的冲击：冲击能为零件的整个体积均 匀地吸收，从而应力和应变也是均匀分布的； 零件 体积愈大，单位体积吸收的能量愈小，零件所受的 应力和应变也愈小。 含切口零件的冲击：切口根部单位体积将吸收更多 的能量，使局部应变和应变速率大为升高。 另一个 特点是：承载系统中各零件的刚度都会影响到冲击 过程的持续时间、冲击瞬间的速度和冲击力大小。 这些量均难以精确测定和计算。且有弹性和塑 性。 因此，在力学性能试验中，直接用能量定性地表示 材料的力学性能特征；冲击韧性即属于这一类的力 学性能。
3.对于屈服强度大致相同的材料，根据Ak值评定材料 对大能量冲击破坏的缺口敏感性。 如弹壳、防弹甲板等，具有参考价值： 4.评定低合金高强钢及其焊缝金属的应变时效敏感性。
第三节 低温脆性 一、 低温脆性 低温脆性:一些具有体心立方晶格的金属，如Fe、 Mo 和W，当温度降低到某一温度时，由于塑性降低 到零而变为脆性状态。 从现象上看，是屈服强 度随温度降低而急剧增加的结果 倘若屈服强度随温度的下降而升高较快，而断裂 强度升高较慢，则在某一温度Tc以下，σs>σc， 金属在没有塑性变形的情况下发生断裂，即表现 为脆性的； 而在Tc以上，σs<σc，金属在断裂 前发生塑性变形，故表现为塑性的。 低温脆性对压力容器\桥梁和船舶结构以及在低温 下服役的机件是非常重要的.
结构材料的力学性能及选用
n26 1(0fcu 5)0当 ,n2时， n2取
c fc
c
fc 110c
n
o
0
0 0 .0 0 0 .5 2 fc u 5 1 0 50
c u
u 0 .00 fc 3 u 5 3 0 1 5 0
侧向受约束时混凝土的变形特点
c fcc
fc 非约束混凝土
Ec Esec
o
c0 2c0 sp cc
立方体抗压强度标准值fcuk
标准试块：150×150 ×150mm
非标准试块：100×100 ×100 ，换算系数：0.95 200×200 ×200 ，换算系数：1.05
§立方体抗压强度标准值是确定混凝土强度等级的标准。
我国规范的混凝土强度等级有：C15，C20，C25，C30，
C35，C40，C45，C50，C55，C60，C65，C70，C75，
结构材料的力学性能及选用
（优选）结构材料的力学性能 及选用
屈服强度： σB ，是钢筋关键性的强度指标。
对于有明显屈服点的钢材，由于钢材的屈服将产生明 显的、不可恢复的塑性变形，从而导致构件可能在钢材尚 未进入强化阶段就产生过大的变形和裂缝，因此在正常使 用情况下，构件中的钢材应力应小于其屈服强度。
特征值：
概率 密度
强度 标准值
强度 平均值
强度标准值 = 强度平均值 - 2×均方差
材料强度
2、塑性指标
伸长率：反映钢材塑性性能的指标。
5 ,10
l
l0 l0
伸长率越大，则钢材的塑性越好。
冷弯性能：反映钢材在常温下的塑性 加工性能的指标。
用弯心直径和弯曲角度来表示。
二、钢材的冷加工和热处理
材料力学性能与指标
轧 HRB335(20MnSi)
335
钢 筋
HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi)
400
HPB235级： fyk = 235 N/mm2 HRB335级： fyk = 335 N/mm2 HRB400级、RRB400级： fyk = 400 N/mm2
（1）有明显屈服点的钢筋
（2）无明显屈服点的钢筋
s
塑性变形对工程结构有何意义？ 低强塑性材料好？还是高强弹性材料 好？
e
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1.1.3有明显屈服点钢筋的应力－应变关系
s
fu
e
fy
b a
cd
cd段为屈服台阶 df段为强化段
s =Ese
f a为弹性极限 elastic limit
b为屈服上限upper yield strength
(2) 极限强度：fu 强屈比：反映钢筋的强度储备，fu/fy不小于1.25
？？ s fu fy
问题：
强屈比越大
越好吗？
e
1.1.3.2 双线性的理想弹塑性关系
Bilinear elasto-plastic relation
s
f
y
Es
1
e y
s Ese s fy
e
e ey e ey
¸¸¸¸¸¸¸(N/mm2) Ö àÀ
C50以上为高强混凝土
条件屈服强度 设计中取残余应变为0.2%所对应 的应力，作为钢筋的强度设计指 标，称为“条件 屈服强度”。
一般取σ0.2 = 0.85σb
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1.1.5 钢筋的冷拉加工
（一）冷拉
把有明显屈服点的钢筋应力拉 到超过其原来的屈服点，然后 放松，使钢筋应力重新恢复到 零，钢筋发生了残余变形
第三章_材料在冲击载荷下的力学性能
⑵冲击载荷增加了位错密度和滑移系数目，出 现孪晶，减小了位错运动自由行程平均长度，增加 了点缺陷的浓度。
6
静载荷作用时：塑性变形比较均匀的分布在各个 晶粒中；
冲击载荷作用时：塑性变形则比较集中于某一局 部区域，反映了塑性变形不均匀。
这种不均匀限制了塑性变形的发展，导致了屈服 强度、抗拉强度的提高，且屈服强度提高的较为明显， 抗拉强度提高的较少。如图所示。
1
因加载速率提高，形变速率也随之增加，形变速 率是单位时间的变形量。因此，用形变速率（又分绝 对变形速率和相对变形速率）可以间接地反映加载速 率的变化。相对变形速率又称应变率。
不同机件的应变速率范围大约为10-6～106s-1。静 拉伸试验的应变速率为10-5～10-2s-1，冲击试验的应 变速率为102～104s-1。试验表明，应变速率在10-4～ 10-2s-1内，金属的力学性能没有明显变化，可按静载 荷处理。当应变速率大于10-2s-1时，力学性能将发生 明显变化。
一、冲击韧性 是指材料在冲击载荷作用下吸收（弹性变形功） 塑性变形功和断裂功的能力。常用标准试样的冲击 吸收功AK来表示。 二、冲击试样 如图所示 1、冲击弯曲试验试样的种类：
夏比v型缺口冲击试样（我国以前称夏氏试样） 缺口试样 夏比u型缺口冲击试样（我国以前称梅氏试样）
无缺口冲击试样：适用于脆性材料（球铁、工具 钢、淬火钢等）
⑵较高强度水平时，以B下优于同等强度的淬 火回火组织。
⑶在相同强度水平下，B上的韧脆转变温度高 于B下。低碳钢低温B上的韧性高于M回。这是由于 低温形成的B上中渗碳体沿奥氏体晶界析出受到抑 制，减少了晶界裂纹所致。
28
⑷在低合金钢中，经不完全等温处理获得B 和M混合组织，其韧性比单一M或B要好。这是由 于B先于M形成，事先将奥氏体分成几部分，随 后形成的M限制在较小范围内，获得组织单元极 为细小的混合组织。裂纹在此种组织内扩展要多 次改变方向，消耗的能量大，故钢的韧性较高。
6
静载荷作用时：塑性变形比较均匀的分布在各个 晶粒中；
冲击载荷作用时：塑性变形则比较集中于某一局 部区域，反映了塑性变形不均匀。
这种不均匀限制了塑性变形的发展，导致了屈服 强度、抗拉强度的提高，且屈服强度提高的较为明显， 抗拉强度提高的较少。如图所示。
1
因加载速率提高，形变速率也随之增加，形变速 率是单位时间的变形量。因此，用形变速率（又分绝 对变形速率和相对变形速率）可以间接地反映加载速 率的变化。相对变形速率又称应变率。
不同机件的应变速率范围大约为10-6～106s-1。静 拉伸试验的应变速率为10-5～10-2s-1，冲击试验的应 变速率为102～104s-1。试验表明，应变速率在10-4～ 10-2s-1内，金属的力学性能没有明显变化，可按静载 荷处理。当应变速率大于10-2s-1时，力学性能将发生 明显变化。
一、冲击韧性 是指材料在冲击载荷作用下吸收（弹性变形功） 塑性变形功和断裂功的能力。常用标准试样的冲击 吸收功AK来表示。 二、冲击试样 如图所示 1、冲击弯曲试验试样的种类：
夏比v型缺口冲击试样（我国以前称夏氏试样） 缺口试样 夏比u型缺口冲击试样（我国以前称梅氏试样）
无缺口冲击试样：适用于脆性材料（球铁、工具 钢、淬火钢等）
⑵较高强度水平时，以B下优于同等强度的淬 火回火组织。
⑶在相同强度水平下，B上的韧脆转变温度高 于B下。低碳钢低温B上的韧性高于M回。这是由于 低温形成的B上中渗碳体沿奥氏体晶界析出受到抑 制，减少了晶界裂纹所致。
28
⑷在低合金钢中，经不完全等温处理获得B 和M混合组织，其韧性比单一M或B要好。这是由 于B先于M形成，事先将奥氏体分成几部分，随 后形成的M限制在较小范围内，获得组织单元极 为细小的混合组织。裂纹在此种组织内扩展要多 次改变方向，消耗的能量大，故钢的韧性较高。
第3-4章 建筑结构材料的力学性能与设计原则
七,设计表达式——正常使用极限
S≤C
式中:C——结构或构件达到正常使用极限要求的限值 裂缝—表5.2.5(P111),挠度—表5.2.6(P113)
1,裂缝验算——取荷载效应的标准组合
S=Sk S=Sq
S k = S Gk + S Q1k + ∑ψ ci S Qik
i =2
n
2,挠度验算——取荷载效应的准永久组合
第三章 建筑结构材料的力学性能
3.1 材料的弹性,塑性和延性 一,弹性 弹性——材料受力后,当外力移去时,应力 弹性 和应变都可以完全恢复为零的特性. 二,塑性 塑性——材料受力后,即使外力移去,应变 塑性 也不能完全恢复为零的特性,即有残余应变. 延性——材料超过弹性极限后直至破坏过程 三,延性 延性 中的变形能力良好的性能. 四,脆性 脆性——材料破坏前变形能力差的性能. 脆性
�
定义,表现
2,正常使用 极限状态
定义,表现
4.2.3 建筑结构的设计状况
1,持久状况:如正常使用 2,短暂状况:如施工堆载 3,偶然状况:如爆炸
4.2.4 结构设计原理与方法
一,结构的可靠度 建筑结构在 规定的时间内? ←设计基准期,通常为50年 规定的条件下? ←正常设计,正常施工,正常使用 完成预定功能? ←安全性,适用性,耐久性, 的概率.
4.2.1 结构的功能要求 1,安全性——安全等级,表4.2.1 2,适用性——裂缝,挠度 3,耐久性——设计基准期 4,稳定性:整体稳定,局部稳定
4.2.2 结构的极限 极限状态 极限
一,定义:
由可靠向失效转变的临界状态. 是结构或其构件能够满足前述某一功能要 求的临界状态.
二,分类:P43-44 1,承载能力 极限状态
材料力学性能-第三章-冲击载荷
高当于低某于一某温一度温，度材时，
温度
料材吸料收吸能收量的也冲基击本功不基变本，
形不成随一温个度平变台化，，称形为成一 “平 在高台此阶，区能称 间”为 冲，“ 击此吸低区收阶间功能冲很”， 击低吸，收表功现很为高完，全材的料脆表性 现断为裂完，全这韧一性温断度裂称，为此无 低阶能
温塑度性称转为变塑或性零断塑裂性转转变变
温度
0 高阶能
冲击功 结晶区面积(%)
以低阶能和高阶能
平均值对应的温度作
为Tk——FTE。
❖以结晶区面积占断口 面积50％的温度作为 Tk——FATT50。但此方 法人为因素较大。
低阶能
NDT FTE
100 FTP 50％FATT
图3-7 系列温度冲击试验曲线
2021年10月24日 第三章 冲击载荷下材料的力学性能 星期日
2021年10月24日 第三章 冲击载荷下材料的力学性能 星期日 bcc金属具有低温脆性的原因： 1.bcc金属的p-n 比fcc金属高很多，并且在影响屈服强 度的因素中占有较大比例。而p-n 属短程力，对温度 十分敏感，因此bcc金属具有强烈的温度效应。 2.bcc金属具有迟屈服现象，即对材料施加一大于屈 服强度的高速载荷时，材料需要经过一段孕育期（也 称为迟屈服时间）才开始塑性变形，而在孕育期内只 发生弹性变形。由于没有塑性变形消耗能量，有利于 裂纹扩展，易产生脆性破坏。
NDT
冲击功 结晶区面积(%)
0 高阶能
FTP
100
温度FNTDPT(F(Nraicl tDuruectility
图3-7 系列温度冲击试验曲线
TreamnpsietriaotnurPel)astic)。
2021年10月24日 第三章 冲击载荷下材料的力学性能 星期日
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弹性变形与塑性变形的区别：前者为可逆变形，后
者为不可逆变形。 材料塑性性能是决定结构或构件是否安全可靠的重要
参数之一，可以通过测量材料伸长取断面收缩率或冷弯 性能来确定材料的塑性性能。
第一节 结构材料基本要求
(三)冲击韧性
冲击韧性是指钢材抗冲击而不破坏的能力。 冲击韧性与材料的塑性有关，但是又不等同于塑性， 它是强度和塑性的综合指标。 材料的冲击韧性与其内在质量、宏观缺陷和微观组成 有关。 此外，冲击韧性易受温度影响，温度的下降将会明显 的降低材料的冲击韧性，对结构的安全不利。
一、木材的性能指标
1．密度 3．湿胀干缩性
2．含水率 4．强度
二、木材的防护
1．木材的腐朽与防腐 2．木材的防虫 3．木材的防火
在规定的荷载循环次数和荷载变化幅度下，材料能够 承担的最大动态应力称为材料的疲劳强度。
第一节 结构材料基本要求
(二) 弹性与塑性 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后
能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。这种外力消失 后瞬间恢复的变形称为弹性变形。
弹性模量：是反映材料受力时抵抗弹性变形的能力，
弹性阶段的最大应力称为弹性极限应力或弹性极限强 度，弹性阶段应力与应变的比值称为弹性模量。
第一节 结构材料基本要求
2．屈服强度 fy
工程材料根据其变形性能可以分为塑性材料和脆性材料。 塑性材料：在应力水平超过极限弹性应力后，应力不再有 明显增加，而是在小范围内波动，但应变急剧增大，这种现 象称为屈服，应力一应变曲线上这个阶段称为屈服阶段，也 称流动阶段。一般以屈服阶段最小应力作为屈服强度。 屈服强度对于钢材有重要意义。 脆性材料：而某些表现为脆性性质的钢材没有明显屈服阶 段，此时取残余变形为0.2％对应的应力作为名义屈服强度。
第一节 结构材料基本要求
第一节 结构材料基本要求
3．极限强度 ft
在对材料力学性能进行试验时，试件所能够承受的最 大荷载与初始截面的比值称为最大名义应力，也称为材 料的极限强下，当达到一定的循环 次数时，会发生脆性破坏，且破坏应力远小于屈服应力， 这种破坏称为疲劳破坏。
强度是材料抵抗破坏能力的指标。
根据材料在受力时的变形状态不同有弹性极限强度、
屈服强度、极限强度；
根据材料的受力状态不同又有抗压强度、抗拉强度、
抗剪强度和抗扭强度等；
如果材料受到循环荷载作用，还要考虑疲劳强度。
第一节 结构材料基本要求
1．弹性极限强度
材料在受力初期，材料的应力和应变基本满足线性关 系，即材料的应力与应变的比值为常量，如果此时卸载， 构件的变形能完全恢复，因此称此阶段为弹性阶段。
即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形 的一个重要指标。
在弹性范围内，弹性模量为常数，其值等于应力与应
变的比值，即：Es=σ/ε
弹性模量越大，材料的刚度越大，即越不容易变形。
第一节 结构材料基本要求
塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，
有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。
第一节 结构材料基本要求
3 可加工性
材料制成构件的过程中，都要进行加工，如钢材的切 割、焊接，结构材料加工制作的难易程度对施工工期、 建筑造价等都有重要的影响。
因此，在选择结构材料时，要充分考虑材料的加工难 度和施工企业的实际加工制作能力。
4 取材便利，价格合理，经济实用
第二节 木 材
木材是我国传统建筑材料，在古建筑中被大量使用。目 前很少采用木材作为主要结构材料。
本章学习的目的：了解结构材料的基本要求。
第一节 结构材料基本要求
一、结构材料力学性能的基本要求
工程结构对材料力学性能的要求是通过力学性能指标 来实现的，而力学性能指标又是通过实验方法测定的。
结构材料主要力学性能指标有：强度、弹性、塑性、
冲击韧性与冷脆性、徐变和松弛等。
第一节 结构材料基本要求
(一)强度
第一节 结构材料基本要求
二、其他要求
结构材料不仅要满足强度、弹性、塑性等力学性能方 面的要求，还有满足其他的一些基本要求：
1．协同工作性能
材料的协同工作性能是指两种或两种以上的材料或杆 件可以融合成一体，共同参与受力和变形，而不会轻易 分开的性能。
如钢材的可焊性、钢筋和混凝土之间的共同工作性能 以及砌块与砂浆之间的粘结性能等。
第一节 结构材料基本要求
徐变：是指在恒定温度和应力条件下，构件或材料的变
形随时间增加而增大的现象。 砼具有徐变特性，钢材在高温下也会出现徐变特性。
应力松弛：是指在恒定温度和应变条件下，构件或材料
的应力随时间的增加而减小的现象。 对于预应力钢筋混凝土结构，应力松弛将会引起预应力
损失，从而降低构件的承载力。
第三章 结构材料的力学性能及指标
第一节 结构材料基本要求 第二节 木 材
第三章 结构材料的力学性能及指标
结构材料是指构成建筑物受力构件所用的材料 传统的材料：砖、石、木材 现代：钢材、混凝土、砌块等新型材料。 任何结构或构件都直接或间接地承受荷载作用，而结 构或构件承载力大小直接与制作的材料相关。
第一节 结构材料基本要求
2．耐久性
耐久性是指材料长久在各种环境因素作用下不变质、 不破坏，长期保持良好的物理力学性能的性质。
耐久性是材料的一种综合性质，如抗冻性、抗风化 性、耐腐蚀性等均属于耐久性范畴，它对建筑物的使用 寿命起到至关重要的决定作用。
所以，要根据材料所处的部位、使用环境等因素， 综合考虑耐久性，合理选择结构材料或采取相应的保护 措施。
者为不可逆变形。 材料塑性性能是决定结构或构件是否安全可靠的重要
参数之一，可以通过测量材料伸长取断面收缩率或冷弯 性能来确定材料的塑性性能。
第一节 结构材料基本要求
(三)冲击韧性
冲击韧性是指钢材抗冲击而不破坏的能力。 冲击韧性与材料的塑性有关，但是又不等同于塑性， 它是强度和塑性的综合指标。 材料的冲击韧性与其内在质量、宏观缺陷和微观组成 有关。 此外，冲击韧性易受温度影响，温度的下降将会明显 的降低材料的冲击韧性，对结构的安全不利。
一、木材的性能指标
1．密度 3．湿胀干缩性
2．含水率 4．强度
二、木材的防护
1．木材的腐朽与防腐 2．木材的防虫 3．木材的防火
在规定的荷载循环次数和荷载变化幅度下，材料能够 承担的最大动态应力称为材料的疲劳强度。
第一节 结构材料基本要求
(二) 弹性与塑性 弹性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后
能完全恢复到原始形状的性质称为弹性。这种外力消失 后瞬间恢复的变形称为弹性变形。
弹性模量：是反映材料受力时抵抗弹性变形的能力，
弹性阶段的最大应力称为弹性极限应力或弹性极限强 度，弹性阶段应力与应变的比值称为弹性模量。
第一节 结构材料基本要求
2．屈服强度 fy
工程材料根据其变形性能可以分为塑性材料和脆性材料。 塑性材料：在应力水平超过极限弹性应力后，应力不再有 明显增加，而是在小范围内波动，但应变急剧增大，这种现 象称为屈服，应力一应变曲线上这个阶段称为屈服阶段，也 称流动阶段。一般以屈服阶段最小应力作为屈服强度。 屈服强度对于钢材有重要意义。 脆性材料：而某些表现为脆性性质的钢材没有明显屈服阶 段，此时取残余变形为0.2％对应的应力作为名义屈服强度。
第一节 结构材料基本要求
第一节 结构材料基本要求
3．极限强度 ft
在对材料力学性能进行试验时，试件所能够承受的最 大荷载与初始截面的比值称为最大名义应力，也称为材 料的极限强下，当达到一定的循环 次数时，会发生脆性破坏，且破坏应力远小于屈服应力， 这种破坏称为疲劳破坏。
强度是材料抵抗破坏能力的指标。
根据材料在受力时的变形状态不同有弹性极限强度、
屈服强度、极限强度；
根据材料的受力状态不同又有抗压强度、抗拉强度、
抗剪强度和抗扭强度等；
如果材料受到循环荷载作用，还要考虑疲劳强度。
第一节 结构材料基本要求
1．弹性极限强度
材料在受力初期，材料的应力和应变基本满足线性关 系，即材料的应力与应变的比值为常量，如果此时卸载， 构件的变形能完全恢复，因此称此阶段为弹性阶段。
即材料的刚度，它是钢材在静荷载作用下计算结构变形 的一个重要指标。
在弹性范围内，弹性模量为常数，其值等于应力与应
变的比值，即：Es=σ/ε
弹性模量越大，材料的刚度越大，即越不容易变形。
第一节 结构材料基本要求
塑性：材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，
有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性。
第一节 结构材料基本要求
3 可加工性
材料制成构件的过程中，都要进行加工，如钢材的切 割、焊接，结构材料加工制作的难易程度对施工工期、 建筑造价等都有重要的影响。
因此，在选择结构材料时，要充分考虑材料的加工难 度和施工企业的实际加工制作能力。
4 取材便利，价格合理，经济实用
第二节 木 材
木材是我国传统建筑材料，在古建筑中被大量使用。目 前很少采用木材作为主要结构材料。
本章学习的目的：了解结构材料的基本要求。
第一节 结构材料基本要求
一、结构材料力学性能的基本要求
工程结构对材料力学性能的要求是通过力学性能指标 来实现的，而力学性能指标又是通过实验方法测定的。
结构材料主要力学性能指标有：强度、弹性、塑性、
冲击韧性与冷脆性、徐变和松弛等。
第一节 结构材料基本要求
(一)强度
第一节 结构材料基本要求
二、其他要求
结构材料不仅要满足强度、弹性、塑性等力学性能方 面的要求，还有满足其他的一些基本要求：
1．协同工作性能
材料的协同工作性能是指两种或两种以上的材料或杆 件可以融合成一体，共同参与受力和变形，而不会轻易 分开的性能。
如钢材的可焊性、钢筋和混凝土之间的共同工作性能 以及砌块与砂浆之间的粘结性能等。
第一节 结构材料基本要求
徐变：是指在恒定温度和应力条件下，构件或材料的变
形随时间增加而增大的现象。 砼具有徐变特性，钢材在高温下也会出现徐变特性。
应力松弛：是指在恒定温度和应变条件下，构件或材料
的应力随时间的增加而减小的现象。 对于预应力钢筋混凝土结构，应力松弛将会引起预应力
损失，从而降低构件的承载力。
第三章 结构材料的力学性能及指标
第一节 结构材料基本要求 第二节 木 材
第三章 结构材料的力学性能及指标
结构材料是指构成建筑物受力构件所用的材料 传统的材料：砖、石、木材 现代：钢材、混凝土、砌块等新型材料。 任何结构或构件都直接或间接地承受荷载作用，而结 构或构件承载力大小直接与制作的材料相关。
第一节 结构材料基本要求
2．耐久性
耐久性是指材料长久在各种环境因素作用下不变质、 不破坏，长期保持良好的物理力学性能的性质。
耐久性是材料的一种综合性质，如抗冻性、抗风化 性、耐腐蚀性等均属于耐久性范畴，它对建筑物的使用 寿命起到至关重要的决定作用。
所以，要根据材料所处的部位、使用环境等因素， 综合考虑耐久性，合理选择结构材料或采取相应的保护 措施。