第3章 土木工程概论(段树金)

第三章土木工程材料与基本构件(gòujiàn)1.概述2.土木工程材料基本性质3.土木工程材料常用材料4.土木工程功能材料5.土木工程材料发展趋势6.土木工程基本构件共三十一页3.1概述

材料是构成构件的某种物质，如由钢材可形成(xíngchéng)钢板、钢梁等构件；由水泥、砂、碎石、钢筋等则可形成钢筋混凝土板、梁等构件。共三十一页图3.1由柱、梁、板等构件(gòujiàn)可组成房屋结构图3.2由塔柱、主梁、拉索等构件则可形成(xíngchéng)斜拉桥结构共三十一页3.2.1物理性质土木工程材料的物理性质主要体现在：表征材料基本特征的密度、孔（空）隙率、含水率、几何(jǐhé)尺寸等；表征材料形状改变的体积膨胀或收缩、伸长率、压缩率等。共三十一页3.2.2力学性质土木工程材料的基本力学性质是指材料承受(chéngshòu)荷载作用的能力，如：强度、弹性模量、抗冲击、抗剪切、抗扭曲等性能。材料力学性质的优劣直接关系着结构的安全、经济与耐久性能。共三十一页3.2.3耐久性能材料长期抵抗内外部劣化因素作用而维持其结构性能(xìngnéng)的能力称为耐久性。耐久性是材料的综合性质体现，诸如抗渗性、抗冻性、抗腐蚀(侵蚀)性、体积稳定性、抗老化性、耐磨耗性、耐高温与燃烧性等。

共三十一页图3.3天然(tiānrán)砂、人工砂图3.4卵石(luǎnshí)、碎石共三十一页胶凝材料胶凝材料是在物理、化学作用下将其他物料胶结（从可塑体逐渐变成固状）为具有一定力学强度的整体的物质。按其化学成分可分为无机(wújī)胶凝材料（如水泥、石灰、石膏等）和有机胶凝材料（如沥青、树脂等）两类。共三十一页常用的土木工程胶凝材料(cáiliào)简介如下：1.石灰2.水泥(shuǐní)3.沥青共三十一页3.3.3水泥(shuǐní)砂浆、水泥(shuǐní)混凝土及沥青混合料1、水泥砂浆2、水泥(shuǐní)混凝土钢筋混凝土预应力混凝土共三十一页图3.5水泥(shuǐní)混凝土1-粗骨料、2-细骨料、3-水泥浆体图3.6预应力结构体系-施加(shījiā)木桶的环向压力共三十一页图3.7

沥青混合(hùnhé)料矿料骨架类型

（a）悬浮密实结构；（b）骨架空隙结构；（c）骨架密实结构3、沥青(lìqīng)混合料共三十一页3.3.4

钢材(gāngcái)

工程(gōngchéng)结构用钢钢结构用钢桥梁结构及钢轨用钢钢筋混凝土与预应力混凝土用钢共三十一页图3.8型钢a)等边角钢；b))不等边角钢(jiǎogāng)；c)槽钢；d)工字钢

图3.9普通(pǔtōng)光面钢筋图3.10普通螺纹钢筋图3.11精轧螺纹钢筋共三十一页图3.12钢绞线

图3.13原木及其构成（1-髓心；2-木质部；3-形成层；4-树皮(shùpí)；5-木射线（髓线）；6-心材；7-边材）3.3.6木（竹）材共三十一页a)单向(dānxiànɡ)

b)双向图3.14土工格栅3.3.7土工合成(héchéng)材料共三十一页土工织物织造（有纺）机织（含编织）针织非织造（无纺）针刺热粘结化学粘结土工膜复合型土工合成材料复合土工膜复合土工织物特种土工合成材料土工带、土工格栅、土工格室、土工网、土工膜袋、土工槟格等土工网垫、土工织物膨润土垫、聚苯乙烯板等表3.1土工(tǔɡōnɡ)合成材料分类共三十一页图3.15PVC板材(bǎncái)3.3.8合成(héchéng)高分子材料共三十一页图3.16常见(chánɡjiàn)墙体材料3.3.9墙体材料(cáiliào)共三十一页3.6土木工程(tǔmùgōngchéng)基本构件

1构件的分类2梁与拄3框架(kuànɡjià)

4桁架

5索

6拱

7墙与板

8壳共三十一页

（a）刚性梁（b）柔性(róuxìnɡ)梁图3.17刚性构件与柔性构件共三十一页图3.18简支梁（板）共三十一页

图3.19框架(kuànɡjià)形式(a)框架；（b）人字形框架；（c）多节间框架；（d）多层框架

共三十一页

图3.20平面桁架形式图3.21空间(kōngjiān)桁架（a）三角形桁架；（b）梯形桁架；（c）平行弦桁架共三十一页

图3.22索结构(jiégòu)（a）悬索结构；（b）斜拉索结构

共三十一页

图3.23拱与索的差别(chābié)共三十一页图3.24钢筋(gāngjīn)混凝土板图3.25壳体结构(jiégòu)共三十一页图3.26帐篷(zhàngpeng)结构（a）气承式；（b）充气式图3.27充气(chōnɡqì)结构

共三十一页图3.28北京(běijīnɡ)水立方（膜结构）共三十一页思考题1、土木工程材料及其在工程建设中的地位与重要性？2、土木工程材料分类？3、土木工程材料的基本性质？4、胶凝材料种类、作用及其应用场合？5、钢筋混凝土、预应力混凝土出现的背景及其对土木工程建设发展(fāzhǎn)的促进作用？6、土木工程用钢材的种类及其适用的结构类型？7、土木工程材料、构件与结构的关系？8、土木工程材料的发展方向？9、土木工程基本构件种类、可组成的结构形式及应用原理？共三十一页内容(nèiróng)总结第三章土木工程材料与基本构件。第三章土木工程材料与基本构件。3.土木工程材料常用材料。材料是构成构件的某种物质，如由钢材可形成钢板、钢梁