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1、第一章 建筑工程技术,第一节 建筑技术,一、房屋结构的安全性、适用性和耐久性要求（一）结构的功能要求结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用，能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且要经济合理。对建筑结构应具备的功能要求是：（1）安全性 建筑结构在正常施工和正常使用时应能承受能出现的各荷载作用和变形而不发生破坏；偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定。,（2）适用性 建筑结构在正常使用时，应具有良好的工作性能。（3）耐久性 建筑结构在正常维护的条件下，应能在预计的使用年限内满足各项功能要求，也即应具有足够的耐久性。安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。即：结构在规定的时间
2、内，在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使用和正常维护），完成预定的能力。（二）结构的安全性1.结构上的作用、荷载效应和结构抗力,结构上的作用，主要是指各种施加在结构上的集中荷载或分布荷载，如构件自重、人群重量、风压雪重等；此外还有引起结构外加变形或约束的原因，如温度变化、支座沉降和地震作用等。后者中有一些往往被简化等效荷载作用，如地震荷载等。荷载效应是在各种荷载作用下，结构或构件内产生的内力（如轴力、剪力、弯矩、扭矩等）、变形（如梁的挠、柱顶位移等）和裂缝等的总称，用S表示。结构抗力是指结构抵抗上述作用效应的能力，用R表示，它与的大小和形状以及材料的性质和分布有关。,例如一个中心受拉的构
3、件，荷载效应是外荷载在构件内产生的轴向拉力S。设构件截面积为A，构件材料单位面积抗拉能力f1，则构件对轴向的抵抗能力为R f1 A，显然：若SR，则构件将破坏，即属于不可靠状态；若SR，则构件属于可靠状态；若SR，则构件处于即将破坏状态，称为极限状态。很明显，SR是不可靠的，R比S超出很多是不经济的。我国的设计就是基于极限状态的设计。,2、结构的两种极限状态结构或构件超过某一特定状态就不能满足某项规定的功能要求时，称这一状态为极限状态。极限状态分为两类：承载力极限状态与正常作用极限状态。承载力极限状态是对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形，它包括结构构件或连接因强度超过而破坏
4、，结构或其一部分作为刚体失去平衡（倾复、滑移），在反复荷载下构件或连接发生破坏疲劳破坏等。这一极限状态关系到结构全部或部分的破坏或倒塌，会导致人员的伤亡或严重的经济损失，所以对所有结构和构件都必须按承载力极限状态进行计算，施工时应严格保证施工质量，以满足结构的安全性。,正常极限状态相应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定的限值，它包括构件在正常使用条件下产生过度变形，导致影响正常使用或建筑外观；构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽；在动力荷载作用下结构 或构件产生过大的振幅等。超过这种极限状态会使结构不能正常工作，使结构的耐久性受影响。,3、杆件的基本受力形式构件变形形式分为四种基本变形：拉伸
5、、压缩、弯曲、剪切和扭转五种。实际结构中的构件往往是几种受力形式的组合。,4、构件强度的基本概念材料强度是指材料在外力作下抵抗破坏的能力，一般通过标准试件的破坏试验来确定，用极限应力来表示。根据外力的作用方式不同，材料有抗拉、抗压、抗剪强度等，对有屈服点的钢材，还有屈服强度和极限强度的区别。,四、容许应力的安全系数结构在外力作用下，在构件内产生的最大应力不应超过某一安全应力。这一安全应力就叫做容许应力，一般用表示.塑性材料的容许应力按下式确定:=s/K1脆性材料按下式确定:=b/K2式中sb=极限强度，（N/mm2）K1、K2安全系数其值大于1。安全系数是结构安全程度的一种储备。它主要考虑了以
6、下几个方面：1）所研究材料的非均匀性，材料越是不均匀，其安全系数越大；2）作用在结构上的荷载有超载的可能性；3）在计算结构时所采用的各种假设带来的误差；4）结构的工作条件；5）结构的重要程度。,为保证拉（压）杆不至因强度不够而破坏，构件在荷载作用下产生的最大工作应力不得超过材料的容许应力。用这个公式可以解决下面三类问题：1）验算杆的强度（强度校核）,若，则构件满足强度要求 安全,若，则强度不够不安全,5、杆件（压杆）稳定的基本概念1）压杆稳定若处于平衡的构件，当受到一微小的干扰力后，构件偏离原平衡位置，而干扰力解除以后，又能恢复到原平衡状态时，这种平衡称为稳定平衡。2）临界压力当轴向压力大于一
7、定数值时，杆件有一微小弯曲，一侧加一微小干扰且有一变形。任一微小挠力去除后，杆件不能恢复到原直线平衡位置，则称原平衡位置是不稳定的，此压力的极限值为临界压力。由稳定平衡过渡到不稳定平衡的压力 的临界值称为临界压力（或临界力），用表示。3）屈曲 受压杆在某一平衡位置受任意微小挠动，转变到其它平衡位置的过程叫屈曲或失,干扰力,稳定平衡状态,不稳定平衡状态,欧拉公式的普遍表达式,：长度系数,l：相当长度,两端铰支1,一端固定一端自由2,两端固定 0.5,一端固定 一端铰支0.7,表101 各种支承条件下细长压杆的临界力,书上还有一个截面的回转半径和长细比的量纲，,（三）结构的适用性房屋结构除了要保证
8、承载能力符合要求外，还应满足适用性要求，在设计中称为正常使用的极限状态。同时满足这两方面的要求，才能将一个结构称为是适用的，满足安全需要的。1、杆件的刚度结构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形也不能过大，超过了允许的范围，也会影响正常使用，限制过大变形的要求即为刚度要求。2、梁的位移（挠度）计算梁的变形主要是弯矩所引起的，即弯曲变形，而剪力所引起的变形很小，忽略不计。通常我们都是计算梁的最大变形，如图这是悬臂梁在各种荷 载作用下发生的挠度 和转角的计算公式。,3、砼结构的裂缝控制裂缝控制主要针对砼梁（受弯构件）及受拉构件。裂缝控制分为三个等级：（1）构件不出现拉力；（2）构件虽然
9、有拉力，但不超过砼的抗拉强度。（3）允许出现裂缝，但裂缝不超过允许值。（四）结构的耐久性结构的耐久性是指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常的维护条件下不需进行大修就能完成预定的功能的能力。房屋结构中，砼结构耐久性是一个复杂的多因素综合问题，我国规范增加了砼结构耐久性设计的基本原则和有关规定。,1、结构设计使用年限我国建筑结构可靠度设计统一标准（GB500682001）首次提出了建筑结构的设计使用年限，见表,设计年限是设计规定的一个时期，在这一时期内，只需正常维修（不需大修）就能完成预定功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和正常维护下所应达到的使用年限。2、砼的结构耐久
10、性的环境类别在不同环境中，砼的劣化与损伤速度不一样的，因此应针对不同的环境提出不同的要求，砼结构的环境类别见表,砼结构的环境类别,3、砼结构耐久性的要求(1)保护层的厚度砼保护层厚度是一个重要参数，它不仅关系到构件的承载力和适用性，而且对结构构件的耐久性有决定性的影响。因此，要求设计使用年限为50年的钢筋砼及预应力砼结构，其纵向受力钢筋的砼保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，且符合表中的规定P5，表113,（2）水灰比、水泥用量的一些要求一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构砼应符合表P6表114,二、建筑荷载的分类及装饰装修荷变动对建筑结构的影响（一）荷载分类（1）永久作用（永久荷
11、恒载）：在设计基准期内，其值不随时间变化；或其变化与其平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预加应力、砼收缩、基础沉降、焊接变形等。（2）可变作用（可变荷载或活荷载）：在设计基准期内，其值随时间变化，且其变化与平均值相比不可以忽略不计的荷载。例如安装荷载、屋 面与楼面活荷 载、雪荷载、风荷载、吊车荷载、积灰荷 载等。（3）偶然作用（偶然荷载）：在设计基准期内不一定出现，其值很大且持续时间很短的荷载。例如爆炸力、撞击力、雪崩、严重腐蚀、地震、台风等。,2、按结构的反应分类（1）静力作用（静态作用）：不使结构或结构构件产生加速度，或所产生的加速度可以忽略
12、不计，如结构自重、住宅与办公楼的楼面活荷载、雪荷载等。（2）动力作用（动态作用）：使结构或结构构件产生不可忽略的加速度，例如地震作用、吊车设备振动、高空坠物冲击作用等。3、按荷载作用面大小分类（1）均布荷载：建筑物楼面或墙面上分布睥荷载，如铺设的木地板、地砖、花岗石面层等重量引起的荷载。（2）线荷载：建筑物原有的楼面或屋面上的各种面荷载传到梁上或条形基础上时可简化为单位长度上的分布荷载称为线荷载。（3）集中荷 载：当在建筑物原有的楼面或屋面承受一定重量的柱子，放置或悬挂较重物品时，其作用面积很小，可简化为作用于一点的集中荷载。,4.按荷载作用方向分（1）竖直荷载：结构自重、雪荷载等（2）水平荷
13、载：如风荷载、水平地震作用等（二）建筑装饰荷载变动对建筑结构的影响。1、建筑装饰装修对建筑结构的影响在装饰装修过程中，如有结构变动或增加时，应注意：（1）在设计和施工时，必须了解结构能承受的荷载是多少，将各种增加的装饰装修荷载控制在允许范围以内，如果做不到这 一点，应对结构进行重新验算，必要时应采取相应的加固补强措施。,（2）建筑装饰装修工程设计必须保证建筑物的结构安全和主 要使用功能。当涉及主体和承重结构改动或增加荷载时，必须由原结构设计单位或具备相应资质的设计单位核查有关原有资料，对既有建筑结构的安全性进行核验、确认。（3）建筑装饰装修工程施工中，严禁违反设计文件擅自改动建筑主体、承重结构
14、或主要使用功能；严禁未经设计确认和有关部门批准擅自拆改水、暖、电、燃气、通信等配套设施。2、建筑装修过程中增加的荷载（1）在楼面上加铺任何材料属于对楼板加了面荷载；,（2）在室内增加隔墙、封闭阳台属于加了线荷载；（3）在室内增加装饰性的住子，特别是石柱，悬挂较大的吊灯，房间局部增加假山盆景，这些装修做法就是对结构增加了集中荷载，使结构构件局部受到较重荷载作用，引起结构的较大变形，造成不安全的隐患，应采取安全加固措施。,三、房屋结构平衡的技术要求（一）力的概念力是物体间的相互机械作用，力的作用效果有两种：1)使物体的机械运动状态发生变化和2)物体的形状发生变化。（二）力的基本性质,力的三要素：大
15、小、方向、作用点,）力的大小：反映物体间机械作用的强度）力的方向：是指力作用的方位和指向）力的作用点：是指力作用的位置,力是矢量,力的单位：,力是导出单位,力 牛顿（N）、千牛顿（kN）1 kN=1000 N,力系：作用于物体的一组力称为力系。,2、作用力和反作用力原理：根据牛顿第三定律，任何一个物体对其他物体有力作用时，它必定受到一个反作用力。如人用力推车，是人的手对车施加作用力，同时手上则受到车的反作用力。两物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反、沿同一直线，同时分别作用在这两个物体上，这两个力互为作用力和反作用力。,约束和约束反力限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。约束必然对被约
16、束物体有力的作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为约束反力，简称反力。约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。,1柔体约束（也称为柔性约束）用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束叫柔体约束。这种约束作用是将物体拉住，且柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒为拉力，如图1.14中的力。,2光滑接触面约束当两物体在接触处的摩擦力很小而略不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。这种约束不论接触面的形状如何，都
17、只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物体，只能是压力，如图1.15中的力。,3、铰链约束-如下图1）固定铰支座光滑圆铰链约束的约束性质是限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。,4滚动铰支座约束(链杆约束)链杆就是两端铰接而中间不受力的刚性直杆，由此所形成的约束称为链杆约束。这种约束只能限制物体沿链杆轴线方向上的移动。链杆可以受拉或者是受压，但不能限制物体沿其他方向的运动和转动，所以，链杆约束的约束反力沿着链杆的轴线，其指向假设。,（1）固定铰支座图1.18(a
18、)是固定铰支座的示意图。构件与支座用光滑的圆柱铰链联接，构件不能产生沿任何方向的移动，但可以绕销钉转动，可见固定铰支座的约束反力与圆柱铰链约束相同，即约束反力一定作用于接触点，通过销钉中心，方向未定。固定铰支座的简图如图1.18(b)所示。约束反力如图1.18(c)所示，可以用FRA和一未知方向角表示，也可以用一个水平力FXA和垂直力FYA表示。,2可动铰支座图l.20(a)是可动铰支座的示意图。构件与支座用销钉连接，而支座可沿支承面移动，这种约束，只能约束构件沿垂直于支承面方向的移动，而不能阻止构件绕销钉的转动和沿支承面方向的移动。所以，它的约束反力的作用点就是约束与被约束物体的接触点、约束
19、反力通过销钉的中心，垂直于支承面，方向可能指向构件，也可能背离构件，视主动力情况而定。这种支座的简图如1.20(b)所示，约束反力如图1.20(c)所示,3固定端支座整浇钢筋混凝土的雨篷，它的一端完全嵌固在墙中，一端悬空如图1.22(a)，这样的支座叫固定端支座。在嵌固端，既不能沿任何方向移动，也不能转动，所以固定端支座除产生水平和竖直方向的约束反力外，还有一个约束反力偶(力偶将在第三章讨论)。这种支座简图如图1.22(b)所示，其支座反力表示如图1.22(c)所示。,（三）平面力系的平衡条件及其应用作用于物体上的多个力统称力系。若作用于物体上的一个力和一个系的作用效果相等地，或者说一个力和一
20、个力系的作用等效，则这个力称为力系的合力，而这个力系中的每个力则称为这个力系的分力。一个力系等效地转化为一个力的过程，称为力的合成；反之，则称为力系的分解。有时候，仅仅是使一个复杂的力系等效地转化为一个简单的力系，则称为力系的简化。按照力作用线的分布情况，通常将力系分为各种不同的类型：各作用线在同一平面内的力系称为平面力系，各力的作用线不在同一个平面内的力系称为空间力系，各力的作用线汇交于一点的力系称为汇交力系，各力作用线互相平行的力系称为平行力系，各力作用线既不相交又不完全平行的力系称为任意力系。实际中各力作用线分布情况还会再复杂，若各力作用线在同一平面内并交于一点，则称为平面汇交力系。类似
21、这样的定义方法，由此可得到平面平行力系、平面汇交力系等其他类型的力系，在这里只讲述平面力系。,1、平面条件物体在许多力的共同作用下处于平衡状态时，这力（称为力系）之间必须满足一定的条件，这个条件称为力系的平衡条件。（1）二力平衡条件：作用于同一刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充分和必要条件是：这两个力的大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。（等值、反向、共线）F1 F2，对不是刚体就未必成立，如绳索在两端受到压力时，就不能平衡。,（2）平面汇交力系的平衡条件平衡的充分必要条件平衡条件-合力为零(可求两个未知数)R=F=01）、几何法表示平衡条件（几何条件）力的多边形自行封闭2）、解析法表示平
22、衡条件（解析条件）X=0 Y=0解析条件可以表诉为：力系中各力在两个坐标轴上的投影的代数和为零。利用平衡方程求解平衡问题时，受力图中的未知力的指向可以任意假设。用解析法求解平面汇交力系平衡问题的步骤：1）选取研究对象2）画研究对象的受力图3）选投影轴4）建立平衡方程;求反力,例1 图示起吊钢管时的情况。若已知钢管的重量为W10kN，求绳索所受到拉力。解：（1）求绳索所受轴力N用截面法将绳索截开，取研究对象。画出计算简图，由对称性知两侧轴力相等列平衡方程绳索的轴力,2、利用平衡条件求未知力,例2,3、用截面法计算单跨梁的内力,梁的截面内力弯矩和剪力,梁在竖向荷载作用下，其横截面上的内力可以通过截
23、面法求出来。,剪力FS：沿截面切线方向的内力。单位为N或kN,弯矩M：梁的横截面上作用在纵向平面内的内力偶矩。单位是N.m或kN.m,剪力、弯矩符号的规定,1剪力符号规定 截面上的剪力如果有使考虑的脱离体有顺时针转动的趋势则为正，反之为负。2弯矩符号规定 截面上的弯矩如果使考虑的脱离体下侧纵向纤维受拉为正，反之如果使考虑的脱离体上侧纵向纤维受拉为负。,内力计算,梁在截面mm上内力可由脱离体的平衡条件求得。根据左段梁的平衡条件，由平衡方程：,可得,对截面mm的形心O取矩,学员们应该熟记一些常用的梁弯矩图和剪力图,四、民用建筑的构造要求一幢民用建筑一般是由基础、墙 柱、楼地层、屋顶、楼梯、（包括电
24、梯）、门窗等六大部分组成。民用建筑的构造设计要求满足功能 要求、经济条件、规范法规、材料特性、物理环境、生态环境、绿色环保、建筑的可持续性。（一）基础的类型和构造按构造形式分为以下几类：1、条形基础2、独立基础,3、十字形基础（柱下条形基础）,柱,柱托,平板,梁板式,平板式,平面,筏形基础,4、筏形基础5、箱形基础6、桩基础,箱形基础,桩基础,顶板,柱,底板,平面,软弱土层,中密土层,坚硬土层,软弱土层,（二）墙体的类型和要求类型、作用、要求在砌筑墙体时，为了增加墙体的强度和刚度，经常需要留高圈梁和构造柱，其构造如下，1、圈梁2、构造柱,（三）钢筋砼楼板和楼地面的构造1、钢筋砼楼板钢筋砼楼板根
25、据施工方式不同，分为现浇、预制装配式和装配整体式三种。现浇式分为板式和梁板式等不同的种类。（1）板式板（2）梁式板,2、楼地面构造（1）整体式楼地面：整体楼地面是采用在现场拌合的湿料，经浇抹形成的面层。常见的有水泥砂浆楼地面、细石砼楼地面等。（2）块材地面（3）木楼地面,（四）屋顶的作用及构造要求作用：承重、围护、装饰屋顶的构造1、屋面：主要起防水作用。2、承重结构3、顶棚4、保温隔热层：,第二节 建筑材料一、常见建筑钢材1、钢结构用钢钢结构所用母材主要是碳素钢和低合金高强度结构钢，一般采用热轧工艺生产各种不同尺寸规格的型钢（角钢、工字钢、槽钢等）薄壁轻型结构中主要采用薄壁型钢和圆钢和小角钢。
26、,2、钢筋砼结构用钢钢筋砼结构用的钢筋和钢丝，主要由碳素结构钢或低合金钢结构钢或低合金结构轧制而成，品种有热轧钢筋、预应力砼用热处理钢筋、预应力砼用钢丝和网铰线等，按直条或盘条供货。热轧钢筋主要用于钢筋砼结构和预 应力钢筋砼结构配筋，它是建筑工程中用量最大的钢材品种之一。热轧钢筋按其轧制外形分为热轧光圆钢筋和热轧带肋钢筋。常用的热轧钢筋品种、规格、强度标准值见P15表121,（二）建筑钢材的性能钢筋的主要性能包括力学性能和工艺性能。其中力学性能是钢材最重要的使用性能，包括抗拉性能、冲击性能、耐疲劳性能等。工艺性能表示钢材在各种加工过程中的行为，包括冷弯性能和可焊性等。1、建筑钢材的力学性能（1
27、）抗拉性能抗拉性能是建筑钢材最重要的力学性能，如图（P15页）图121,1）弹性阶段2）屈服阶段3）强化阶段4）颈缩阶段,（2）冲击韧性冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。钢材的化学成分、内在的缺陷、加工质量都对冲击韧性有明显的影响。除此以外，钢材的冲击韧性受环境温度的影响较大，随温度的下降冲击韧性逐渐减小，当降到一定温度范围时，冲击值急速下降，从而使钢材出现脆性断裂，这种性质称为钢的冷脆性，这时的温度称为脆性临界温度。,（3）耐疲劳性受交变荷载的反复作用时，钢材在应力远低于其屈服强度的情况下突然发生脆性断裂破坏的现象，称为疲劳破坏。疲劳破坏是在低应力状态下突然发生的，所以危害极大。,2、建筑
28、钢材的工艺发性能（1）冷弯性能冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，是钢材的重要工艺性能。钢材的冷弯性能是以试验时的弯曲角度和弯心直径为指标表示的。钢材冷弯时的弯曲角度越大，弯心直径越小，则表示其冷弯性能越好。通过冷弯试验，还有助于暴露钢材的某些内在缺陷，如钢材是否存在内部组织不均匀、内应力和夹杂物等缺陷；对焊接构件，能揭示焊件在受弯表面是否存在未熔合、微裂纹及夹杂物等问题。（2）可焊性钢材的可焊性是指钢材在一定焊接工艺条件下，在焊缝及其附近过热区是否产生裂缝及脆硬倾向，焊接后接头强度是不与母体相近的性能。钢材的可焊性主要受化学成分及其含量的影响。,二、无机胶凝材料的性能及应用在建筑材料
29、中，经过一系列物理作用、化学作用，能从浆体变成坚固的石状，并能将其他固体物料胶结成整体而具有一定机械强度的物质，统称为胶凝材料，胶凝材料按其化学成分不同，分为无机胶凝材料和有机胶凝材料。石灰、石膏、水泥等建筑材料属于无机材料；沥青、天然或合成树脂等属于有机材料。无机胶凝材料按其硬化条件的不同双可分为气硬性材料和水硬性材料两类。,（一）石灰1、石灰的熟化和硬化（1）石灰的熟化（2）石灰的硬化2、石灰的技术要求（1）良好的保水性（2）凝结硬化慢（3）吸湿性强（4）体积收缩大（5）耐水性差,3、石灰的应用 用熟化并陈伏好的石灰石膏，稀释成石灰乳，可用作内外墙及顶棚的涂料。（二）石膏石膏胶凝材料是一种
30、以硫酸钙（CaSO4)为主要成分的气硬 性无机胶凝材料，其品种较多，1、建筑石膏的水化与凝结硬化2、建筑石膏的技术要求3、建筑石膏的应用,（三）水泥水泥为无机水硬性材料，是建筑行业的三基本材料之一。广泛用于建筑、水利、道路、国防等工程中。1、常用水泥的技术要求（1）细度水泥的细度是指水泥颗粒的粗细程度。,书中P19页表122是常水泥的组成和强度等级表（2）凝结时间水泥从加水开始到失去流动性，即是从可塑状态发展到固体状态所需要的时间称为凝结时间。凝结时分为初凝时间和终凝时间。初凝时间是从水泥加水拌合时起到水泥浆开妈失去可塑性所需的时间；终凝时间是从水泥加水拌合起到水泥浆完全失去可塑性并产生强度所
31、需的时间。,（3）体积的安定 性 水泥的体积安定性是指水泥凝结硬化过程中，体积变化是否均匀的性质。水泥硬化后产生不均匀的体积变化即体积安定性不良，会使水泥制品、砼构件产生膨胀性裂缝，降低工程质量，甚至引起工程事故。（4）强度与等级水泥的强度是评定其质量的重要指标，也是划分强度等级的依据。硅酸盐水泥的强度主要取决于四种熟料矿物的比例和水泥的细度，此外还与试验方法、试验条件、养护龄期有关。见P20表1232、常用水泥的特性与应用见P21表124,三、砼的技术性能和应用水泥、水、砂、（细骨料）、石子是普通砼的四种基本组成材料。（一）砼组成材料的技术要求1、水泥2、细骨料砂（1）砂的粗细程度及颗粒级配
32、（2）含泥量、泥块含量和石粉含量（3）砂的有害物质（4）砂的坚固性,3、粗骨料粗骨料是指粒径大于4.75mm的岩石颗粒，砼常用的骨料有碎石和卵石。（1）颗粒级配与最大粒径粗骨料公称粒径的上限称为该粒级的最大料径。粗骨料的最大粒径增大，骨料的总表面积减少，包裹其表面的水泥浆量减少，可节约水泥用量。（2）强度与坚固性（3）有害物质和针、片颗粒,4、砼拌合及养护用水5、砼外加剂（1）外加剂的分类1）改善砼拌合物流变性的外加剂，如减水剂、引气剂、泵送剂等2）调节砼凝结时间、感化性能的外加剂3）改善砼耐久性的外加剂4）改善砼其他性能的外加剂（2）常用的外加剂1）减水剂 2）早强剂 3）引气剂4）缓凝剂
33、5）防冻剂 6）掺合剂,（二）砼的技术性能1、砼拌合物的和易性和易性是指砼伴合物易于施工操作（包括搅拌、运输、浇筑、振捣和密实成型），并能获得质量均匀、成型密实的性能，又称为工作性。流动性是指砼拌合物在自重或机械振捣的作用下产生流动，能均匀密实地填满模板的性能。（2）和易性的评定（3）砼拌合物流动性的选择砼拌合物的流动性的选择，是在满足施工操作及砼成型密实的条件下尽可能选用较小的坍落度，以节约水泥并获得较高质量的砼。砼浇筑时的坍落度选用参见表125（P25）（4）影响砼拌合物和易性的因素,2、砼的强度（1）立方体的抗压强度（fcu）基本强度指标（1）定义按照标准方法制作养护（温度203、相对湿
34、度不小于90%的潮湿空气中养护28d）的边长150mm的立方体试件，在28d龄期用标准试验方法（试件表面不涂润滑剂，全截面受压，加载速0.150.25MPa/sec）测得的抗压强度（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号fcu表示,（2）砼立方体抗压强度标准值与强度等级按上述测的具有95%保证率的抗压强度（以MPa为单位）作为混凝土的立方体抗压强度，用符号（fuc，k）表示 混凝土强度从C20C80共分为14个等级，中间以5MPa进级。C50以下为普通强度混凝土，C50及以上为高强度混凝土,（3）砼的轴心抗压强度 fc 1）定义真实反映以受压为主的混凝土结构构件的抗压强度，用150
35、mm150mm600mm（多数书讲是用300mm）棱柱体为标准试件测得的抗压强度。注：试件制作、养护和加载试验方法同立方体试件。2）轴心抗压强度标准值（fck）与立方体抗压强度标准值（fuc，k）的换算换算：fcu=0.88fcu，k其中：C50以下混凝土：=0.76；C55C80混凝土：=0.780.82；,（4）砼（轴心）抗拉强度 f t（1）混凝土的抗拉强度比抗压强度小得多，为抗压强度的1/101/20，随着砼强度等级的提高，比值有所降低。在砼结构设计中抗拉强度是确定秦代 抗裂度的重要指标。（2）主要测试方法 直接测试方法（见图1-2）试件为100mm100mm500mm的柱体，破坏时试
36、件中部产生横向裂缝，破坏截面上的平均拉应力即为轴心抗拉强度ft（5）影响砼强度的因素有原材料及生产工艺方面的因素。,3、砼的变形性能砼的变形主要分为：非荷载变形和荷载变形两类。非荷载变形指物理化学因素引起的变形，包括化学收缩、碳化收缩、干湿变形等。荷载作用下的变形可分为短期荷载作用下的变形和长期荷载作用下的变形随变。4、砼的耐久性砼不但应具有设计要求的强度，还应有在所处环境及使用条件下经久耐用的性能，即砼的耐久性。它主要包括抗渗性、抗冻性、抗侵蚀性、抗碳化性及抗碱骨料反应等性能。,四、砂将及墙体材料的技术性能和应用（一）砂浆建筑砂将是由胶凝材料、细骨料和水按一定比例配制而成，它与普通砼的主要区
37、别是组成材料中没有粗骨料。砂将的种类很多，根据用途不同，建筑砂浆可分为砌筑砂浆、抹面砂浆、（普通抹面砂浆、装饰砂浆等）、特种砂浆、（防水砂浆、隔热砂浆、耐腐蚀砂浆和吸声砂浆等）根据所用的胶凝材料不同，建筑砂浆分为水泥砂浆、石灰砂浆、混合砂浆和聚合物砂浆等。,1、砌筑砂浆的组成材料（1）胶凝材料（2）细骨料（3）水（4）外加剂2、砌筑砂浆的主要技术性质（1）流动性（稠度）砂浆的流动性指砂浆在自重或外力作用下流动的性能，用稠度表示。见表126（P28）,（2）保水性保水性指新拌砂浆保持其内部水分不泌出的能力。保水性好的砂浆在存放是、运输和使用过程中，能很好地保持水分不致很快流失，各组分不易分离，在
38、砌筑过程中容易铺成均匀密实的砂浆层，能使胶凝材料正常水化，。为提高水水泥砂浆的保水性，往往入适量的石灰膏、或掺入适量的微沫剂，能明显改善砂浆的保水性和流动性。砂浆的保水性用砂浆分层度测量 仪测定，以分层度(mm)表示，,（3）强度与强度等级砌筑砂浆按抗压强度划分为M20、M15、M10、M7.5、M5.0、M2.5等六个强度等级。砂浆的强度除受砂浆本身的组成材料及配合比影响外，还与基层材料的吸水性能、施工工艺、施工及硬化时的条件等因素有关。（4）粘结力砂浆应有足够的粘结力，以便将块状材料结成为坚固的整体。一般情况下，砂浆的抗 压强度越高其粘结力越大。（5）变形性砂浆在随荷载或温度情况变化时容易
39、变形，如果变形过大或不均匀，则会降低砌体质量，引起沉陷或开裂。使用轻骨料拌制砂浆，其收缩变形比普通砂浆大。,3、抹面砂浆涂抹在建筑物或构筑物表面的砂浆统称为抹面砂浆。（二）墙 体材料1、砖（1）烧结砖（2）非烧结砖（3）砌块（1）蒸气加气砼砌块（2）普通砼小型空心砌块（3）轻骨料砼小型空心砌块（4）粉煤灰砌块,五、建筑防水材料（一）防水卷材1、沥青和改性沥青防水材料2、合成高分子防水卷材（二）防水涂料（三）建筑密封膏（四）刚性防水材料,（一）防水卷材：防水卷材应具有以下特性：（1）水密性：即具有一定的抗渗能力，吸水率低，浸泡后防水能力降低少；（2）大气稳定性好；在阳光紫外线、臭氧老化下性能持久
40、；（3）温度稳定性好：高温不流淌变形，低温不脆断，在一定温度条件下，保持性能良好；（4）一定的力学性能：能承受施工及变形条件下产生的载荷，具有一定强度和伸长率；（5）施工性良好：便于施工，工艺简便；（6）污染少：对人身和环境无污染。1、沥青防水卷材沥青防水卷材是用原纸、纤维织物、纤维毡等胎体浸涂沥青，表面撒布粉状、粒状或片状材料制成可卷曲的片状防水材料。沥青防水卷材一般为叠层铺设、热粘贴施工。,2、高聚物改性沥青防水卷材高聚物改性沥青防水卷材是以合成高分子聚合物改性沥青为涂盖层，纤维织物或纤维毡为胶体，粉状、粒状、片状或膜材料为覆盖面材料制成的可卷曲片状防水材料。它克服了传统流着伤水卷材温度稳
41、定性差、延伸率小的不足，具有高温不流淌、低温不限裂、拉伸强度高、延伸率较大等优异性能，且价格适中。此类防水卷材按厚度可分2mm、3mm、4mm、5mm等规格，一般为单层铺设，也可复合使用，根据不同卷材可采用热熔法、冷粘法和自粘法施工。,3、合成高分子防水卷材合成高分子防水卷材是以合成橡胶、合成树脂或它们两者的共混体为基料，加入适量的化学助剂和填充料，经混炼、压延或挤出等工序加工而成的可郑曲的片状防水材料，其中可分为加筋增强型两种。合成高分子防水卷材具有拉伸强度和抗撕裂强度高，断裂延伸率大，耐热性和低温柔性好，耐腐蚀，耐老化等一系列优异的性能，是新型高档防水卷材。此类卷材按厚度分为1mm、1.2
42、mm、1.5mm、2.0mm等规格，一般为单层铺设，可采用冷粘法或自粘法施工。,（二）、防水涂料：是一种流态或半流态的高分子物质，可用刷、喷等工艺涂布在基层表面，经溶剂或水分挥发或各组分间的化学反应，形成具有一定弹性和一定厚度的连续薄膜，使基层表面与水隔绝，起到防水、防潮作用。防水剂（广义地说是属于防水涂料的一类）防水剂是由化学原料配制而成的一种能起到速凝和提高水泥浆或混凝土不透水性的外加剂。按一定比例掺入水泥砂浆或混凝土中以形成防水砂浆或防水混凝土。以往使用的防水剂有氯化物金属盐类防水剂、金属皂类防水剂和硅酸钠防水剂，近年来又有有机硅建筑防水剂、无机铝盐防水剂、M1500水泥密封剂、V型混凝
43、土膨胀剂和FS系列混凝土防水剂等。,（三）、建筑密封材料：是能承受位移并具有高气密性及水密性而嵌入建筑接缝中的定形和不定形的材料。定形密封材料是具有一定形状和尺寸的密封材料，如密封条带、止水带等；不定形密封材料通常是动稠状的材料，分为弹性密封材料和非弹性密封材料,（四）、刚性防水这主要是防水砂浆和砼防水,六、建筑饰面石材和陶瓷的特性及应用（一）饰面石材1、天然花岗石天然石材是从天然岩石中开采出来的。而岩石是由造岩矿物组成，建筑工程中常用岩石的造岩矿物有石英、长石、云母、方解石和白云石等，每种造岩矿物具有不同的颜色和特性。绝大多数岩石是由多种造岩矿物组成，比如花岗岩是由长石、石英、云母及某些暗色
44、矿物组成，因此颜色多样；而白色大理石是由方解石或白云石组成，通常呈现白色。由此可见，作为矿物集合体的岩石并无确定的化学成分和物理性质，即同种岩石，由于产地不同，其矿物组成和结构均会有差异，因而岩石的颜色、强度等性能也会有差异,（1）天然花岗岩的性能特点和应用天然花岗岩结构致密，质地坚硬，抗压强度高，吸水率小，耐磨性、耐腐蚀性、抗冻性好，耐久性好，耐久年限可达200年以上，经加工后的板材呈现出各种斑点状花纹，具有良好的装饰性。天然花岗岩的性能指标见下页 表3-5。,3.2 天然装饰石材,表3-5 天然花岗岩的性能指标,天然花岗岩的缺点主要有：一是自重大，用于房屋建筑会增加建筑物的自重；二是花岗岩
45、的硬度大，开采加工较困难；三是花岗岩质脆，耐火性差。当花岗岩受热温度超过800oC时，花岗岩中的石英晶态转变造成体积膨胀，从而导致石材爆裂，失去强度；四是某些花岗岩含有微量放射性元素，对人体有害。,（2）天然花岗岩分类（板材的规格尺寸）天然花岗岩板材形状分为普型板、圆弧板和异型板三种，普型板材为正方形或长方形，异型板材为其它形状的板材。按表面加工程度不同又分为：细面板材(亚光板，表面平整光滑)、镜面板材(表面平整，具有镜面光泽）和粗面板材(表面粗糙平整，具有较规则加工条纹的机刨板、锤击板等）。常用普型花岗岩装饰板材规格见下页表3-6。,表3-6 常用天然花岗岩板材产品规格,（3）天然花岗岩的分
46、级（板材的质量技术要求）为了确保装饰效果，用于同一工程的天然花岗岩板材的外观质量和花纹应基本一致，相同尺寸规格板材间的尺寸偏差不得明显。但是，由于材质和加工水平等方面的差异，花岗岩板材的外观质量有可能产生较大差别，从而造成装饰效果和施工操作等方面的缺陷。因此，国家规定了天然花岗岩板材的质量标准。根据天然花岗岩建筑板材（JC/T18601-2001）的规定，天然花岗岩按照尺寸允许偏差、平整度允许极限偏差、角度允许极限公差和外观缺陷要求，分为优等品（A）、一等品（B）、合格品（C）三个等级。天然花岗岩不同等级板材质量技术要求见表3-7、表3-8所示。,表3-7 天然花岗岩板材尺寸允许偏差要求,表3
47、-8 天然花岗岩板材正面外观缺陷要求,（4）天然花岗岩板材的命名天然花岗岩板材的命名顺序为：荒料产地名称、花纹色调特征名称、花岗岩（G）。标记顺序为：命名、分类、规格尺寸、等级、标准号。例如：用山东济南黑色花岗岩荒料生产的规格尺寸为400mm600mm20mm的普型、镜面、一等品板材，其命名和标记如下：命名：济南青花岗岩标记：济南青（G）NPL40060020BJC205。,2、天然大理石天然大理石是石灰岩或白云石经过地壳高温、高压作用形成的一种变质岩，通常为层状结构，具有明显的结晶和纹理，主要矿物成分为方解石和白云石，属中硬石材。从大理石矿体开采出来的块状石料称为大理石荒料，大理石荒料经锯切
48、、磨光等加工后就成为大理石装饰板材。“大理石”是以云南省大理市的大理城而命名的，云南的大理以盛产大理石而驰名中外。,大理石的颜色与其组成成分有关，白色含碳酸钙和碳酸镁，紫色含锰，黄色含铬化物，红褐色、紫红色、棕黄色含锰及氧化铁水化物。许多大理石都是由多种化学成分混杂而成，因此，大理石的颜色变化多端，纹理错综复杂、深浅不一，光泽度也差异很大。质地纯正的大理石为白色，俗称汉白玉，是大理石中的珍品。如果在变质过程中混入了其它杂质，就会出现各种色彩或斑纹，从而产生了众多的大理石品种，如丹东绿、雪浪、秋景、艾叶青、雪花、彩云、桃红、墨玉等。大理石斑斓的色彩和石材本身的质地使大理石成为古今中外的高级建筑装
49、饰材料。,（1）天然大理石的性能特点和应用天然大理石结构致密，抗压强度高，吸水率小，硬度不大，既具有良好的耐磨性，又易于加工，耐腐蚀、耐久性好，变形小，易于清洁。经过锯切、磨光后的板材光洁细腻，如脂如玉，纹理自然，花色品种可达上百种，装饰效果美不胜收。浅色大理石的装饰效果庄重而清雅，深色大理石的装饰效果则显得华丽而高贵。天然大理石的性能指标见下页表3-1。,表3-1 天然大理石的性能指标,天然大理石的主要缺点有两个：一是硬度较低，如用大理石铺设地面，磨光面容易损坏，其耐用年限一般在3080年；二是抗风化能力较差，除个别品种（如汉白玉等）外，一般不宜用于室外装饰。这是由于空气中常含有二氧化硫，与
50、水生成亚硫酸，以后变成硫酸。而大理石中的主要成分为碳酸钙，碳酸钙与硫酸反应生成易溶于水的硫酸钙，使表面失去光泽，变得粗糙多孔而降低装饰效果。公共卫生间等经常使用水冲刷和用酸性材料洗涤处，也不宜用大理石做地面材料。,大理石由于抗风化性能较差，在建筑装饰中主要用于室内饰面，如建筑物的墙面、地面、柱面、服务台面、窗台、踢脚线以及高级卫生间的洗漱台面等处，也可加工成大理石工艺品、壁画、生活用品等。如人民大会堂云南厅的大屏风上，镶嵌着一块呈现山河云海图的彩色大理石，气势雄伟，十分壮观，这是大理人民借大自然的神笔“描绘”出的歌颂祖国大好河山的画卷。,此外，用大理石边角料做成“碎拼大理石”墙面或地面，格调优
