(一)木材的特性与分类

　　1.木材的特性

　　(1)比强度大，具有轻质高强的特点;

　　(2) 弹性韧性好，能承受冲击和振动作用

　　(3);导热性低，具有较好的隔热、保温性能

　　(4);在适当的保养条件下，有较好的耐久性

　　木材在使用时必然会受到木材自然属性的限制，主要有以下几个方面：

　　(1)构造不均匀，呈各向异性;

　　2)湿胀干缩大，处理不当易翘曲和开裂;

　　(3)天然缺陷较多，降低了材质和利用率;

　　(4)耐火性差，易着火燃烧;易腐朽、虫蛀

　　2.木材的分类

　　土木建筑工程用木材，通常以三种材型供货，即：

　　原木：伐倒后经修枝并截成一定长度的木材。

　　板材：宽度为厚度的三倍或三倍以上的型材。

　　枋材：宽度不及厚度三倍的型材。

　　板材及枋材，统称锯材。锯材按国家标准分为特种锯材和普通锯材两个级别。普通锯材根据其缺陷又分为一等、二等和三等三个等级。

　　对于承重结构用木材，按受力要求分成三级，即I、Ⅱ、Ⅲ级。 I级材用于受拉或受弯构件;Ⅱ级材用于受弯或受压弯的构件;Ⅲ级材用于受压构件及次要受弯构件。

　　例题、对于承重结构用木材，( )级材用于受压构件及次要受弯构件。

　　A.I

　　B.Ⅱ

　　C.Ⅲ

　　D.IV

　　答案：C

　　钢材

　　将生铁(含碳量高于2.06%)在炼钢炉中冶炼，将含碳量降低到指定范围，并控制其它杂质含量后得到钢。

　　(一)钢材分类

　　1.按化学成分分类有碳素钢;合金钢：

　　碳素钢;分为低碳钢(C;<0.25%);中碳钢(c：0.25%～0.60%);高碳钢(c：>0.60%)。

　　合金钢：含有某些用来改善钢材性能的合金元素，如Si、Mn、Ti、V等。合金元素总含量小于5%为低合金钢;5%～10%为中合金钢;大于10%为高合金钢。

　　2.按用途分类：分为结构钢、工具钢和特殊钢(如不锈钢、耐热钢、耐酸钢等)。

　　3.按脱氧程度分类：脱氧充分者为镇静钢及特殊镇静钢(代号Z及TZ)，脱氧不充分者为沸腾钢(F)，介于二者之间为半镇静钢(b)。

　　建筑钢材多为 普通碳素钢结构钢的低碳钢与低合金钢结构钢。

　　(二)钢材的力学性能与工艺性能

　　1.抗拉性能。抗拉性能是建筑钢材最重要的性能。表征抗拉性能的技术指标有：屈服点、抗拉强度及伸长率。

　　(1)屈服点。设计时，一般以屈服强度或压服点作为强度取值的依据。

　　(2)抗拉强度。在设计中，一定范围内，屈强比小则表明钢材在超过屈服点工作时可靠性较高，较为安全。太小了则反映钢材不能有效的被利用。

　　(3)伸长率。表征了钢材的塑性变形能力。越大越好。

　　2.冷弯性能。冷弯性能指钢材在常温下承受弯曲变形的能力，它表征在恶劣变形条件下钢材的塑性，试件按规定条件弯曲，若弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层，即认为冷弯性能合格。能揭示内应力，杂质等缺陷，可用于焊接质量的检验，能揭示焊件在受弯表面裂纹，杂质等缺陷。

　　3.冲击韧性。冲击韧性指钢材抵抗冲击载荷的能力。对直接承受动荷载而且可能在负温下工作的重要结构，必须进行冲击韧性检验。

　　4.硬度。硬度指表面层局部体积抵抗压入产生塑性变形的能力。表征值常用布氏硬度值HB表示。

　　5.耐疲劳性。在反复荷载作用下，钢材在远低于抗拉强度时突然发生断裂，称为疲劳破。疲劳破坏的危险应力用疲劳极限表示，其含义是：试件在交变应力下工作，在规定的周期基数内不发生断裂的最大应力。

　　6.焊接性能。可焊性主要指焊接后在焊缝处的性质与母材性质的一致程度。

　　(三)、钢材的化学成分

　　1.碳(C);当含碳量小于o.8%时，C含量增加将使抗拉强度及硬度提高，但塑性与韧性将降低，焊接性能、耐腐蚀性能也下降。

　　2.硅(Si)：当小于等于1%时，Si含量的增加可显著提高强度及硬度，而对塑性及韧性无显著影响。

　　3.锰(Mn)：在一定限度内，随Mn含量的增加可显著提高强度并可消减因氧与硫引起的热脆性。改善热加工性能。

　　4.硫(S)：为有害元素，有强烈的偏析作用，使机械性能、焊接性能下降(引起热裂纹)。

　　5.磷(P);为有害元素，含量的增加可提高强度，塑性及韧性显著下降。

　　有强烈的偏析作用，引起冷脆性，焊接性下降。但可提高耐磨性及耐腐蚀性。

　　(四)、土木建筑常用钢材

　　1、碳素结构钢

　　碳素结构钢指一般的结构钢，碳素结构钢的牌号包括四个部分，依顺序为：屈服点字母(Q)

　　屈服点数值(单位为MPa)

　　质量等级(分为A、B、C、D四级，逐级提高)

　　脱氧方法符号(F为沸腾钢，B为半镇静钢，Z为镇静钢，TZ为特殊镇静钢。但表示中如遇Z、TZ可省略)

　　碳素结构钢依据屈服点Q数值的大小被划分为五个牌号，Q195，Q215，Q235，Q255，Q275，依牌号升序，含碳量及抗拉强度增大，但冷弯性及伸长率呈下降趋势。

　　建筑工程中主要应用的碳素钢是Q235号钢，可轧制各种型钢、钢板、钢管与钢筋。Q235号钢广泛用于一般钢结构。其中C、D级可用在重要的焊接结构。

　　Q195、Q215号钢材强度较低，但塑性、韧性较好，易于冷加工，可制作铆钉、钢筋。

　　Q255、Q275号钢材强度高，但塑性、韧性、可焊性差，可用于钢筋混凝土配筋及钢结构中的构件及螺栓等。

　　选用钢材时，还要根据工程结构的荷载类型(动荷载或静荷载)、连接方式(焊接或铆接)及环境温度等，综合考虑钢材的牌号、质量等级、脱氧方法加以选择。如受动荷载、焊接结构、在低温情况下工作的结构，不能选用A、B质量等级钢材及沸腾钢。

　　2、低合金高强度结构钢

　　低合金高强度结构钢是在碳素结构钢的基础上，少量添加若干合金元素而成。提高强度、韧性、耐磨性及耐腐蚀性。

　　土木建筑工程材料的物理力学性质

　　(一)材料的物理状态参数

　　1.密度。材料在绝对密实状态下，单位体积的质量用下式表示：

　　密度(g/cm3、kg/m3)= 材料在干燥状态的质量/ 材料的绝对密实体积

　　材料的绝对密实体积是指固体物质所占体积，不包括孔隙在内。

　　密实材料如钢材、玻璃等的体积可根据其外形尺寸求得。

　　其它材料多或少含有孔隙，可以将该材料磨成细粉，干燥后用排液法测得的粉末体积，即为绝对密实体积。

　　2.表观密度。即体积密度，是材料在自然状态下单位体积的质量，用下式表示：

　　表观密度(kg/m3)= 材料的重量/ 材料在自然状态下的外形体积

　　若外观形状不规则，可用排液法求得，为了防止液体由孔隙渗入材料内部而影响测值，应在材料表面涂蜡。

　　另外，材料的表观密度与含水状况有关。材料含水时，重量要增加，体积也会发生不同程度的变化。因此，一般测定表观密度时，以干燥状态为准，而对含水状态下测定的表观密度，须注明含水情况。

　　3.堆密度。堆密度也称堆积密度，系指粉状或粒状材料，在堆积自然状态下，材料的堆积体积包括材料内部孔隙和松散材料颗粒之间的外部空隙在内的体积。堆密度是材料在自然堆积状态下单位体积的质量，按下式计算：

　　堆密度(kg/m3)= 材料的重量/材料的堆积体积

　　散粒材料堆积状态下的外观体积，既包含了颗粒自然状态下的体积，又包含了颗粒之间的空隙体积。散粒材料的堆积体积，常用其所填充满的容器的标定容积来表示。散粒材料的堆积方式是松散的，为自然堆积;也可以是捣实的，为紧密堆积。由紧密堆积测试得到的是紧密堆积密度

　　4.密实度。指材料体积内被固体物质所充实的程度，用下式表示：

　　密实度(%)= [表观密度/密度]*100%

　　5.孔(空)隙率。指材料体积内孔隙体积所占的比例，用下式表示：

　　孔(空)隙率(%)=1-密实度

　　散状颗粒材料在自然堆积状态时，颗粒间空隙体积占总体积的比率，称为空隙率。

　　密实度和孔隙率两者之和为1，两者均反映了材料的密实程度，通常用孔隙率来直接反映材料密实程度。孔隙率的大小对材料的物理性质和力学性质均有影响，而孔隙特征、孔隙构造和大小对材料性能影响较大。构造分为封闭孔隙(与外界隔绝)和连通孔隙(与外界连通);按孔隙的尺寸大小分为粗大孔隙、细小孔隙、极细微孔隙。孔隙率小，并有均匀分布闭合小孔的材料，建筑性能好。