第3章 土木工程概论(段树金)

1、 土木工程材料与基本构件 第三章 第三章第三章 土木工程材料与基本构件土木工程材料与基本构件 1.概述概述 2.2.土木工程材料基本性质土木工程材料基本性质 3.3.土木工程材料常用材料土木工程材料常用材料 4.4.土木工程功能材料土木工程功能材料 5.5.土木工程材料发展趋势土木工程材料发展趋势 6.土木工程基本构件土木工程基本构件 土木工程材料与基本构件 第三章3.1概述概述 材料是构成构件的某种物质，如由钢材可形成材料是构成构件的某种物质，如由钢材可形成钢板、钢梁等构件；钢板、钢梁等构件；由水泥、砂、碎石、钢筋等则可形成钢筋混凝由水泥、砂、碎石、钢筋等则可形成钢筋混凝土板、梁等构件。土板

2、、梁等构件。 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.1 由柱、梁、板等由柱、梁、板等构件可组成房屋结构构件可组成房屋结构图图3.2 由塔柱、主梁、拉索由塔柱、主梁、拉索等构件则可形成斜拉桥结构等构件则可形成斜拉桥结构 土木工程材料与基本构件 第三章3.2.1物理性质物理性质土木工程材料的物理性质主要体现在：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、表征材料基本特征的密度、孔（空）隙率、含水率、几何尺寸等；表征材料形状改含水率、几何尺寸等；表征材料形状改变的体积膨胀或收缩、伸长率、压缩率等。变的体积膨胀或收缩、伸长率、压缩率等。 土木工程材料与基本构件 第三章3.2

3、.2力学性质土木工程材料的基本力学性质是指材料承受荷土木工程材料的基本力学性质是指材料承受荷载作用的能力，如：强度、弹性模量、抗冲击、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。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、材料力学性质的优劣直接关系着结构的安全、经济与耐久性能经济与耐久性能。 土木工程材料与基本构件 第三章3.2.3 耐久性能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材料长期抵抗内外部劣化因素作用而维持其结构性能的能力称为耐久性。性能的能力称为耐久性。耐久性是材料的综合性质体现，诸如抗渗性、抗耐久性是材料的综合性质体现，诸如抗渗性、

4、抗冻性、抗腐蚀冻性、抗腐蚀(侵蚀侵蚀)性、体积稳定性、抗老化性、性、体积稳定性、抗老化性、耐磨耗性、耐高温与燃烧性等。耐磨耗性、耐高温与燃烧性等。 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.3 天然砂、人工砂天然砂、人工砂图图3.4 卵石、碎石卵石、碎石 土木工程材料与基本构件 第三章胶凝材料 胶凝材料是在物理、化学作用下将其他物胶凝材料是在物理、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。一定力学强度的整体的物质。按其化学成分可分为无机胶凝材料（如水按其化学成分可分为无机胶凝材料（如水泥、石灰、石膏等）和有机胶凝材料（如泥、

5、石灰、石膏等）和有机胶凝材料（如沥青、树脂等）两类。沥青、树脂等）两类。 土木工程材料与基本构件 第三章常用的土木工程胶凝材料简介如下：常用的土木工程胶凝材料简介如下：1.1.石灰石灰2.2.水泥水泥3.3.沥青沥青 土木工程材料与基本构件 第三章3.3.3水泥砂浆、水泥混凝土及沥青混合料水泥砂浆、水泥混凝土及沥青混合料1 1、水泥砂浆、水泥砂浆2 2、水泥混凝土、水泥混凝土 钢筋混凝土钢筋混凝土 预应力混凝土预应力混凝土 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.5 3.5 水泥混凝土水泥混凝土1-1-粗骨料、粗骨料、2-2-细骨料、细骨料、 3-3-水泥浆体水泥浆体图图3.6 预应力结构体系预

6、应力结构体系-施加木桶的环向压力施加木桶的环向压力 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.73.7 沥青混合料矿料骨架类型沥青混合料矿料骨架类型 （a a）悬浮密实结构；（）悬浮密实结构；（b b）骨架空隙结构；（）骨架空隙结构；（c c）骨）骨架密实结构架密实结构3 3、沥青混合料、沥青混合料 土木工程材料与基本构件 第三章3.3.4 钢材工程结构用钢工程结构用钢钢结构用钢钢结构用钢桥梁结构及钢轨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钢筋混凝土与预应力混凝土用钢 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.83.8型钢型钢a)a)等边角钢；等边角钢；b) )b) )不等边不等边角钢；角

7、钢；c)c)槽钢；槽钢；d)d)工字钢工字钢 图图3.9 普通光面钢筋普通光面钢筋图图3.10 普通螺纹钢筋普通螺纹钢筋 图图3.11 精轧螺纹钢筋精轧螺纹钢筋 土木工程材料与基本构件 第三章 图图3.123.12钢绞线钢绞线 图图3.13 3.13 原木及其构成原木及其构成（1-1-髓心；髓心；2-2-木质部；木质部；3-3-形成层；形成层；4-4-树皮；树皮；5-5-木射线木射线（髓线）；（髓线）；6-6-心材；心材；7-7-边材）边材） 3.3.6 木（竹）材 土木工程材料与基本构件 第三章 a) a) 单向单向 b) b) 双向双向 图图3.14 3.14 土工格栅土工格栅 3.3.7

8、 土工合成材料 土木工程材料与基本构件 第三章表表3.1 3.1 土工合成材料分类土工合成材料分类 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.15 PVC3.15 PVC板材板材3.3.8 合成高分子材料 土木工程材料与基本构件 第三章 图图3.16 3.16 常见墙体材料常见墙体材料3.3.9 墙体材料 土木工程材料与基本构件 第三章3.6土木工程基本构件土木工程基本构件 1 构件的分类构件的分类 2 梁与拄梁与拄 3 框架框架 4 桁架桁架 5 索索 6 拱拱 7 墙与板墙与板 8 壳壳 土木工程材料与基本构件 第三章 （a）刚性梁 （b）柔性梁图图3.17 刚性构件与柔性构件刚性构件与柔性构

9、件 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.183.18简支梁（板）简支梁（板） 土木工程材料与基本构件 第三章 图图3.19 3.19 框架形式框架形式(a)框架；（b）人字形框架；（c）多节间框架；（d）多层框架 土木工程材料与基本构件 第三章 图图3.203.20平面桁架形式平面桁架形式 图图3.213.21空间桁架空间桁架（a a）三角形桁架；（）三角形桁架；（b b）梯形桁架；（）梯形桁架；（c c）平行弦桁架）平行弦桁架 土木工程材料与基本构件 第三章 图图3.22 3.22 索结构索结构（a）悬索结构； （b）斜拉索结构 土木工程材料与基本构件 第三章 图图3.23 3.23 拱与

10、索的差别拱与索的差别 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.24 3.24 钢筋混凝土板钢筋混凝土板图图3.25 3.25 壳体结构壳体结构 土木工程材料与基本构件 第三章图3.26 帐篷结构（a a）气承式；（）气承式；（b b）充气式）充气式 图3.27 充气结构 土木工程材料与基本构件 第三章图图3.28 3.28 北京水立方（膜结构）北京水立方（膜结构） 土木工程材料与基本构件 第三章思考题思考题1、土木工程材料及其在工程建设中的地位与重要性？、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？、土木工程材料分类？3、土木工程材料的基本性质？、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？、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、钢筋混凝土、预应力混凝土出现的背景及其对土木 工程建工程建 设发展的促进作用？设发展的