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浅谈材料—构件—结构的相关性 浙江大学建筑工程学院土木工程系 内容摘要：建筑材料—构件—结构是建筑物赖以生存的基本要素，它们对于建筑的意义就好比细胞、组织、器官对于人体的重要性一样，材料是构成构件的基础，而若干种构件共同协调作用就形成了一定的建筑结构形式。与此同时，新的构件形式与结构布置，将呼唤新的建筑材料，促进建筑材料的发展进步，它们三者之间是相互促进、相互依存的密切关系。下文将主要从材料的角度出发，简要分析材料、构件、结构的关系。 关键词：建筑材料、构件、结构、相关性 1建筑材料与构件 1.1建筑构件 建筑构件是指构成建筑物各个要素。如果把建筑物看成是一个产品，那建筑构件就是指这个产品当中的零件 柱：承受平行于其纵轴方向荷载的直线形构件，其截面尺寸小于其高度，以受压缩、受弯曲为主 墙：承受平行于及垂直于墙面方向荷载的竖向平面构件，其厚度小于墙面尺寸，以受压缩为主，有时也受弯曲、受剪切。 杆：截面尺寸小于其长度的直线形杆件，承受与其长度方向一致的轴力（拉伸或压缩），多用于组成桁架或网架或用于单独承受拉力的杆件。 拱：承受沿其纵轴平面内荷载的曲线形构件，其截面尺寸小于其弧长，以受压缩为主，也受弯曲和剪切。 壳：一种曲面形且具有很好空间传力性能的构件，能以极小厚度覆盖大跨度空间，以受压缩为主。 索：一种以柔性受力的钢索组成的构件，具有直线形或曲线形。 膜：一种用薄膜材料（如玻璃纤维布、塑料薄膜）制成的构件，能受拉 不难看出，按照构件的受力状态进行分类，可以主要分成四大类，即： 受弯、受剪构件：梁、板 受压构件（含压弯）：柱、墙、拱、壳、压杆、桁架 受拉构件（含拉弯）：桁架、拉杆、索、膜 受扭构件：雨篷梁 1.2建筑材料与构件 建筑材料与构件的相关性主要体现在各种材料的某些性质满足构件承受荷载的要求或该构件的使用条件。比如抗压强度高的材料可以用于受压构件，用来做受压柱、桁架杆等；或是构件要求受力后形变在一定范围内，就要应用符合要求规范的材料。总之，材料的性质对应于构件的需求。对于构件来说，材料主要指结构材料，它要具备所需的力学性能和耐久性能以满足构件的应用。 1.2.1材料的部分基本性质 一．材料的物理性质 （一）材料的密度、表观密度、堆积密度 三个密度表示材料在特定状态下，单位体积的质量。通常情况下，两种材料其它性质均满足工程需求时，人们更倾向密度小的，这样可以减少构件的自重。 （二）材料的孔隙率与密实度 两种性质反映的是材料包涵孔隙的程度。孔隙率常常影响着材料的强度、保温性能、耐久性能等，在一定工程需求下，要使用孔隙率大或小的材料。例如，需求隔音效果好的房间，可以适当增加墙体的孔隙率。 （三）抗渗性 诸如楼盖、墙体等的构件对抗渗性有要求。 （四）抗冻性 在北方地区，构件使用的材料都要求抗冻性较好。 二．材料的力学性质 （一）强度 材料在外力作用下抵抗破坏的能力称为强度。影响材料强度的因素有很多，包括材料组成、材料结构、含水状态、温度等等。构件的强度要求是结构安全的保障，构成构件的材料必须达到计算要求。 （二）弹性与塑性 材料在外力作用下产生变形，当外力撤除后变形即刻消失并能完全恢复原始形状的性质称为弹性；不能恢复形变的性质称为塑性。 （三）脆性与韧性 工程上，基本不采用脆性较高的材料，因为这种材料制成的构件破坏时缺少预兆，对安全不利。 三．材料的耐久性 材料的耐久性是在环境的多种因素作用下，能经久不变质、不破坏，长久地保持其性能的性质。它是材料的综合性质，在设计选用建筑工程材料时，必须考虑材料的耐久性问题。采用耐久性良好的建筑工程材料，对充分发挥构件服役性能、保证建筑结构长期使用、延长建筑物使用寿命、减少维修费用都有着十分重要的意义。 1.2.2常见材料与构件相关性举例 一．混凝土 混凝土是指由胶结料(有机的、无机的或有机无机复合的)、颗粒状集料以及必需加入的化学外加剂和矿物掺合料组分合理组成的混合料，或经硬化后形成具有堆聚结构的复合材料混凝土具有原料丰富，价格低廉，生产工艺简单的特点，因而使其用量越来越大。同时混凝土还具有抗压强度高，耐久性好，强度等级范围宽等特点。建筑钢材通常可分为钢结构用钢和钢筋混凝土结构用钢筋。钢结构用钢主要有普通碳素结构钢和低合金结构钢。钢筋混凝土结构用钢筋，按加工方法可分为：热轧钢筋、热处理钢筋、冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝和钢绞线管；按表面形状可分为光面钢筋和螺纹；按钢材品种可分为低碳钢、中碳钢、高碳钢和合金钢等。木材有很好的力学性质，但木材是有机各向异性材料，顺纹方向与横纹方向的力学性质有很大差别。木材的顺纹抗拉和抗压强度均较高，但横纹抗拉和抗压强度较低。木材强度还因树种而异，并受木材缺陷、荷载作用时间、含水率及温度等因素的影响，其中以木材缺陷及荷载作用时间两者的影响最大。因木节尺寸和位置不同、受力性