第3章 建筑结构材料力学性能
建筑结构结构材料力学性能.
在规定的循环次数（200万次）和荷载变 幅下，材料所能承受的最大动态应力称为疲 劳强度。
材力“疲劳极限” 经历无穷多次应力循环而不发生疲劳破
坏之最大应力。
6.徐变（蠕变）与应力松驰
在温度和作用应力 不变的情况下，应变或 变形随时间而增加的现 象称为徐变（蠕变）。
在温度和应变不变 的情况下，应力随时间 而减小的现象称为应力 松驰。
第三章 建筑结构材料力学性能
一.材料力学性能指标
1.强度指标 （抗拉、抗压）
屈服点 比例极限
强度极限
r 0.2
名义屈服点 冷作硬化
塑性材料
0.2%
脆性材料
钢材的冷加工 冷拉
常 温 ---20d ， 100℃---2h
●冷拉（时效）硬化 ●抗拉强度提高 ●塑性降低 ●不提高抗压强度 ●先焊后拉 ●不得作吊环
ak Wk
冲击韧性试验
（a）夏比试件 （b）梅氏试件
4.冷弯性能
冷弯试验示意图
钢筋延伸率及冷弯性能要求
钢筋级别
HPB235 HRB335 HRB400
5
冷
弯 冲头直径
25% 180° 1D
16% 180° 3D
14% 90° 3D
RRB400 10% 90° 5D
5.疲劳强度
结构构件在变幅（△ = max-min）一定的 循环荷载作用下，当达到一定的循环次数n时， 便发生脆性破坏，且破坏应力远小于s或b， 这种现象称为疲劳破坏。
-曲线
冷拔
●截面变小长度增长 ●抗拉抗压强度提高 ●塑性显著降低 ●无明显屈服点
-曲线
2.塑性指标 ◆延伸率
l1 l0 100%l0<来自%为脆性材料 ≥5%为塑性材料
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
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%）
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
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。 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
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
强度是材料抵抗破坏能力的指标。
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。
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，
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
(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
材料的力学性能
材料的力学性能
材料的力学性能是指材料在外力作用下所表现出的性能，主要包括强度、韧性、硬度、塑性等指标。
这些性能对于材料的选择、设计和应用具有重要意义。
下面将分别对材料的强度、韧性、硬度和塑性进行介绍。
首先，强度是材料抵抗破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等
指标来表示。
强度高的材料具有较好的抗破坏能力，适用于承受大外力的场合。
例如，建筑结构中常使用高强度钢材，以保证结构的安全稳定。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力，也可以理解为材料的延展性。
韧性高的材
料在受到外力作用时能够延展变形而不断裂，具有较好的抗震抗冲击能力。
例如，汽车碰撞安全设计中常使用高韧性的材料，以保护乘车人员的安全。
再次，硬度是材料抵抗划伤和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等指标
来表示。
硬度高的材料具有较好的耐磨损性能，适用于制造耐磨损零部件。
例如，机械设备中常使用高硬度的合金材料来制造齿轮、轴承等零部件。
最后，塑性是材料在受力作用下发生塑性变形的能力，通常用延伸率、收缩率
等指标来表示。
具有良好塑性的材料能够在加工过程中较容易地进行成型和加工，适用于复杂零部件的制造。
例如，塑料制品的生产常使用具有良好塑性的材料，以满足复杂形状的加工需求。
综上所述，材料的力学性能是材料工程领域中的重要指标，对于材料的选择、
设计和应用具有重要意义。
强度、韧性、硬度和塑性是衡量材料力学性能的重要指标，不同的应用场合需要选择具有不同力学性能的材料，以满足工程需求。
因此，深入了解和掌握材料的力学性能，对于材料工程师和设计师来说是非常重要的。
材料力学性能
材料力学性能材料力学性能是指材料在外力作用下所表现出的力学特性，包括材料的强度、韧性、硬度、塑性等。
这些性能直接影响着材料在工程领域的应用，因此对材料力学性能的研究和评价显得尤为重要。
首先，强度是材料力学性能中的重要指标之一。
材料的强度是指材料抵抗外力破坏的能力，通常用抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等来表示。
不同材料的强度差异很大，例如金属材料的强度通常较高，而塑料和橡胶等材料的强度相对较低。
材料的强度直接影响着材料在工程中的承载能力和使用寿命。
其次，韧性是衡量材料抵抗断裂的能力。
韧性高的材料在受到外力作用时能够延展变形而不易断裂，这对于一些需要承受冲击或振动载荷的工程结构来说尤为重要。
例如，航空航天领域对材料的韧性要求较高，以确保飞行器在受到外部冲击时能够保持结构完整。
此外，硬度是材料力学性能中的重要参数之一。
材料的硬度是指材料抵抗划痕和压痕的能力，通常用洛氏硬度、巴氏硬度等来表示。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐腐蚀性，适用于一些对材料表面要求较高的工程领域，例如汽车制造、船舶建造等。
最后，塑性是材料力学性能中的重要特性之一。
材料的塑性是指材料在受到外力作用时能够发生塑性变形而不断裂，这对于一些需要进行成形加工的工程材料来说尤为重要。
例如，金属材料的塑性使其能够通过锻造、轧制等工艺进行成形，从而制备出各种复杂的零部件。
综上所述，材料力学性能是材料工程领域中的重要研究内容，不同的材料力学性能对材料的应用具有重要的影响。
因此，对材料力学性能的研究和评价具有重要的意义，可以为工程领域的材料选择和设计提供重要的参考依据。
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
建筑力学与结构学习计划200字
建筑力学与结构学习计划200字第一部分：建筑力学基础知识1.1 建筑力学的基本概念- 了解力学的定义和基本原理- 掌握建筑结构的受力分析方法- 学习建筑材料的力学性能1.2 建筑结构设计原理- 理解建筑结构设计的基本原理- 学习建筑结构的稳定性和可靠性- 掌握力学方法在结构设计中的应用1.3 建筑结构材料的性能与应用- 了解常见建筑材料的力学性能- 学习建筑材料的选用原则- 掌握建筑材料的施工和加工工艺第二部分：结构力学基础知识2.1 结构受力分析- 学习结构受力的基本原理- 掌握受力分析的方法和技巧- 理解结构受力的影响因素2.2 结构设计原理- 理解结构设计的基本原理- 学习结构材料的选用和设计- 掌握结构设计的施工和加工工艺2.3 结构稳定性和可靠性- 了解结构稳定性和可靠性的概念- 学习结构稳定性和可靠性分析的方法- 掌握结构稳定性和可靠性的设计原则第三部分：建筑力学与结构实践3.1 结构力学实验- 参与结构力学实验课程- 学习结构材料的力学性能测试方法- 掌握实验数据的处理和分析技巧3.2 建筑结构设计实践- 参与实际建筑结构设计项目- 学习建筑结构设计的实际应用- 掌握结构设计的实际操作技能3.3 结构施工实践- 参与建筑结构施工项目- 学习结构施工的实际操作方法- 掌握建筑结构施工的实际技能总结与展望通过以上学习计划，我将全面掌握建筑力学和结构学的基础知识和实践技能，为将来从事建筑结构设计、施工和实验研究提供坚实的理论基础和实践经验。
我相信在学习和实践中，我将迎来更多挑战和机遇，不断提升自己，成为一个优秀的建筑力学与结构学专业人才。
建筑结构分析
建筑结构分析建筑结构是指建筑物所依靠的支撑系统，它直接决定了建筑物的稳定性和安全性。
建筑结构分析是通过对建筑结构的力学性质和力学行为进行研究，以评估和优化建筑物的结构性能。
本文将从几个主要方面对建筑结构分析进行探讨。
一、材料力学性能分析在建筑结构设计中，材料的力学性能是至关重要的。
不同的材料具有不同的特性，包括抗拉强度、压缩强度、弹性模量等。
通过对材料的力学性能进行分析，可以确定材料是否适合用于建筑结构，并且合理选择材料以满足建筑物的需求。
二、受力分析建筑结构分析的核心是对受力情况的研究。
通过分析建筑物所承受的外力和内力，我们可以了解建筑物在不同工况下的受力情况，并评估结构的稳定性和安全性。
常见的外力包括风力、地震力和荷载等，而内力包括轴力、弯矩和剪力等。
三、结构模型的建立为了对建筑结构进行分析，需要建立相应的结构模型。
结构模型是对真实建筑结构的抽象表示，可以采用不同的方法进行建立，包括平面杆系模型、三维有限元模型等。
通过建立合适的结构模型，可以更好地进行受力分析和结构性能评估。
四、静力分析静力分析是对建筑结构中各种力的平衡和静力效应的分析。
通过静力分析，可以了解结构在静力平衡条件下的应力和变形情况，从而确定结构的稳定性和荷载承载能力。
常见的静力分析方法包括静平衡法、弹性分析法和刚性平衡法等。
五、动力分析动力分析是对建筑结构在地震、风力等动力荷载下的响应进行研究。
地震力是建筑结构设计中必须考虑的重要因素之一，合理的动力分析可以提高建筑物的抗震性能。
常见的动力分析方法包括模态分析、响应谱分析和时程分析等。
六、破坏性分析破坏性分析是对建筑结构在超过其承载能力时的破坏形态和破坏机理进行研究。
通过破坏性分析，可以预测建筑结构的破坏形式，从而采取适当的措施来提高结构的安全性。
常见的破坏性分析方法包括强度极限分析和变形极限分析等。
七、结构优化分析结构优化分析是对建筑结构进行改进和优化的研究。
通过结构优化分析，可以提高结构的受力性能、减小结构的材料消耗并降低工程成本。
(完整word版)熊丹安版《建筑结构》
第一章：绪论一、建筑物内在特质：安全性、适用性、耐久性；外在特性：使用性和美学要求。
二、现代建筑结构需要满足的基本要求：平衡、稳定(雨篷的倾覆）、承载能力、适用、经济、美观三、建筑结构按材料分类:1、混凝土结构(优点：节省刚材、就地取材、耐火耐久、可模性好、整体性好；缺点:自重较大、抗裂性较差）2、砌体结构(优点：就地取材、成本低；缺点：材料强度较低、结构自重大、施工砌筑速度慢、现场作业量大)3、钢结构（优点：钢结构材料质量均匀、强度高、构件截面小、重量轻、可焊性好、制造工艺比较简单、便于工业化施工;缺点：钢材易锈蚀，耐火性较差、价格较贵）4、木结构(木结构制造简单、自重轻、加工容易.缺点是易燃、易腐、易受虫蛀）四、按受力和构造特点分类:混合结构、排架结构、框架结构、剪力墙结构、其他形式的结构第二章：建筑结构的设计标准和设计方法一、我国所采用的设计基准期为50年,使用70年。
二、结构在规定的设计使用年限内,应满足安全性(结构安全性要求:在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用，在设计规定的偶然事件发生时及发生后,仍能保持必须的整体稳定性，即建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌）、适用性、耐久性等各项功能要求三、作用：作用指施加在结构上的集中分布力（称为直接作用，即通常所说的荷载)以及引起结构外加变形或约束变形的原因。
作用按时间的变异分类：永久作用（自重、土壤压力、基础沉降及焊接变形等）、可变作用（楼面活荷载、雪荷载、风荷载等）、偶然作用（地震、爆炸、撞击)四、由作用引起的结构或结构构件的反应。
例如内力、变形和裂缝等，称为作用效应;荷载引起的结构的内力和变形,也成为荷载效应。
五、抗力是结构或结构构件承重作用效应的能力（影响结构抗力因素是结构的几何参数和所用材料的性能）六、结构的可靠性：指结构在规定时间内,在规定的条件下完成预定功能的能力；结构的可靠度是对结构可靠性的定量描述，即结构在规定时间内、在规定条件下完成预定功能的概率。
结构材料与力学性能
结构材料与力学性能结构材料和力学性能是现代工程领域中至关重要的概念。
无论是建筑、航空、汽车还是电子设备，都需要使用高性能的结构材料来确保其安全和可靠性。
本文将探讨结构材料的种类以及其对力学性能的影响。
一、金属材料金属材料是目前工业应用最广泛的结构材料之一。
它们通常具有高强度、可塑性和导电性等特点。
常见的金属材料包括钢铁、铝合金和镁合金等。
这些材料可以广泛应用于航空、汽车和建筑等领域。
金属材料的力学性能通常通过强度和塑性来衡量。
强度是材料抵抗外部力量破坏的能力，而塑性则是指材料在受力下变形的能力。
提高金属材料的强度可以通过合金化、热处理和加工过程来实现。
而增加金属材料的塑性可以通过冷加工和合金元素的控制来实现。
二、陶瓷材料陶瓷材料具有优异的耐高温性能和化学稳定性，因此在高温环境下得到广泛应用。
陶瓷材料通常具有较高的硬度和脆性，这使得它们在力学性能方面与金属材料有所不同。
陶瓷材料的力学性能主要取决于其结晶和微观结构。
通过改变陶瓷材料的成分、晶体结构和制备工艺，可以优化其力学性能。
一些新型陶瓷材料，如氧化锆和碳化硅，具有较高的强度和韧性，已经在航空航天和核能领域得到应用。
三、聚合物材料聚合物材料由大量有机分子组成，具有良好的绝缘性和化学稳定性。
它们广泛应用于塑料制品、橡胶制品和粘合剂等领域。
与金属和陶瓷材料相比，聚合物材料通常具有较低的强度和刚性，但却具有较高的韧性。
聚合物材料的力学性能主要取决于分子结构、分子量和交联程度。
通过调整聚合物的化学结构和添加增塑剂等方式，可以提高其力学性能。
例如，聚苯乙烯是一种常见的聚合物材料，可以通过控制其分子量分布和交联程度，获得不同的力学性能。
四、复合材料复合材料由两种或多种不同的材料组合而成，可以充分发挥各种材料的优点，从而获得更好的力学性能。
常见的复合材料包括纤维增强复合材料和层状复合材料。
纤维增强复合材料由纤维增强剂和基体材料组成，具有较高的强度和刚度。
复合材料的力学性能与纤维增强剂和基体材料的性质密切相关。
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
建筑结构静力计算实用手册_第3版(3篇)
第1篇第一章绪论1.1 编写目的本手册旨在为从事建筑结构设计、施工和监理的专业技术人员提供一本实用性强的静力计算工具书。
通过本手册，读者可以快速掌握建筑结构静力计算的基本原理、方法和技巧，提高设计、施工和监理水平。
1.2 适用范围本手册适用于各类建筑结构的静力计算，包括但不限于住宅、办公楼、厂房、桥梁、隧道等。
1.3 内容结构本手册共分为九章，分别为：第一章绪论第二章基本理论第三章材料力学性质第四章建筑结构受力分析第五章静力计算方法第六章常用结构构件静力计算第七章结构稳定性分析第八章计算实例第九章附录第二章基本理论2.1 建筑结构力学基本概念建筑结构力学是研究建筑结构在荷载作用下的受力、变形和破坏规律的一门学科。
其主要内容包括：（1）荷载：作用于结构上的各种力，如重力、风荷载、地震荷载等。
（2）结构：由各种构件组成的整体，具有一定的几何形状和尺寸。
（3）受力：结构在外力作用下的内力、剪力、弯矩等。
（4）变形：结构在受力过程中产生的形状和尺寸的改变。
（5）破坏：结构在受力过程中达到极限状态，失去承载能力。
2.2 建筑结构力学基本原理（1）静力平衡原理：结构在受力过程中，必须满足静力平衡条件，即结构的内力、剪力、弯矩等在任意截面上必须满足平衡方程。
（2）变形协调原理：结构在受力过程中，各部分必须保持变形协调，即各部分的变形必须满足几何关系。
（3）连续性原理：结构在受力过程中，必须保持连续性，即结构的几何形状和尺寸必须保持不变。
第三章材料力学性质3.1 材料力学性质概述材料力学性质是指材料在受力过程中表现出的各种特性，主要包括：（1）弹性性质：材料在受力过程中，当应力小于弹性极限时，材料可以恢复原状。
（2）塑性性质：材料在受力过程中，当应力达到一定值时，材料发生永久变形。
（3）强度性质：材料在受力过程中，当应力达到一定值时，材料发生破坏。
3.2 常用材料力学性质（1）钢材：弹性模量E=200GPa，屈服强度f_s=235MPa，抗拉强度f_t=345MPa。
材料的力学性能
材料的力学性能材料的力学性能是指材料在外力作用下的力学行为和性能表现。
力学性能是材料工程中非常重要的一个指标，它直接关系到材料的使用寿命、安全性和可靠性。
材料的力学性能主要包括强度、韧性、硬度、塑性、蠕变等指标。
首先，强度是材料抵抗外力破坏的能力。
常见的强度指标包括抗拉强度、抗压强度、抗弯强度等。
抗拉强度是材料在拉伸状态下抵抗断裂的能力，抗压强度是材料在受压状态下抵抗破坏的能力，抗弯强度是材料在受弯曲状态下抵抗破坏的能力。
强度指标直接反映了材料的抗破坏能力，是衡量材料力学性能的重要参数。
其次，韧性是材料抵抗断裂的能力。
韧性是指材料在受外力作用下能够吸收大量的变形能量而不断裂的能力。
韧性好的材料具有良好的抗冲击性能和抗疲劳性能，能够在外力作用下保持良好的形状和结构完整性。
再次，硬度是材料抵抗划痕和穿刺的能力。
硬度是材料抵抗外界硬物划破或穿透的能力，是材料抵抗局部破坏的重要指标。
硬度高的材料通常具有较好的耐磨性和耐磨损性能，能够在恶劣环境下保持较长时间的使用寿命。
此外，塑性是材料在受力作用下发生形变的能力。
塑性好的材料能够在外力作用下产生较大的变形，具有良好的加工性能和成形性能。
材料的塑性直接影响到材料的加工工艺和成型工艺，是材料加工和成形的重要指标。
最后，蠕变是材料在长期受力作用下发生变形和破坏的现象。
蠕变是材料在高温、高压、长期受力作用下产生的一种渐进性变形和破坏，是材料在高温高应力环境下的重要性能指标。
综上所述，材料的力学性能是衡量材料质量和可靠性的重要指标，强度、韧性、硬度、塑性和蠕变是材料力学性能的重要方面。
在材料设计、选材和工程应用中，需要充分考虑材料的力学性能，选择合适的材料以满足工程需求。
同时，通过合理的材料处理和改性，可以改善材料的力学性能，提高材料的使用寿命和安全可靠性。
第2、3章受力和材力
y
δ
低碳钢拉伸时的应力-应变曲线
15
高碳钢的应力-应变曲线中 没有明显的屈服台阶，工程中 取0.85σb作为条件屈服强度。 σb是国家标准规定的极限抗拉 强度。
（2）抗压强度
高碳钢拉伸时的应力-应变曲线
低碳钢压缩时的应力-应变曲线
16
2、变形性能 （1）弹性模量Es 钢的 ES=2.06×105N/㎜2 （2）剪切模量G （3）钢材的塑性性能：
8
桁架的形式
9
重庆嘉陵江大桥 几种桁架实例
国家奥林匹克体育馆—主桁架
10
2.2.2结构构件的受力状态 有受弯构件、受压构件、受拉构件、受扭 构件以及复合受力构件等。
.
受压柱
(a)雨蓬梁 (b)折线梁 (c)框架边梁 (d)吊车梁 受扭构件
11
本章重点
1、作用的分类 2、什么是荷载的标准值 3、从哪里可查到荷载的标准值 4、荷载的标准值的符号
1）伸长率—δ
它是钢材塑性性能的主要指标。 2）冷弯性能—弯转角度α 越大，塑性性能越好。 3）焊接性 4）冲击韧性—是判断钢材承受 动力荷载作用时是否出现脆性破 坏的主要指标。
冲击试验
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本章重点
钢材以什么作为其抗拉强度
钢材的塑性性能指标包含哪些
18
3
（3）雪荷载和屋面均布活荷载 1）雪荷载
Sk=μrSO
2)屋面均布活荷载 P34表2.1.4 （4）风荷载 风荷载有压力和吸力 风荷载的大小主要与建筑物的体型和高度有关
4
5
风载
7
2.2 建筑结构构件及其受力状态 2.2.1 建筑结构基本构件 承重构件、非承重构件 建筑结构基本构件有： 板、梁、柱、墙、桁架
建筑结构砌体材料及砌体力学性能
1.砂浆的种类
（1）水泥砂浆 （2）混合砂浆 （3）非水泥砂浆 （4）混凝土砌块（砖）专用砌筑砂浆 （5）蒸压灰砂普通砖、蒸压粉煤灰普通砖专用砌 筑砂浆
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2.砂浆的强度等级
砂浆的强度等级用符号“M”、“Ms”或“Mb”加相应数字
表示，其数字表示砂浆的强度大小，单位为Mpa（即
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9.2.2 砌体的力学性能
1.砌体的受压破坏特征
图9-10 轴心受压砌体的破坏形态
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2.砌体的受压应力状态
（1）单块砖在砌体内并非均匀受压 由于砖块受压面并不完全规则平整，再加之所铺砂浆厚 度和密实性不均匀，使得单块砖在砌体内并不是均匀受压， 而是处于受弯、受剪和局部受压的复杂应力状态。
（1）网状配筋砖砌体 网状配筋砖砌体又称横向配筋砌体，是砖柱或砖墙中每 隔几皮砖在其水平灰缝中设置直径为3～4mm的方格网式 钢筋网片。
网状配筋砌体
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（2）组合砖砌体 ①组合砖砌体是由砖砌体和钢筋混凝土面层或配筋砂浆面 层组成的构件，可以承受较大的偏心轴压力。
组合砖砌体构件截面
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砌体的竖向灰缝不饱满、不密实，易在竖向灰 缝上产生应力集中，同时竖向灰缝内的砂浆和砖的 粘结力也不能保证砌体的稳定性。因此，在竖向灰 缝上的砖内将产生拉应力和剪应力的集中，从而加 快砖的开裂，引起砌体强度的降低。
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3.影响砌体抗压强度的因素
（1）块体与砂浆的等级强度 块体与砂浆的等级是确定砌体强度最重要的因素， 单个块体的抗弯、抗拉强度在某种层度上决定了砌 体的强度。 块体和砂浆的强度越高、则砌体强度也越高
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建筑结构的力学性能
建筑结构的力学性能建筑结构的力学性能是指建筑结构在受到外力作用时的力学响应和性能表现。
它是评估建筑结构安全性、可靠性和耐久性的重要指标，对于建筑物的设计、施工和使用具有重要意义。
本文将从材料强度、结构稳定性和振动控制三个方面探讨建筑结构的力学性能。
一、材料强度对建筑结构的影响材料强度是建筑结构力学性能的基础。
建筑结构所用的材料包括钢筋混凝土、钢材、木材等，在受力过程中要具备足够的强度来承受负荷。
钢筋混凝土结构的强度取决于混凝土的抗压强度和钢筋的抗拉强度。
合理选择和配置材料，确保其满足强度的要求，是保障建筑结构安全的关键。
此外，材料的劣化和老化也会降低其强度，需要及时检测和维修，以保持结构的可靠性。
二、结构稳定性与建筑结构安全结构稳定性是指建筑结构在受到外力作用时能保持稳定的能力。
当建筑结构受到风荷载、地震作用等外力时，如果结构的稳定性不足，就会导致结构的倒塌。
因此，在设计建筑结构时，要充分考虑结构的稳定性，采取相应的措施来增强其稳定性。
例如，在高层建筑中，采用剪力墙、楼板横向约束等手段来提高结构的整体稳定性，确保建筑结构在极端工况下的安全可靠性。
三、振动控制提高建筑结构的舒适性和安全性建筑结构会在受到外力激励时发生振动，特别是在地震或风荷载作用下。
如果结构的振动频率与外力激励的频率接近或共振，就会引起结构的破坏或损失。
因此，振动控制是提高建筑结构舒适性和安全性的重要考虑因素。
常见的振动控制措施包括加装阻尼器、调整结构刚度、改善结构的动力性能等。
通过合理设计和施工，可以降低结构的振动响应，保证建筑物在使用过程中的舒适性和稳定性。
综上所述，建筑结构的力学性能对于建筑物的安全、可靠和耐久具有重要意义。
通过合理选择和配置材料、提升结构稳定性以及采取振动控制措施，可以有效提高建筑结构的力学性能，确保建筑物的正常使用和长久运行。
注：本文均为原创文章，转载请注明出处。
混凝土建筑结构的力学原理
混凝土建筑结构的力学原理一、引言混凝土建筑结构是建筑工程中最为常见的一种结构形式，其广泛运用于各种工业、民用建筑和基础设施工程中。
混凝土建筑结构的优点在于其强度高、耐久性好、施工便利、经济实用等特点。
本文将介绍混凝土建筑结构的力学原理，包括混凝土的材料力学性能、混凝土结构的受力原理、混凝土结构的设计原则和计算方法等方面。
二、混凝土的材料力学性能1. 混凝土的组成与结构混凝土主要由水泥、砂、骨料、水等材料组成，其中水泥是混凝土的主要胶结材料，其作用是将砂、骨料等颗粒粘结在一起形成坚硬的固体。
砂、骨料等颗粒则起到填充空隙、增加混凝土强度的作用。
水是混凝土中的溶剂，其主要作用是使水泥与砂、骨料等颗粒反应产生胶凝作用。
2. 混凝土的力学性能混凝土的力学性能包括强度、刚度、韧性等方面。
其中，强度是指混凝土抵抗外部荷载作用下破坏的能力，其主要影响因素包括混凝土配合比、水胶比、养护等因素。
刚度是指混凝土抵抗变形的能力，其主要影响因素包括混凝土的配合比、材料组成、养护等因素。
韧性是指混凝土在受到外部荷载作用下的变形能力，其主要影响因素包括混凝土的配合比、水胶比、材料组成等因素。
三、混凝土结构的受力原理1. 混凝土结构的基本受力形式混凝土结构主要受到的力包括压力、拉力、剪力等。
其中，压力作用主要是指混凝土受到上部荷载作用时的压缩应力，拉力作用主要是指混凝土在受到外部荷载作用时的拉伸应力，剪力作用主要是指混凝土在横向荷载作用下的剪应力。
2. 混凝土结构的受力传递机制混凝土结构的受力传递机制主要是通过混凝土的胶结作用和钢筋的加强作用实现的。
混凝土的胶结作用主要是指水泥与砂、骨料等颗粒的胶凝作用，其可以将砂、骨料等颗粒粘结在一起形成坚硬的固体。
钢筋的加强作用主要是指钢筋的高强度和良好的延性，其可以在混凝土结构中承担拉力，从而提高混凝土结构的承载能力。
四、混凝土结构的设计原则和计算方法1. 混凝土结构的设计原则混凝土结构的设计原则主要包括可靠性、经济性和美观性等方面。
材料力学性能分析及相关应用
材料力学性能分析及相关应用材料力学是研究材料在外力作用下所表现出的力学性质以及这些性质与材料结构、成分和制备工艺等之间的关系的学科。
在工程实践中，材料力学的应用非常广泛，例如材料的强度评估、结构耐久性分析、材料的断裂与损伤等方面。
本文将着重介绍材料力学性能分析及其相关应用。
1. 强度与韧性分析材料的强度和韧性是材料力学分析中的两个重要参数。
强度是材料在外力作用下抵抗破坏的能力，是材料所能承受的最大应力；而韧性是材料的断裂能力，是材料在受力过程中所能吸收的能量。
这两个参数的分析主要通过拉伸、压缩等试验进行。
在实际工程设计中，强度与韧性是决定材料是否能够满足设计要求的重要因素。
例如，机械工程师在设计机械结构时需要考虑材料的强度和韧性，以确保机械的正常运行。
同样的，建筑工程师在设计建筑结构时也需要考虑材料的强度和韧性，以确保建筑的安全性。
2. 断裂分析材料在承受外力时可能会发生断裂现象。
材料的断裂分析就是对断裂现象的研究。
断裂分析涉及到材料的断裂起始、断裂扩展、断裂韧度等方面的分析。
这些参数的分析有助于加深我们对材料在受力过程中的表现的理解。
断裂分析的应用非常广泛。
例如，石油工程师需要对石油管道的断裂进行分析，以确保管道的安全性；汽车工程师需要对汽车发动机的断裂进行分析，以确保发动机的可靠性。
3. 疲劳分析在材料的使用过程中，由于外部作用、温度变化等因素的影响，材料内部往往会形成裂纹。
如果这些裂纹积累到一定程度，就会导致材料的疲劳断裂。
疲劳分析就是对材料在受到重复载荷作用下引起的疲劳断裂进行的分析。
疲劳分析也是工程领域中的一个重要方向。
例如，航空工程师需要对飞机零件的疲劳寿命进行分析，以降低飞机事故的发生率；铁路工程师需要对高速列车的轴承进行疲劳寿命分析，以确保列车的安全性。
4. 加工成形分析加工成形分析是对材料在加工过程中的强度、韧性、加工性能等方面进行的分析。
加工成形分析可用于生产中材料的选型和加工工艺的改进。
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ε
第三章 建筑结构材料
几个指标： 屈服强度yield strength：是钢筋强度的设计依据 延 伸 率elongation rate：钢筋拉断时的应变，是反映钢筋塑性性 能的指标。延伸率大的钢筋，在拉断前有足够预兆，延性较好
δ 5 or 10
l − l0 = l0
σ
抗拉强度ultimate tensile strength 一般不用，可反映钢筋的强度储备 （屈强比），fy/fu=0.6~0.7。
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
2.钢结构用钢材
（2）品种及规格 1）热轧钢板 钢板用符号“-”后加“宽×厚×长（单位为mm）”的方法表 示，如-800×12×2100。 2）热轧型钢
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
2.钢结构用钢材
3.2 混凝土
第三章
建筑结构材料
3.2 混凝土 3.2.1 混凝土的强度
2.轴心抗压强度 f c 轴心抗压强度采用棱柱体试件测定，用符号fc表示，它比较 接近实际构件中混凝土的受压情况。棱柱体试件高宽比一般为 h/b=2~3，我国通常取100mm×100mm×300mm的棱柱体试 件，也常用150×150×450试件。 对于同一混凝土，棱柱体抗压强度
预应力钢丝：主要是消除应力钢丝，其外形有光面、螺 旋肋、三面刻痕三种。
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
预应力钢筋 预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采 用热处理钢筋。
热处理钢筋：包括40Si2Mn、48Si2Mn及45Si2Cr几种牌 号，它们都以盘条形式供应，无需焊接、冷拉，施工方便。
? 立方体抗压强度。
3.1 混凝土
第三章
建筑结构材料
3.2 混凝土 3.2.1 混凝土的强度
3.轴心抗拉强度 f t 也是其基本力学性能，用符号 ft 表示。 混凝土构件开裂、裂缝、变形，以及 受剪、受扭、受冲切等的承载力均与 抗拉强度有关。
16
150 500 100 150 轴心受拉试验
3.1 混凝土
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
热轧钢筋 Hot Rolled Steel Reinforcing Bar HPB235级、HRB335级、HRB400级、RRB400级 HPB HRB RRB
Bar Plain Hot rolled Bar Ribbed Hot rolled Bar Ribbed Remained heat treatment
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
2.钢结构用钢材
（1）钢种和钢号 建筑工程常用碳素结构钢和低合金高强度结构钢 1）碳素结构钢 碳素结构钢的牌号：
碳素结构钢牌号举例：Q235B
脱氧程度代号：F、b、Z、TZ，其中Z、TZ可以省略
质量等级代号：A、B、C、D 屈服点数值（N/mm2）： 195、215、235、255、275 钢材屈服点代号：Q
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
预应力钢筋 预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采 用热处理钢筋。
钢绞线：由多根高强钢丝绞织在一起而形成的，常见的 有3股和7股两种， 多用于后张法大型构件。
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
预应力钢筋 预应力钢筋应优先采用钢绞线和钢丝，也可采 用热处理钢筋。
钢筋与混凝土的粘结作用由三部分组成： ⑴混凝土中水泥胶体与钢筋表面的化学胶合力； ⑵混凝土因收缩将钢筋握紧而产生的钢筋与混凝土间的摩擦力； ⑶钢筋表面凹凸不平与混凝土产生的机械咬合力。（占一半以上）
1
x=ε /ε0
3.1 混凝土
第三章
建筑结构材料
2、混凝土在长期荷载下的变形——徐变Creep 混凝土在荷载的长期作用下，即使应力不变其应变随时间而不 断增长的现象称为徐变。 徐变会使结构（构件）的（挠度）变形增大，引起预应力损 失，在长期高应力作用下，甚至会导致破坏。 ◆影响因素 内在因素是混凝土的组成和配比。骨料(aggregate)的刚度（弹 性模量）越大，体积比越大，徐变就越小。水灰比越小，徐变 也越小。 环境影响包括养护和使用条件。受荷前养护(curing)的温湿度越 高，水泥水化作用越充分，徐变就越小。采用蒸汽养护可使徐 变减少（20~35）%。受荷后构件所处的环境温度越高，相对湿 度越小，徐变就越大。
第三章 建筑结构材料
本章主要内容
1. 钢筋的品种、规格、力学性能及强度设计指标； 2. 钢结构用钢材的品种、规格、力学性能及强度设计指标； 3. 混凝土的强度、变形指标；混凝土结构耐久性规定； 4. 钢筋与混凝土的相互作用
第三章
建筑结构材料
3.1 建筑钢材 3.1.1 建筑钢材的品种和规格
1.混凝土结构中钢筋的种类
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.4 建筑钢材的选用
2、钢结构中钢材的选用原则 （a）结构的重要性 （b）荷载特性 （c）连接方法 （d）工作条件
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.2 混凝土 3.2.1 混凝土的强度
水泥+水 水泥胶体 (水泥结晶体和水泥胶块) 石子、沙子 1.立方体抗压强度 弹性骨架 （混凝土）
0.2%
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.3 钢材的冷加工性能
为了提高钢筋的强度，节约钢材，可对钢筋进行冷加工。冷拉和 冷拔是冷加工常用的方法 （1）冷拉 冷拉是将热扎钢筋先超过屈服强度到K点，然后卸载沿着KO’回 到O’点，如果此时立即张拉则张拉曲线沿O’KDE。如果停留一 段时间再张拉，则沿O’K’D’E’ 进行，那么屈服点从K提高到 K’点，这种现象叫时效硬化。 为了使冷拉后既能提高强度， 钢材又具有一定塑性，应合理 选择K点。K点对应的应力为 冷拉控制应力，对应的应变为 冷拉率。冷拉只能提高抗拉屈 服强度，不能提高抗压屈服强 度。 3.1 建筑钢材
（2）品种及规格 3）冷弯薄壁型材
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.2 建筑钢材的力学性能
◆ 有明显屈服点的钢筋 Steel bar with yield point fu fy
σ
b a
e f c d
a为比例极限proportional limit
σ =Esε
Es——弹性模量，指钢材在 弹性阶段应力和应变的比值 b为屈服上限 c为屈服下限，即屈服强度 fy cd为屈服台阶（塑性阶段） de为强化阶段 e为极限抗拉强度 fu ef为颈缩阶段
3.1 混凝土
线性徐变 初应力 σc≤0.5fc 初始应力： 徐变与初应力呈正比 非线性徐变
σc > 0.5fc
当σc > 0.8fc ，徐变发展最终导致破坏
第三章
建筑结构材料
3、混凝土的收缩 Shrinkage 混凝土在空气中硬化时体积会缩小，这种现象称为混凝土的 收缩。 收缩是混凝土在不受外力情况下体积变化产生的变形。 当这种自发的变形受到外部（支座）或内部（钢筋）的约 束时，将使混凝土中产生拉应力，甚至引起混凝土的开裂。 混凝土收缩会使预应力混凝土构件产生预应力损失。
第三章
建筑结构材料
（2）冷拔 冷拔是将热扎光面钢筋用强力拉过直径比它还小的拔丝模孔，使 其内部组织结构发生变化，强度提高，塑性降低。 冷拔既可提高抗拉强度，又可提高抗压强度。
d1
P
d2
d2
d1
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.4 建筑钢材的选用
1、混凝土结构对钢筋性能的要求
(1)钢筋和混凝土能够共同工作的原因 （a）混凝土结硬后，与钢筋牢固粘结，互相传递应力， 相互变形 （b）钢筋和混凝土具有相近的温度线膨胀系数，当温度 变化时，混凝土和钢筋之间不会产生过大的相对 变形和温度应力 （c）混凝土提供的碱性环境可以保护钢筋免遭锈蚀
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1 建筑钢材
HPB235 热轧钢筋 HRB335 HRB400 RRB400 钢 筋 钢 丝 钢绞线 热处理钢筋 光圆钢筋 变形钢筋 变形钢筋 变形钢筋
强度 塑性 弱 高 非预应力钢筋
强
低
强度高，塑性低 预应力钢筋 强度高，粘结性好 强度高
3.1 建筑钢材
第三章
第三章
建筑结构材料
3.2.2 混凝土的变形
1、混凝土在短期荷载下的变形 应力——应变曲线
y=σ /fc 1
B C
A点称为比例极限，OA阶段为弹性阶段 超过A点后，进入第二阶段，至临界 点B，B点对应的应力可作为长期受 压强度的依三阶段，C对应的应力为 fc 在 fc 以后，裂缝迅速发展，应力 在降低，而应变在急剧增加，直到 破坏。
3.1 建筑钢材
第三章
建筑结构材料
3.1.4 建筑钢材的选用
1、混凝土结构对钢筋性能的要求
(2)混凝土结构对钢筋的要求 (c)可焊性 要求在焊接后不产生裂纹及过大变形，保证钢筋焊接后的接头 性能良好。 (d)与混凝土的粘接力 钢筋与混凝土的粘接力是保证钢筋混凝土构件在使用过程中， 钢筋和混凝土能共同作用的主要原因。钢筋的表面形状和粗糙 程度对粘接力有重要影响。
建筑结构材料
3.1.1 建筑钢材的品种和规格
普通钢筋强度标准值（N/mm2） 种 热 轧 钢 筋 HPB235(Q235) HRB335(20MnSi) HRB400(20MnSiV、20MnSiNb、20MnTi) RRB400(20MnSi) 类 符号 fyk 235 335 400