页数：39页文件大小：12.19 MB来源： 建筑工程专业英语ppt课件
本课件为建筑工程专业英语第三课，先讲建筑材料的弹性、脆性与塑性、刚度三项基本性能，再依次介绍砌体、木材、钢材、铝合金、混凝土、钢筋混凝土与塑料的强度特点、加工方式与工程用途。
Lesson 3 Building Material：本课介绍建筑材料的物理性能，以及砌体、木材、钢材、铝合金、混凝土与塑料等常用建筑材料的特性与用途。
建筑材料要具有结构用途，必须具备一定的物理性能。首先，它必须能承受荷载或重量而不发生永久变形。荷载作用于构件时会发生变形，例如钢丝被拉长、梁被弯曲；荷载卸除后，钢丝和梁又会回到原来的位置，这种材料性能称为弹性 elasticity。
若材料不具弹性，卸载后结构中留有变形，反复加载卸载最终会使变形累积到结构失效的程度。
建筑结构所用材料，如石材、砖、木材、钢材、铝材、钢筋混凝土和塑料，在一定的荷载范围内都表现为弹性。荷载超出该范围会出现两种性能：
钢材表现为塑性，石材表现为脆性。材料的极限强度以发生破坏（断裂）时的应力来度量。
建筑材料的第二个重要性能是刚度 stiffness，由弹性模量 E 定义，即应力σ（单位面积上的力）与应变ε（单位长度上的变形）之比：E＝σ/ε。弹性模量衡量材料在荷载下抵抗变形的能力。
在相同荷载、相同截面积的两种材料中，弹性模量较大者变形较小。结构钢的刚度是铝的3倍、混凝土的10倍、木材的15倍。
砌体 Masonry由天然材料（如石材）或人工制品（如砖和混凝土砌块）构成。砌体自古就有使用：巴比伦城的世俗建筑使用泥砖，尼罗河谷的大型庙宇使用石材。
埃及的大金字塔高481英尺（147米），是最壮观的砌体建筑。砌体单元最初不使用任何黏结剂干砌，而现代砌体建筑都用水泥砂浆作为黏结材料。现代结构材料包括石材、烧结黏土砖或板岩砖以及混凝土砌块。
砌体本质上是一种抗压材料，不能承受拉力。黏结砌体的极限抗压强度取决于砌块本身的强度和砂浆的强度。
木材 Timber是最早的建筑材料之一，也是少数具有良好抗拉性能的天然材料之一。世界各地有数百种不同的木材，每种木材表现出不同的物理特性，只有少数几种被用作建筑结构中的框架构件。
由于木材的细胞构造，它顺纹方向的强度高于横纹方向。木材顺纹方向的抗拉与抗压强度尤其高，抗弯强度也很大，这些性能使其非常适合用作结构中的柱和梁。
但木材不宜用作桁架中的受拉构件，因为桁架杆件的抗拉强度取决于构件之间的连接，而很难设计出与顺纹抗剪强度、抗撕裂强度无关的连接方式。
钢材 Steel是一种优异的结构材料：与其他材料相比强度很高，尽管其重量是木材的十倍以上；弹性模量高，因此荷载下变形小。
钢材可轧制成各种结构形状，如工字梁、板和薄板；也可浇筑成复杂形状；还可制成钢绞线或钢丝绳，用作悬索桥与悬挂屋面的缆索、电梯钢丝绳以及预应力混凝土用钢丝。
钢构件可用多种方式连接：
碳素钢会因氧化而锈蚀，必须涂漆或包埋在混凝土中以隔绝大气。温度超过约371℃时钢材强度迅速下降，因此必须用防火材料（通常为混凝土）包覆以提高耐火性能。
加入硅或锰等合金元素可得到强度更高的钢材，抗拉强度可达17500 kg/cm²。这类钢材用于结构构件尺寸受到严格限制的部位，例如摩天大楼的柱子。
说明：原文术语表将 manganesium 与 magnesium 混写，此处按其语境取「锰 manganese」释义。
当轻质、强度与耐腐蚀性都重要时，铝 Aluminum作为建筑材料尤其有用。纯铝极软且延展性好，必须加入镁、硅、锌、铜等合金元素才能获得结构用途所需的强度。
结构铝合金表现为弹性，其弹性模量只有钢材的三分之一，因此在相同荷载下变形是钢的三倍；铝合金的单位重量是钢的三分之一，因此在同等强度下铝构件比钢构件更轻。
铝可加工成各种形状：挤压成工字梁，拉拔成线材和棒材，轧制成箔材和板材。铝构件的连接方法与钢相同，可用铆接、螺栓连接，焊接用得较少。
除用作建筑框架构件和装配式房屋外，铝还广泛用于窗框（图3.4）以及幕墙建筑的外皮。
图3.4 铝 Aluminum：展示铝合金在建筑中的典型应用，主要为窗框型材与幕墙建筑的外皮板材。
混凝土 Concrete是水、砂、碎石与波特兰水泥的混合物。常以破碎的石材、人造轻骨料和贝壳代替天然砾石。
波特兰水泥由含钙和黏土的材料混合后在窑中煅烧，再研磨成粉末制成。
图3.5 混凝土 Concrete：混凝土的强度来自这样一个事实——粉状的波特兰水泥与水混合后，会经过一个称为水化作用 hydration的过程而硬化。
在理想配合比中，混凝土按体积约四分之三为砂和碎石（骨料 aggregate），四分之一为水泥浆。
混凝土的物理性能对组分配合比的变化非常敏感，因此必须针对强度或收缩等特定要求专门设计各组分的组合。
混凝土浇入模板时含有水化作用并不需要的水分，这部分自由水会蒸发掉。
混凝土硬化时会在一段时间内排出多余水分并产生收缩，常因此出现微裂缝。为使收缩裂缝减到最少，混凝土硬化时必须保持湿润至少5天。
混凝土的强度随时间增长，因为水化过程会持续数年；实用上以28天的强度作为标准强度。
混凝土在荷载下以弹性方式变形。虽然其弹性模量只有钢材的十分之一，但由于其强度也约为钢材的十分之一，因此会产生相近的变形量。混凝土基本上是一种抗压材料，抗拉强度可以忽略不计。
钢筋混凝土是在混凝土构件中配置钢筋以承受拉力。这些钢筋直径从6 mm到40 mm不等，表面带有纹路以保证与混凝土的黏结 bond。
尽管钢筋混凝土在许多国家都有发展，其发明通常归于法国园艺师 Joseph Monnier，他于1868年用钢丝网加强混凝土管。
这种做法之所以可行，是因为温度变化时钢与混凝土的膨胀和收缩量相同。否则，两种材料反应不同，温度变化会破坏钢筋与混凝土之间的黏结。
钢筋混凝土可浇筑成无数种形状，如梁、柱、板和拱，因而容易适应特定的建筑形式。
塑料 Plastics正因品种多、强度高、耐久性好且质轻而迅速成为重要的建筑材料。塑料是一种合成材料，可模制成任何需要的形状，并以有机物质作为黏结剂。
有机塑料分为两大类：
注释 [1]
It is difficult to devise connections which do not depend on the shear or tearing strength along the grain, although numerous metal connectors have been produced to utilize the tensile strength of timbers.
译文：虽然已经生产了许多利用木材抗拉强度的金属连接件，但很难设计出与顺纹方向抗剪强度和抗撕裂强度无关的接头。
注释 [2]
Reinforced concrete can be molded into innumerable shapes, such as beams, columns, slabs, and arches, and is therefore easily adapted to a particular form of building.
译文：钢筋混凝土可以浇筑成各种形状，如梁、柱、板和拱，因而适用于特殊形态的建筑物中。
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