《钢材与木材》PPT课件.ppt

建筑材料与构造,第六章 钢材与木材,第一部分 钢材,建筑钢材的应用,第一部分 钢材 建筑钢材：主要指用用钢结构中 各种型材（如角钢、槽钢、工字钢、圆钢等） 钢板 用于钢筋混凝土结构中的各种钢筋、钢丝等。,一、建筑钢材的特点,优点： 能承受冲击和振动荷载 抗拉强度高、塑性和韧性好 易于加工成板材、型材和线材 良好的焊接和铆接性能 缺点： 易锈蚀、维护费用高 耐火性差 生产能耗大,二、建筑钢材的分类,二、建筑钢材的分类,二、建筑钢材的分类,目前，建筑工程中常用的钢种是普通碳素结构钢和普通低合金结构钢。,三、建筑钢材的技术性能,钢材的性能主要包括力学性能、工艺性能和化学性能等，建筑工程中主要考虑钢材的前两种性能。 1、力学性能 （1）抗拉性能：抗拉性能是建筑钢材的主要力学性能。 由拉伸过程中4个 阶段：弹性阶段、屈 服阶段、强化阶段和 颈缩阶段。,（2）冲击韧性：钢材抵抗冲击荷载的能力。 （3）硬度是指钢材抵抗较硬物体 压入产生局部变形的能力。 （4）耐疲劳性：交变应力反复作 用下，应力远小于其抗拉强度时破坏。,三、建筑钢材的技术性能,2、工艺性能 （1）冷弯性能：钢材在常温下承受弯曲变形的能力。 冷弯性能和伸长率，表示钢材在静荷载条件下的塑性。 （2）焊接性能：钢筋混凝土结构的钢筋骨架、接头、预埋件等，绝大多数采用焊接方式连接。可焊性优劣，主要取决于钢材中的碳及合金元素的含量。,三、建筑钢材的技术性能,有益元素 碳：当含碳量超过1%时，钢材的极限强度开始下降。 硅、锰：显著提高钢材强度。 有害元素 磷、硫：塑性和韧性下降，显著增加钢的冷脆性。 氧、氮：严重降低钢的韧性和可焊性。,四、钢材化学成分对性能的影响,1、钢结构用钢 碳素结构钢可分为Q195、Q215、Q235、Q255和Q275五个牌号。 随牌号增大，含碳量增加，其强度和硬度提高，塑性和韧性降低，冷弯性能逐渐变差。 Q235号钢的力学性能稳定，对轧制、加热、急剧冷却时的敏感性较小。 Q255、Q275号钢强度较高，但塑性、韧性较差，可焊性也差，不易焊接和冷弯加工。,五、建筑钢材的技术标准及选用,2、钢筋混凝土用钢筋、钢丝 钢筋混凝土用热轧钢筋 钢筋按外形分为光圆钢筋和带肋钢筋。 热轧直条光圆钢筋的级别为级，强度等级代号为R235；热轧带肋钢筋的牌号由HRB和屈服点最小值表示，热轧带肋钢筋有HRB335、HRB400、HRB500三个牌号。,五、建筑钢材的技术标准及选用,1、钢材腐蚀：表面与周围介质发生化学反应而遭到破坏。 化学腐蚀：金属直接与周围介质发生化学反应而产生的腐蚀，无电流产生。在湿度较高条件下腐蚀进展很快。 电化学腐蚀：电极电位不同的金属与电解质溶液接触形成微电池，与电解质溶液接触后，由于产生电化学作用而引起的腐蚀。,六、钢材的腐蚀与防止,2、钢材腐蚀的防止 制成合金钢：显著提高抗锈蚀能力。 表面覆盖：钢材表面用电镀或喷镀的方法覆盖其他耐蚀金属，以提高其抗锈能力；或在钢材表面涂以防锈油漆或塑料涂层，使之与周围介质隔离，防止钢材锈蚀。 设置阳极或阴极保护：使钢结构成为阴极而被保护。,六、钢材的腐蚀与防止,3、钢管的保管 设法消除或减少介质中的有害组分，如去湿、防尘等，以消除空气中所含的水蒸气、二氧化硫等有害组分。 存放处所的选择：应尽量远离有害气体、粉尘、酸碱等。 保持库房干燥通风：水泥地面，防潮处理。通风、降潮。 合理码垛：稳固，整齐。不超过地面承载力，垛底垫高。 保持料场清洁：及时清除，彻底清除。 加强防护措施：以箱、架、垛为单位密封保管。表面涂敷防护剂。 加强计划管理：制定合理的库存周期计划和储备定额，制定严格的库存锈蚀检查计划。,六、钢材的腐蚀与防止,我国钢结构采用的钢材品种主要为热轧型钢、冷弯薄壁型钢、热（冷）轧钢板和钢管等。 1、热轧型钢 常用的热轧型钢有角钢、L型钢、工字钢、槽钢和H型钢,七、钢结构专用型钢,角钢 L型钢 工字钢 槽钢 热轧型钢截面示意图,H型钢 热轧型钢截面示意图,等边槽钢,不等边槽钢,H型钢,宽翼缘HW,中翼缘HM,窄翼缘HN,2、冷弯型钢 厚度为1.56mm薄钢板或钢带(一般用碳素结构钢或低合金结构钢)经冷轧(弯)或模压而成。,七、钢结构专用型钢,冷弯型钢截面示意图,结构用冷弯空心型钢,方形,矩形,通用冷弯开口型钢,等边角钢,不等边角钢,内卷边槽钢,外卷边槽钢,压型钢板规格,YX28 200 600,YX51 250 750,压型钢板组合楼板,3、钢管和钢板 钢管 有热轧无缝钢管（GB816287）和焊接钢管两种（直缝焊钢管、螺旋焊钢管）。 原材料钢种：优质碳素结构钢或低合金高强度结构钢，采用无缝。制造方法：热轧或冷拔、焊接。 钢板 建筑钢结构使用的钢板，按轧制方式可分为热轧钢板（GB709-88）和冷轧钢板（GB70888）两类。 花纹钢板(GB/T327791),七、钢结构专用型钢,银白色轻金属，强度低，塑性好，导热、电热性能强。铝的化学性质很活泼，在空气中易和空气反应，于金属表面生成一层氧化铝薄膜，阻止其继续腐蚀。 纯铝产品有铝锭和铝材两种。纯铝可加工成铝粉，用于加气混凝土的发气，也可作为防腐涂料（又称银粉）用于铸铁、钢材等的防腐。 按应用范围可分为三类： 一类结构：以强度为主要因素的受力构件，如屋架等。 二类结构：指不承力构件或承力不大的构件，如建筑工程门、窗、卫生设备、管系、通风管、挡风架、支架、扶手等。 三类结构：主要是各种装饰品和绝热材料。,八、铝合金,第二部分 木材,木本植物可分为乔木、灌木和木质藤本三种类型： 乔木通常是指具有单一主干，树高可达6米以上的木本植物，即通常所说的树木。 灌木较矮小，通常具有多个茎。 木质藤本植物则为攀援的木质藤蔓，有许多热带雨林特征。 木材主要来源于乔木树种。 树木一般按树叶形状分为针叶树和阔叶树两大类。 针叶树：树叶细长针状，多为常绿树；纹理顺直，木质较软，强度较高，表观密度小；耐腐蚀性较强，胀缩变形小。软木材 阔叶树：树叶宽大，叶脉呈网状，大多为落叶树；木质较硬，加工较难；表观密度大，胀缩变形大，常用作内部装饰、次要的承重构件和胶合板。硬木材,一、木材的构造,宏观构造 （1）边材、心材 靠近髓心部分颜色较深。含水量较少，不易翘曲变形，抗蚀性较强；外面部分颜色较浅为边材。 边材含水量高，易干燥被湿润，易翘曲变形，抗蚀性不如心材。 （2）年轮、春材、夏材 浅色部分春季生长，生长快，细胞大而排列疏松，称为春材(早材)； 深色部分夏季生长，细胞壁较厚，组织紧密坚实，颜色较深，称为夏材(晚材)。,一、木材的构造,1树皮；2木质部；3年轮4髓线；5髓心,木材的物理性质 含水率：自由水、吸附水、结合水 纤维饱和点：吸附水处于饱和状态而无自由水存在时，此时对应的含水率称为木材的纤维饱和点。是木材物理、力学性质的转折点。 平衡含水率：长期处于一定温度和湿度下，其含水率趋于一个定值，此时的含水率称为平衡含水率。 湿胀干缩：木材细胞壁内吸附水的变化而引起木材的变形。顺纹方向干缩值最小，径向较大，弦向最大。 表观密度：随木材的孔隙率、含水量以及其他一些因素的变化而不同。因此确定木材的表观密度时，应在含水率为标准含水率情况下进行。,二、木材的主要性质,木材的力学性质 弹性、塑性、蠕变、抗拉强度、抗压强度、抗弯强度、 抗剪强度、冲击韧性、抗劈力、抗扭强度、硬度和耐磨性等。 木材强度：受剪切作用时，分顺纹、横纹和横纹切断三种。,二、木材的主要性质,木材的剪切,(a)顺纹剪切 (b)横纹剪切 (c)横纹切断,抗拉强度：木材在使用中很少出现因被拉断而破坏。横纹拉力比顺纹拉力低得多，一般只有顺纹拉力的l/301/40。 顺纹抗压强度 ：木柱分长柱与短柱。长柱以材料刚度为主要因素，受压不稳定，纵向上会发生弯曲、产生扭矩，破坏。 抗弯强度：亦称静曲强度，或弯曲强度，是重要的木材力学性质之一，主要用于家具中各种柜体的横梁、建筑物的桁架、地板和桥梁等易于弯曲构件的设计。 木材硬度：抵抗其它刚体压入的能力。硬度与密度密切相关，密度大其硬度则高。,二、木材的主要性质,1、木材的腐朽与防腐 木材的腐朽：真菌侵害所致。腐朽菌分泌出酵素把细胞壁物质分解成简单的养分，从而致使木材腐朽，并遭彻底破坏。 木材防腐措施： 破坏真菌生存的条件：保持通风干燥的状态，并对木结构和木制品表面进行油漆处理，隔绝空气和水分。 把木材变成有毒的物质：将化学防腐剂注入木材中，使真菌无法寄生。防腐剂一般分水溶性防腐剂、油质防腐剂和膏状防腐剂三类。,三、木材的防腐与防火,2、木材的防火 木材的可燃性 木材燃烧及阻燃机理：热作用下发生热分解反应，随着温度升高，热分解加快。220以上达木材燃点。实际火灾中，木材燃烧温度可高达8001300。 木材防火措施：阻止和延缓木材燃烧途径 抑制木材在高温下的热分解。某些含磷化合物 阻滞热传递。一些盐类、特别是含有结晶水的盐类，具有阻燃作用。 稀释木材燃烧面周围空气中氧气和热分解产生的可燃气体，增加隔氧作用。,三、木材的防腐与防火,游离甲醛：易挥发物质。空气中含少量时会引起眼睛刺痛，并有流泪症状。浓度升高时会感到咽喉痛痒，鼻痛、胸闷、咳嗽、呼吸困难、软弱无力和头痛等症状。 游离甲醛主要释放源来自于三个方面：人造板材、部分胶粘剂、木家具中部分的部件端面没有封边处理和剖件中有部分安装连接孔。 可溶性铅、镉、铬、汞等重金属元素：主要来自产品表面色漆涂层膜中，特别是部分彩色涂料家具中，儿童家具有一定比例，其涂层主要是涂料的着色颜料，如红丹、铅、铬黄、铅白等。 无机颜料通常是从天然矿物质提炼并经过一系列化学物理反应制成，难免夹带微量的重金属。,四、木材中的有害物质,五、木材在建筑结构中的应用,桁架：由杆件彼此在两端用铰链连接而成的结构。桁架由直杆组成的一般具有三角形单元的平面或空间结构。桁架杆件主要承受轴向拉力或压力，能充分利用材料的强度，跨度较大时可比实腹梁节省材料，减轻自重和增大刚度。,五、木材在建筑结构中的应用,斗栱：在立柱和横梁交接处，从柱顶上的一层层探