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1、第一章 建筑工程技術(shù)第一節(jié) 建筑技術(shù)一、房屋結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性要求(一)結(jié)構(gòu)的功能要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的主要目的是要保證所建造的結(jié)構(gòu)安全適用,能夠在規(guī)定的期限內(nèi)滿足各種預(yù)期的功能要求,并且要經(jīng)濟(jì)合理。對(duì)建筑結(jié)構(gòu)應(yīng)具備的功能要求是:(1)安全性 建筑結(jié)構(gòu)在正常施工和正常使用時(shí)應(yīng)能承受能出現(xiàn)的各荷載作用和變形而不發(fā)生破壞;偶然事件發(fā)生后,結(jié)構(gòu)仍能保持必要的整體穩(wěn)定。(2)適用性 建筑結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí),應(yīng)具有良好的工作性能。(3)耐久性 建筑結(jié)構(gòu)在正常維護(hù)的條件下,應(yīng)能在預(yù)計(jì)的使用年限內(nèi)滿足各項(xiàng)功能要求,也即應(yīng)具有足夠的耐久性。安全性、適用性和耐久性概括稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。即:結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在
2、規(guī)定的條件下(正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)),完成預(yù)定的能力。(二)結(jié)構(gòu)的安全性1.結(jié)構(gòu)上的作用、荷載效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力結(jié)構(gòu)上的作用,主要是指各種施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載或分布荷載,如構(gòu)件自重、人群重量、風(fēng)壓雪重等;此外還有引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束的原因,如溫度變化 、支座沉降和地震作用等。后者中有一些往往被簡(jiǎn)化等效荷載作用,如地震荷載等。荷載效應(yīng)是在各種荷載作用下,結(jié)構(gòu)或構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力(如軸力、剪力、彎矩、扭矩等)、變形(如梁的撓、柱頂位移等)和裂縫等的總稱,用S表示。結(jié)構(gòu)抗力是指結(jié)構(gòu)抵抗上述作用效應(yīng)的能力,用R表示,它與的大小和形狀以及材料的性質(zhì)和分布有關(guān)。例如一個(gè)中心受拉的構(gòu)件,荷載
3、效應(yīng)是外荷載在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的軸向拉力S。設(shè)構(gòu)件截面積為A,構(gòu)件材料單位面積抗拉能力f1,則構(gòu)件對(duì)軸向的抵抗能力為R f1 A,顯然:若SR,則構(gòu)件將破壞,即屬于不可靠狀態(tài);若SR,則構(gòu)件屬于可靠狀態(tài);若SR,則構(gòu)件處于即將破壞狀態(tài),稱為極限狀態(tài)。很明顯, SR是不可靠的,R比S超出很多是不經(jīng)濟(jì)的。我國的設(shè)計(jì)就是基于極限狀態(tài)的設(shè)計(jì)。2、結(jié)構(gòu)的兩種極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件超過某一特定狀態(tài)就不能滿足某項(xiàng)規(guī)定的功能要求時(shí),稱這一狀態(tài)為極限狀態(tài)。極限狀態(tài)分為兩類:承載力極限狀態(tài)與正常作用極限狀態(tài)。承載力極限狀態(tài)是對(duì)應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形,它包括結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因強(qiáng)度超過而破壞,結(jié)構(gòu)或
4、其一部分作為剛體失去平衡(傾復(fù)、滑移),在反復(fù)荷載下構(gòu)件或連接發(fā)生破壞疲勞破壞等。這一極限狀態(tài)關(guān)系到結(jié)構(gòu)全部或部分的破壞或倒塌,會(huì)導(dǎo)致人員的傷亡或嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失,所以對(duì)所有結(jié)構(gòu)和構(gòu)件都必須按承載力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算,施工時(shí)應(yīng)嚴(yán)格保證施工質(zhì)量,以滿足結(jié)構(gòu)的安全性。正常極限狀態(tài)相應(yīng)于結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某項(xiàng)規(guī)定的限值,它包括構(gòu)件在正常使用條件下產(chǎn)生過度變形,導(dǎo)致影響正常使用或建筑外觀;構(gòu)件過早產(chǎn)生裂縫或裂縫發(fā)展過寬;在動(dòng)力荷載作用下結(jié)構(gòu) 或構(gòu)件產(chǎn)生過大的振幅等。超過這種極限狀態(tài)會(huì)使結(jié)構(gòu)不能正常工作,使結(jié)構(gòu)的耐久性受影響。3、桿件的基本受力形式構(gòu)件變形形式分為四種基本變形:拉伸、壓縮、彎曲
5、、剪切和扭轉(zhuǎn)五種。實(shí)際結(jié)構(gòu)中的構(gòu)件往往是幾種受力形式的組合。4、構(gòu)件強(qiáng)度的基本概念材料強(qiáng)度是指材料在外力作下抵抗破壞的能力,一般通過標(biāo)準(zhǔn)試件的破壞試驗(yàn)來確定,用極限應(yīng)力來表示。根據(jù)外力的作用方式不同,材料有抗拉、抗壓、抗剪強(qiáng)度等,對(duì)有屈服點(diǎn)的鋼材,還有屈服強(qiáng)度和極限強(qiáng)度的區(qū)別。四、容許應(yīng)力的安全系數(shù)結(jié)構(gòu)在外力作用下,在構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的最大應(yīng)力不應(yīng)超過某一安全應(yīng)力。這一安全應(yīng)力就叫做容許應(yīng)力,一般用表示.塑性材料的容許應(yīng)力按下式確定: =s/K1脆性材料按下式確定: =b/K2式中sb=極限強(qiáng)度,( N/mm2 )K1、K2安全系數(shù)其值大于1。安全系數(shù)是結(jié)構(gòu)安全程度的一種儲(chǔ)備。它主要考慮了以下幾個(gè)方
6、面:1)所研究材料的非均勻性,材料越是不均勻,其安全系數(shù)越大;2)作用在結(jié)構(gòu)上的荷載有超載的可能性;3)在計(jì)算結(jié)構(gòu)時(shí)所采用的各種假設(shè)帶來的誤差;4)結(jié)構(gòu)的工作條件;5)結(jié)構(gòu)的重要程度。為保證拉(壓)桿不至因強(qiáng)度不夠而破壞,構(gòu)件在荷載作用下產(chǎn)生的最大工作應(yīng)力不得超過材料的容許應(yīng)力。用這個(gè)公式可以解決下面三類問題:1)驗(yàn)算桿的強(qiáng)度(強(qiáng)度校核)若 ,則構(gòu)件滿足強(qiáng)度要求 安全若 ,則強(qiáng)度不夠不安全5、桿件(壓桿)穩(wěn)定的基本概念1)壓桿穩(wěn)定若處于平衡的構(gòu)件,當(dāng)受到一微小的干擾力后,構(gòu)件偏離原平衡位置,而干擾力解除以后,又能恢復(fù)到原平衡狀態(tài)時(shí),這種平衡稱為穩(wěn)定平衡。2)臨界壓力當(dāng)軸向壓力大于一定數(shù)值時(shí),桿
7、件有一微小彎曲,一側(cè)加一微小干擾且有一變形。任一微小撓力去除后,桿件不能恢復(fù)到原直線平衡位置,則稱原平衡位置是不穩(wěn)定的,此壓力的極限值為臨界壓力。由穩(wěn)定平衡過渡到不穩(wěn)定平衡的壓力 的臨界值稱為臨界壓力(或臨界力),用表示。3)屈曲 受壓桿在某一平衡位置受任意微小撓動(dòng),轉(zhuǎn)變到其它平衡位置的過程叫屈曲或失 F1FFFFcrFFcrFFcr干擾力穩(wěn)定平衡狀態(tài)不穩(wěn)定平衡狀態(tài) 歐拉公式的普遍表達(dá)式:長度系數(shù) l:相當(dāng)長度兩端鉸支1一端固定一端自由2兩端固定 0.5一端固定 一端鉸支0.7 Fcrl支承情況兩端鉸支一端固定一端鉸支兩端固定,但可沿縱向相對(duì)移動(dòng)一端固定一端自由兩端固定,但可沿橫向相對(duì)移動(dòng)失穩(wěn)
8、時(shí)撓曲線形狀臨界力長度系數(shù)lFcrl0.5lFcr= 1= 0.7= 0.5= 2= 12llFcrFcr0.7ll表101 各種支承條件下細(xì)長壓桿的臨界力 書上還有一個(gè)截面的回轉(zhuǎn)半徑和長細(xì)比的量綱,(三)結(jié)構(gòu)的適用性房屋結(jié)構(gòu)除了要保證承載能力符合要求外,還應(yīng)滿足適用性要求,在設(shè)計(jì)中稱為正常使用的極限狀態(tài)。同時(shí)滿足這兩方面的要求,才能將一個(gè)結(jié)構(gòu)稱為是適用的,滿足安全需要的。1、桿件的剛度結(jié)構(gòu)桿件在規(guī)定的荷載作用下,雖有足夠的強(qiáng)度,但其變形也不能過大,超過了允許的范圍,也會(huì)影響正常使用,限制過大變形的要求即為剛度要求。2、梁的位移(撓度)計(jì)算梁的變形主要是彎矩所引起的,即彎曲變形,而剪力所引起的
9、變形很小,忽略不計(jì)。通常我們都是計(jì)算梁的最大變形,如圖這是懸臂梁在各種荷 載作用下發(fā)生的撓度 和轉(zhuǎn)角的計(jì)算公式。3、砼結(jié)構(gòu)的裂縫控制裂縫控制主要針對(duì)砼梁(受彎構(gòu)件)及受拉構(gòu)件。裂縫控制分為三個(gè)等級(jí):(1)構(gòu)件不出現(xiàn)拉力;(2)構(gòu)件雖然有拉力,但不超過砼的抗拉強(qiáng)度。(3)允許出現(xiàn)裂縫,但裂縫不超過允許值。(四)結(jié)構(gòu)的耐久性結(jié)構(gòu)的耐久性是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中,在預(yù)期的使用年限內(nèi),在正常的維護(hù)條件下不需進(jìn)行大修就能完成預(yù)定的功能的能力。房屋結(jié)構(gòu)中,砼結(jié)構(gòu)耐久性是一個(gè)復(fù)雜的多因素綜合問題,我國規(guī)范增加了砼結(jié)構(gòu)耐久性設(shè)計(jì)的基本原則和有關(guān)規(guī)定。1、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)使用年限我國建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)(GB5
10、00682001)首次提出了建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)使用年限,見表類別設(shè)計(jì)作用年限(年) 示 例類別設(shè)計(jì)作用年限(年)示 例15臨時(shí)性結(jié)構(gòu)350普通房屋和構(gòu)筑物225易于替換的結(jié)構(gòu)構(gòu)件4100紀(jì)念性建筑和特別重要的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)年限是設(shè)計(jì)規(guī)定的一個(gè)時(shí)期,在這一時(shí)期內(nèi),只需正常維修(不需大修)就能完成預(yù)定功能,即房屋建筑在正常設(shè)計(jì)、正常施工、正常使用和正常維護(hù)下所應(yīng)達(dá)到的使用年限。2、砼的結(jié)構(gòu)耐久性的環(huán)境類別在不同環(huán)境中,砼的劣化與損傷速度不一樣的,因此應(yīng)針對(duì)不同的環(huán)境提出不同的要求,砼結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別見表環(huán)境類別 條 件一室內(nèi)正常環(huán)境二a室內(nèi)潮濕環(huán)境,非嚴(yán)寒和非寒冷的露天環(huán)境,與無侵蝕性的水或土壤直接的環(huán)境
11、b嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)的露天環(huán)境、與無侵蝕的水或土壤直接接觸的環(huán)境 三使用除冰鹽的環(huán)境;嚴(yán)寒和寒冷地區(qū)冬季水位變動(dòng)的環(huán)境,濱海室外環(huán)境 四海水環(huán)境 五受人為或自然的侵蝕性物質(zhì)影響的環(huán)境砼結(jié)構(gòu)的環(huán)境類別3、砼結(jié)構(gòu)耐久性的要求(1)保護(hù)層的厚度砼保護(hù)層厚度是一個(gè)重要參數(shù),它不僅關(guān)系到構(gòu)件的承載力和適用性,而且對(duì)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久性有決定性的影響。因此,要求設(shè)計(jì)使用年限為50年的鋼筋砼及預(yù)應(yīng)力砼結(jié)構(gòu),其縱向受力鋼筋的砼保護(hù)層厚度不應(yīng)小于鋼筋的公稱直徑,且符合表中的規(guī)定P5,表113(2)水灰比、水泥用量的一些要求一類、二類和三類環(huán)境中,設(shè)計(jì)使用年限為50年的結(jié)構(gòu)砼應(yīng)符合表P6表114二、建筑荷載的分類及裝飾裝
12、修荷變動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響(一)荷載分類(1)永久作用(永久荷恒載):在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其值不隨時(shí)間變化;或其變化與其平均值相比可以忽略不計(jì),或其變化是單調(diào)的并能趨于限值的荷載。例如結(jié)構(gòu)自重、土壓力、預(yù)加應(yīng)力、砼收縮、基礎(chǔ)沉降、焊接變形等。(2)可變作用(可變荷載或活荷載):在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi),其值隨時(shí)間變化,且其變化與平均值相比不可以忽略不計(jì)的荷載。例如安裝荷載、屋 面與樓面活荷 載、雪荷載、風(fēng)荷載、吊車荷載、積灰荷 載等。(3)偶然作用(偶然荷載):在設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期內(nèi)不一定出現(xiàn),其值很大且持續(xù)時(shí)間很短的荷載。例如爆炸力、撞擊力、雪崩、嚴(yán)重腐蝕、地震、臺(tái)風(fēng)等。2、按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)分類(1)靜力作用(靜態(tài)作用
13、):不使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生加速度,或所產(chǎn)生的加速度可以忽略不計(jì),如結(jié)構(gòu)自重、住宅與辦公樓的樓面活荷載、雪荷載等。(2)動(dòng)力作用(動(dòng)態(tài)作用):使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生不可忽略的加速度,例如地震作用、吊車設(shè)備振動(dòng)、高空墜物沖擊作用等。3、按荷載作用面大小分類(1)均布荷載:建筑物樓面或墻面上分布睥荷載,如鋪設(shè)的木地板、地磚、花崗石面層等重量引起的荷載。(2)線荷載:建筑物原有的樓面或屋面上的各種面荷載傳到梁上或條形基礎(chǔ)上時(shí)可簡(jiǎn)化為單位長度上的分布荷載稱為線荷載。(3)集中荷 載:當(dāng)在建筑物原有的樓面或屋面承受一定重量的柱子,放置或懸掛較重物品時(shí),其作用面積很小,可簡(jiǎn)化為作用于一點(diǎn)的集中荷載。4.按荷載
14、作用方向分(1)豎直荷載:結(jié)構(gòu)自重、雪荷載等(2)水平荷載:如風(fēng)荷載、水平地震作用等 (二)建筑裝飾荷載變動(dòng)對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響。1、建筑裝飾裝修對(duì)建筑結(jié)構(gòu)的影響在裝飾裝修過程中,如有結(jié)構(gòu)變動(dòng)或增加時(shí),應(yīng)注意:(1)在設(shè)計(jì)和施工時(shí),必須了解結(jié)構(gòu)能承受的荷載是多少,將各種增加的裝飾裝修荷載控制在允許范圍以內(nèi),如果做不到這 一點(diǎn),應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)進(jìn)行重新驗(yàn)算,必要時(shí)應(yīng)采取相應(yīng)的加固補(bǔ)強(qiáng)措施。(2)建筑裝飾裝修工程設(shè)計(jì)必須保證建筑物的結(jié)構(gòu)安全和主 要使用功能。當(dāng)涉及主體和承重結(jié)構(gòu)改動(dòng)或增加荷載時(shí),必須由原結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)單位或具備相應(yīng)資質(zhì)的設(shè)計(jì)單位核查有關(guān)原有資料,對(duì)既有建筑結(jié)構(gòu)的安全性進(jìn)行核驗(yàn)、確認(rèn)。(3)建筑裝飾裝
15、修工程施工中,嚴(yán)禁違反設(shè)計(jì)文件擅自改動(dòng)建筑主體、承重結(jié)構(gòu)或主要使用功能;嚴(yán)禁未經(jīng)設(shè)計(jì)確認(rèn)和有關(guān)部門批準(zhǔn)擅自拆改水、暖、電、燃?xì)?、通信等配套設(shè)施。2、建筑裝修過程中增加的荷載(1)在樓面上加鋪任何材料屬于對(duì)樓板加了面荷載;(2)在室內(nèi)增加隔墻、封閉陽臺(tái)屬于加了線荷載;(3)在室內(nèi)增加裝飾性的住子,特別是石柱,懸掛較大的吊燈,房間局部增加假山盆景,這些裝修做法就是對(duì)結(jié)構(gòu)增加了集中荷載,使結(jié)構(gòu)構(gòu)件局部受到較重荷載作用,引起結(jié)構(gòu)的較大變形,造成不安全的隱患,應(yīng)采取安全加固措施。三、房屋結(jié)構(gòu)平衡的技術(shù)要求(一)力的概念力是物體間的相互機(jī)械作用,力的作用效果有兩種:1)使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化和2)物
16、體的形狀發(fā)生變化。(二)力的基本性質(zhì)力的三要素:大小、方向、作用點(diǎn))力的大?。悍从澄矬w間機(jī)械作用的強(qiáng)度)力的方向:是指力作用的方位和指向)力的作用點(diǎn):是指力作用的位置FAB力是矢量力的單位:力是導(dǎo)出單位力 牛頓(N)、 千牛頓(kN) 1 kN = 1000 N力系:作用于物體的一組力稱為力系。2、作用力和反作用力原理:根據(jù)牛頓第三定律,任何一個(gè)物體對(duì)其他物體有力作用時(shí),它必定受到一個(gè)反作用力。如人用力推車,是人的手對(duì)車施加作用力,同時(shí)手上則受到車的反作用力。兩物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反、沿同一直線,同時(shí)分別作用在這兩個(gè)物體上,這兩個(gè)力互為作用力和反作用力。約束和約束反力限制物體
17、運(yùn)動(dòng)的物體稱為約束物體,簡(jiǎn)稱約束。約束必然對(duì)被約束物體有力的作用,以阻礙被約束物體的運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。這種力稱為約束反力,簡(jiǎn)稱反力。約束反力位于約束與被約束物體的連接或接觸處,其方向必與該約束所能阻礙物體的運(yùn)動(dòng)方向相反。運(yùn)用這個(gè)準(zhǔn)則,可確定約束反力的方向和作用點(diǎn)的位置。 1柔體約束(也稱為柔性約束)用柔軟的皮帶、繩索、鏈條阻礙物體運(yùn)動(dòng)而構(gòu)成的約束叫柔體約束。這種約束作用是將物體拉住,且柔體約束只能受拉力,不能受壓力,所以約束反力一定通過接觸點(diǎn),沿著柔體中心線背離被約束物體的方向,且恒為拉力,如圖1.14中的力。 2光滑接觸面約束當(dāng)兩物體在接觸處的摩擦力很小而略不計(jì)時(shí),其中一個(gè)物體就是另一個(gè)物體的
18、光滑接觸面約束。這種約束不論接觸面的形狀如何,都只能在接觸面的公法線方向上將被約束物體頂住或支撐住,所以光滑接觸面的約束反力過接觸點(diǎn),沿著接觸面的公法線指向被約束的物體,只能是壓力,如圖1.15中的力。 3、鉸鏈約束-如下圖1)固定鉸支座光滑圓鉸鏈約束的約束性質(zhì)是限制物體平面移動(dòng)(不限制轉(zhuǎn)動(dòng)),其約束反力是互相垂直的兩個(gè)力(本質(zhì)上是一個(gè)力),指向任意假設(shè)。 XYR4滾動(dòng)鉸支座約束(鏈桿約束)鏈桿就是兩端鉸接而中間不受力的剛性直桿,由此所形成的約束稱為鏈桿約束。這種約束只能限制物體沿鏈桿軸線方向上的移動(dòng)。鏈桿可以受拉或者是受壓,但不能限制物體沿其他方向的運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng),所以,鏈桿約束的約束反力沿著鏈
19、桿的軸線,其指向假設(shè)。(1)固定鉸支座圖1.18(a)是固定鉸支座的示意圖。構(gòu)件與支座用光滑的圓柱鉸鏈聯(lián)接,構(gòu)件不能產(chǎn)生沿任何方向的移動(dòng),但可以繞銷釘轉(zhuǎn)動(dòng),可見固定鉸支座的約束反力與圓柱鉸鏈約束相同,即約束反力一定作用于接觸點(diǎn),通過銷釘中心,方向未定。固定鉸支座的簡(jiǎn)圖如圖1.18(b)所示。約束反力如圖1.18(c)所示,可以用FRA和一未知方向角表示,也可以用一個(gè)水平力FXA和垂直力FYA表示。 2可動(dòng)鉸支座圖l.20(a)是可動(dòng)鉸支座的示意圖。構(gòu)件與支座用銷釘連接,而支座可沿支承面移動(dòng),這種約束,只能約束構(gòu)件沿垂直于支承面方向的移動(dòng),而不能阻止構(gòu)件繞銷釘?shù)霓D(zhuǎn)動(dòng)和沿支承面方向的移動(dòng)。所以,它
20、的約束反力的作用點(diǎn)就是約束與被約束物體的接觸點(diǎn)、約束反力通過銷釘?shù)闹行模怪庇谥С忻?,方向可能指向?gòu)件,也可能背離構(gòu)件,視主動(dòng)力情況而定。這種支座的簡(jiǎn)圖如1.20(b)所示,約束反力如圖1.20(c)所示3固定端支座整澆鋼筋混凝土的雨篷,它的一端完全嵌固在墻中,一端懸空如圖1.22(a),這樣的支座叫固定端支座。在嵌固端,既不能沿任何方向移動(dòng),也不能轉(zhuǎn)動(dòng),所以固定端支座除產(chǎn)生水平和豎直方向的約束反力外,還有一個(gè)約束反力偶(力偶將在第三章討論)。這種支座簡(jiǎn)圖如圖1. 22(b)所示,其支座反力表示如圖1.22(c)所示。(三)平面力系的平衡條件及其應(yīng)用作用于物體上的多個(gè)力統(tǒng)稱力系。若作用于物體上
21、的一個(gè)力和一個(gè)系的作用效果相等地,或者說一個(gè)力和一個(gè)力系的作用等效,則這個(gè)力稱為力系的合力,而這個(gè)力系中的每個(gè)力則稱為這個(gè)力系的分力。一個(gè)力系等效地轉(zhuǎn)化為一個(gè)力的過程,稱為力的合成;反之,則稱為力系的分解。有時(shí)候,僅僅是使一個(gè)復(fù)雜的力系等效地轉(zhuǎn)化為一個(gè)簡(jiǎn)單的力系,則稱為力系的簡(jiǎn)化。按照力作用線的分布情況,通常將力系分為各種不同的類型:各作用線在同一平面內(nèi)的力系稱為平面力系,各力的作用線不在同一個(gè)平面內(nèi)的力系稱為空間力系,各力的作用線匯交于一點(diǎn)的力系稱為匯交力系,各力作用線互相平行的力系稱為平行力系,各力作用線既不相交又不完全平行的力系稱為任意力系。實(shí)際中各力作用線分布情況還會(huì)再復(fù)雜,若各力作用
22、線在同一平面內(nèi)并交于一點(diǎn),則稱為平面匯交力系。類似這樣的定義方法,由此可得到平面平行力系、平面匯交力系等其他類型的力系,在這里只講述平面力系。1、平面條件物體在許多力的共同作用下處于平衡狀態(tài)時(shí),這力(稱為力系)之間必須滿足一定的條件,這個(gè)條件稱為力系的平衡條件。(1)二力平衡條件:作用于同一剛體上的兩個(gè)力,使剛體保持平衡的充分和必要條件是:這兩個(gè)力的大小相等、方向相反,且作用在同一直線上。(等值、反向、共線)F1 F2,對(duì)不是剛體就未必成立,如繩索在兩端受到壓力時(shí),就不能平衡。(2)平面匯交力系的平衡條件平衡的充分必要條件平衡條件-合力為零(可求兩個(gè)未知數(shù)) R=F=01)、幾何法表示平衡條件
23、(幾何條件)力的多邊形自行封閉2)、解析法表示平衡條件(解析條件) X=0 Y=0解析條件可以表訴為:力系中各力在兩個(gè)坐標(biāo)軸上的投影的代數(shù)和為零。利用平衡方程求解平衡問題時(shí),受力圖中的未知力的指向可以任意假設(shè)。用解析法求解平面匯交力系平衡問題的步驟:1)選取研究對(duì)象2)畫研究對(duì)象的受力圖3)選投影軸4)建立平衡方程;求反力例1 圖示起吊鋼管時(shí)的情況。若已知鋼管的重量為W10kN,求繩索所受到拉力。解:(1)求繩索所受軸力N用截面法將繩索截開,取研究對(duì)象。畫出計(jì)算簡(jiǎn)圖,由對(duì)稱性知兩側(cè)軸力相等列平衡方程繩索的軸力2、利用平衡條件求未知力例23、用截面法計(jì)算單跨梁的內(nèi)力梁的截面內(nèi)力彎矩和剪力FAlB
24、FRAFRBxmm(a)FRAFSM(b)FRBFSMF(c)梁在豎向荷載作用下,其橫截面上的內(nèi)力可以通過截面法求出來。剪力FS:沿截面切線方向的內(nèi)力。單位為N或kN彎矩M:梁的橫截面上作用在縱向平面內(nèi)的內(nèi)力偶矩。單位是N.m或kN.m剪力、彎矩符號(hào)的規(guī)定FSFSFSFS(a)(b)MMMM(a)(b)1剪力符號(hào)規(guī)定 截面上的剪力如果有使考慮的脫離體有順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的趨勢(shì)則為正,反之為負(fù)。2彎矩符號(hào)規(guī)定 截面上的彎矩如果使考慮的脫離體下側(cè)縱向纖維受拉為正,反之如果使考慮的脫離體上側(cè)縱向纖維受拉為負(fù)。內(nèi)力計(jì)算FAlBFRAFRBxmm(a)FRAFSM(b)FRBFSMF(c)梁在截面mm上內(nèi)力可由
25、脫離體的平衡條件求得。根據(jù)左段梁的平衡條件,由平衡方程:可得 對(duì)截面mm的形心O取矩學(xué)員們應(yīng)該熟記一些常用的梁彎矩圖和剪力圖FP aFPlabABABlqql2 2四、民用建筑的構(gòu)造要求一幢民用建筑一般是由基礎(chǔ)、墻 柱、樓地層、屋頂、樓梯、(包括電梯)、門窗等六大部分組成。民用建筑的構(gòu)造設(shè)計(jì)要求滿足功能 要求、經(jīng)濟(jì)條件、規(guī)范法規(guī)、材料特性、物理環(huán)境、生態(tài)環(huán)境、綠色環(huán)保、建筑的可持續(xù)性。(一)基礎(chǔ)的類型和構(gòu)造按構(gòu)造形式分為以下幾類:1、條形基礎(chǔ)2、獨(dú)立基礎(chǔ)3、十字形基礎(chǔ)(柱下條形基礎(chǔ))軸側(cè)磚墻碎磚三合土剖面室外地面室內(nèi)地面基礎(chǔ)底面柱柱托平板梁板式 平板式平面筏形基礎(chǔ)4、筏形基礎(chǔ)5、箱形基礎(chǔ)6、樁
26、基礎(chǔ)箱形基礎(chǔ) 樁基礎(chǔ)頂板柱底板平面軟弱土層中密土層堅(jiān)硬土層軟弱土層(二)墻體的類型和要求類型、作用、要求在砌筑墻體時(shí),為了增加墻體的強(qiáng)度和剛度,經(jīng)常需要留高圈梁和構(gòu)造柱,其構(gòu)造如下,1、圈梁2、構(gòu)造柱(三)鋼筋砼樓板和樓地面的構(gòu)造1、鋼筋砼樓板鋼筋砼樓板根據(jù)施工方式不同,分為現(xiàn)澆、預(yù)制裝配式和裝配整體式三種?,F(xiàn)澆式分為板式和梁板式等不同的種類。(1)板式板(2)梁式板2、樓地面構(gòu)造(1)整體式樓地面:整體樓地面是采用在現(xiàn)場(chǎng)拌合的濕料,經(jīng)澆抹形成的面層。常見的有水泥砂漿樓地面、細(xì)石砼樓地面等。(2)塊材地面(3)木樓地面(四)屋頂?shù)淖饔眉皹?gòu)造要求作用:承重、圍護(hù)、裝飾屋頂?shù)臉?gòu)造1、屋面:主要起防
27、水作用。2、承重結(jié)構(gòu)3、頂棚4、保溫隔熱層:第二節(jié) 建筑材料一、常見建筑鋼材1、鋼結(jié)構(gòu)用鋼鋼結(jié)構(gòu)所用母材主要是碳素鋼和低合金高強(qiáng)度結(jié)構(gòu)鋼,一般采用熱軋工藝生產(chǎn)各種不同尺寸規(guī)格的型鋼(角鋼、工字鋼、槽鋼等)薄壁輕型結(jié)構(gòu)中主要采用薄壁型鋼和圓鋼和小角鋼。2、鋼筋砼結(jié)構(gòu)用鋼鋼筋砼結(jié)構(gòu)用的鋼筋和鋼絲,主要由碳素結(jié)構(gòu)鋼或低合金鋼結(jié)構(gòu)鋼或低合金結(jié)構(gòu)軋制而成,品種有熱軋鋼筋、預(yù)應(yīng)力砼用熱處理鋼筋、預(yù)應(yīng)力砼用鋼絲和網(wǎng)鉸線等,按直條或盤條供貨。熱軋鋼筋主要用于鋼筋砼結(jié)構(gòu)和預(yù) 應(yīng)力鋼筋砼結(jié)構(gòu)配筋,它是建筑工程中用量最大的鋼材品種之一。熱軋鋼筋按其軋制外形分為熱軋光圓鋼筋和熱軋帶肋鋼筋。常用的熱軋鋼筋品種、規(guī)格、強(qiáng)
28、度標(biāo)準(zhǔn)值見P15表121(二)建筑鋼材的性能鋼筋的主要性能包括力學(xué)性能和工藝性能。其中力學(xué)性能是鋼材最重要的使用性能,包括抗拉性能、沖擊性能、耐疲勞性能等。工藝性能表示鋼材在各種加工過程中的行為,包括冷彎性能和可焊性等。1、建筑鋼材的力學(xué)性能 (1)抗拉性能抗拉性能是建筑鋼材最重要的力學(xué)性能,如圖(P15頁)圖1211)彈性階段2)屈服階段3)強(qiáng)化階段4)頸縮階段(2)沖擊韌性沖擊韌性是指鋼材抵抗沖擊荷載的能力。鋼材的化學(xué)成分、內(nèi)在的缺陷、加工質(zhì)量都對(duì)沖擊韌性有明顯的影響。除此以外,鋼材的沖擊韌性受環(huán)境溫度的影響較大,隨溫度的下降沖擊韌性逐漸減小,當(dāng)降到一定溫度范圍時(shí),沖擊值急速下降,從而使鋼
29、材出現(xiàn)脆性斷裂,這種性質(zhì)稱為鋼的冷脆性,這時(shí)的溫度稱為脆性臨界溫度。(3)耐疲勞性受交變荷載的反復(fù)作用時(shí),鋼材在應(yīng)力遠(yuǎn)低于其屈服強(qiáng)度的情況下突然發(fā)生脆性斷裂破壞的現(xiàn)象,稱為疲勞破壞。疲勞破壞是在低應(yīng)力狀態(tài)下突然發(fā)生的,所以危害極大。2、建筑鋼材的工藝發(fā)性能(1)冷彎性能冷彎性能是指鋼材在常溫下承受彎曲變形的能力,是鋼材的重要工藝性能。鋼材的冷彎性能是以試驗(yàn)時(shí)的彎曲角度和彎心直徑為指標(biāo)表示的。鋼材冷彎時(shí)的彎曲角度越大,彎心直徑越小,則表示其冷彎性能越好。通過冷彎試驗(yàn),還有助于暴露鋼材的某些內(nèi)在缺陷,如鋼材是否存在內(nèi)部組織不均勻、內(nèi)應(yīng)力和夾雜物等缺陷;對(duì)焊接構(gòu)件,能揭示焊件在受彎表面是否存在未熔合
30、、微裂紋及夾雜物等問題。(2)可焊性鋼材的可焊性是指鋼材在一定焊接工藝條件下,在焊縫及其附近過熱區(qū)是否產(chǎn)生裂縫及脆硬傾向,焊接后接頭強(qiáng)度是不與母體相近的性能。鋼材的可焊性主要受化學(xué)成分及其含量的影響。二、無機(jī)膠凝材料的性能及應(yīng)用在建筑材料中,經(jīng)過一系列物理作用、化學(xué)作用,能從漿體變成堅(jiān)固的石狀,并能將其他固體物料膠結(jié)成整體而具有一定機(jī)械強(qiáng)度的物質(zhì),統(tǒng)稱為膠凝材料,膠凝材料按其化學(xué)成分不同,分為無機(jī)膠凝材料和有機(jī)膠凝材料。石灰、石膏、水泥等建筑材料屬于無機(jī)材料;瀝青、天然或合成樹脂等屬于有機(jī)材料。無機(jī)膠凝材料按其硬化條件的不同雙可分為氣硬性材料和水硬性材料兩類。(一)石灰1、石灰的熟化和硬化(1
31、)石灰的熟化(2)石灰的硬化2、石灰的技術(shù)要求(1)良好的保水性(2)凝結(jié)硬化慢(3)吸濕性強(qiáng)(4)體積收縮大(5)耐水性差3、石灰的應(yīng)用 用熟化并陳伏好的石灰石膏,稀釋成石灰乳,可用作內(nèi)外墻及頂棚的涂料。(二)石膏石膏膠凝材料是一種以硫酸鈣(CaSO4)為主要成分的氣硬 性無機(jī)膠凝材料,其品種較多,1、建筑石膏的水化與凝結(jié)硬化2、建筑石膏的技術(shù)要求3、建筑石膏的應(yīng)用(三)水泥水泥為無機(jī)水硬性材料,是建筑行業(yè)的三基本材料之一。廣泛用于建筑、水利、道路、國防等工程中。1、常用水泥的技術(shù)要求(1)細(xì)度水泥的細(xì)度是指水泥顆粒的粗細(xì)程度。書中P19頁表122是常水泥的組成和強(qiáng)度等級(jí)表(2)凝結(jié)時(shí)間水泥
32、從加水開始到失去流動(dòng)性,即是從可塑狀態(tài)發(fā)展到固體狀態(tài)所需要的時(shí)間稱為凝結(jié)時(shí)間。凝結(jié)時(shí)分為初凝時(shí)間和終凝時(shí)間。初凝時(shí)間是從水泥加水拌合時(shí)起到水泥漿開媽失去可塑性所需的時(shí)間 ;終凝時(shí)間是從水泥加水拌合起到水泥漿完全失去可塑性并產(chǎn)生強(qiáng)度所需的時(shí)間 。(3)體積的安定 性 水泥的體積安定性是指水泥凝結(jié)硬化過程中,體積變化是否均勻的性質(zhì)。水泥硬化后產(chǎn)生不均勻的體積變化即體積安定性不良,會(huì)使水泥制品、砼構(gòu)件產(chǎn)生膨脹性裂縫,降低工程質(zhì)量,甚至引起工程事故。(4)強(qiáng)度與等級(jí)水泥的強(qiáng)度是評(píng)定其質(zhì)量的重要指標(biāo),也是劃分強(qiáng)度等級(jí)的依據(jù)。硅酸鹽水泥的強(qiáng)度主要取決于四種熟料礦物的比例和水泥的細(xì)度,此外還與試驗(yàn)方法、試驗(yàn)
33、條件、養(yǎng)護(hù)齡期有關(guān)。見P20表1232、常用水泥的特性與應(yīng)用見P21表124三、砼的技術(shù)性能和應(yīng)用水泥 、水、砂、(細(xì)骨料)、石子是普通砼的四種基本組成材料。(一)砼組成材料的技術(shù)要求1、水泥2、細(xì)骨料砂(1)砂的粗細(xì)程度及顆粒級(jí)配(2)含泥量、泥塊含量和石粉含量(3)砂的有害物質(zhì)(4)砂的堅(jiān)固性3、粗骨料粗骨料是指粒徑大于4.75mm的巖石顆粒,砼常用的骨料有碎石和卵石。(1)顆粒級(jí)配與最大粒徑粗骨料公稱粒徑的上限稱為該粒級(jí)的最大料徑。粗骨料的最大粒徑增大,骨料的總表面積減少,包裹其表面的水泥漿量減少,可節(jié)約水泥用量。(2)強(qiáng)度與堅(jiān)固性(3)有害物質(zhì)和針、片顆粒4、砼拌合及養(yǎng)護(hù)用水5、砼外加
34、劑(1)外加劑的分類1)改善砼拌合物流變性的外加劑,如減水劑、引氣劑、泵送劑等2)調(diào)節(jié)砼凝結(jié)時(shí)間、感化性能的外加劑3)改善砼耐久性的外加劑4)改善砼其他性能的外加劑(2)常用的外加劑1)減水劑 2)早強(qiáng)劑 3)引氣劑4)緩凝劑 5)防凍劑 6)摻合劑(二)砼的技術(shù)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(包括攪拌、運(yùn)輸、澆筑、振搗和密實(shí)成型),并能獲得質(zhì)量均勻、成型密實(shí)的性能,又稱為工作性。流動(dòng)性是指砼拌合物在自重或機(jī)械振搗的作用下產(chǎn)生流動(dòng),能均勻密實(shí)地填滿模板的性能。(2)和易性的評(píng)定(3)砼拌合物流動(dòng)性的選擇砼拌合物的流動(dòng)性的選擇,是在滿足施工操作及砼成型密實(shí)的條件下盡可能選
35、用較小的坍落度,以節(jié)約水泥并獲得較高質(zhì)量的砼。砼澆筑時(shí)的坍落度選用參見表125(P25)(4)影響砼拌合物和易性的因素2、砼的強(qiáng)度(1) 立方體的抗壓強(qiáng)度( fcu)基本強(qiáng)度指標(biāo) (1)定義按照標(biāo)準(zhǔn)方法制作養(yǎng)護(hù)(溫度203、相對(duì)濕度不小于90%的潮濕空氣中養(yǎng)護(hù)28d)的邊長150mm的立方體試件,在28d齡期用標(biāo)準(zhǔn)試驗(yàn)方法(試件表面不涂潤滑劑,全截面受壓,加載速0.150.25MPa/sec)測(cè)得的抗壓強(qiáng)度(以MPa為單位)作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度,用符號(hào)fcu表示(2)砼立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值與強(qiáng)度等級(jí)按上述測(cè)的具有95%保證率的抗壓強(qiáng)度(以MPa為單位)作為混凝土的立方體抗壓強(qiáng)度,用符號(hào)(
36、 fuc,k ) 表示 混凝土強(qiáng)度從C20C80共分為14個(gè)等級(jí),中間以5MPa進(jìn)級(jí)。C50以下為普通強(qiáng)度混凝土, C50及以上為高強(qiáng)度混凝土(3) 砼的軸心抗壓強(qiáng)度 fc 1) 定義真實(shí)反映以受壓為主的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗壓強(qiáng)度,用150mm150mm600mm(多數(shù)書講是用300mm)棱柱體為標(biāo)準(zhǔn)試件測(cè)得的抗壓強(qiáng)度。 注:試件制作、養(yǎng)護(hù)和加載試驗(yàn)方法同立方體試件。 2) 軸心抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值(fck)與立方體抗壓強(qiáng)度標(biāo)準(zhǔn)值( fuc,k )的換算換算: fcu=0.88fcu,k其中:C50以下混凝土: =0.76;C55C80混凝土: =0.780.82;(4)砼(軸心)抗拉強(qiáng)度 f t(1
37、)混凝土的抗拉強(qiáng)度比抗壓強(qiáng)度小得多,為抗壓強(qiáng)度的1/101/20,隨著砼強(qiáng)度等級(jí)的提高,比值有所降低。在砼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中抗拉強(qiáng)度是確定秦代 抗裂度的重要指標(biāo)。 (2)主要測(cè)試方法 直接測(cè)試方法(見圖1-2) 試件為100mm100mm500mm的柱體,破壞時(shí)試件中部產(chǎn)生橫向裂縫,破壞截面上的平均拉應(yīng)力即為軸心抗拉強(qiáng)度ft(5)影響砼強(qiáng)度的因素有原材料及生產(chǎn)工藝方面的因素。3、砼的變形性能砼的變形主要分為:非荷載變形和荷載變形兩類。非荷載變形指物理化學(xué)因素引起的變形,包括化學(xué)收縮、碳化收縮、干濕變形等。荷載作用下的變形可分為短期荷載作用下的變形和長期荷載作用下的變形隨變。4、砼的耐久性砼不但應(yīng)具有設(shè)
38、計(jì)要求的強(qiáng)度,還應(yīng)有在所處環(huán)境及使用條件下經(jīng)久耐用的性能,即砼的耐久性。它主要包括抗?jié)B性、抗凍性、抗侵蝕性、抗碳化性及抗堿骨料反應(yīng)等性能。四、砂將及墻體材料的技術(shù)性能和應(yīng)用(一)砂漿建筑砂將是由膠凝材料、細(xì)骨料和水按一定比例配制而成,它與普通砼的主要區(qū)別是組成材料中沒有粗骨料。砂將的種類很多,根據(jù)用途不同,建筑砂漿可分為砌筑砂漿、抹面砂漿、(普通抹面砂漿、裝飾砂漿等)、特種砂漿、(防水砂漿、隔熱砂漿、耐腐蝕砂漿和吸聲砂漿等)根據(jù)所用的膠凝材料不同,建筑砂漿分為水泥砂漿、石灰砂漿、混合砂漿和聚合物砂漿等。1、砌筑砂漿的組成材料(1)膠凝材料(2)細(xì)骨料(3)水(4)外加劑2、砌筑砂漿的主要技術(shù)性
39、質(zhì)(1)流動(dòng)性(稠度)砂漿的流動(dòng)性指砂漿在自重或外力作用下流動(dòng)的性能,用稠度表示。見表126(P28)(2)保水性保水性指新拌砂漿保持其內(nèi)部水分不泌出的能力。保水性好的砂漿在存放是、運(yùn)輸和使用過程中,能很好地保持水分不致很快流失,各組分不易分離,在砌筑過程中容易鋪成均勻密實(shí)的砂漿層,能使膠凝材料正常水化,。為提高水水泥砂漿的保水性,往往入適量的石灰膏、或摻入適量的微沫劑,能明顯改善砂漿的保水性和流動(dòng)性。砂漿的保水性用砂漿分層度測(cè)量 儀測(cè)定,以分層度(mm)表示,(3)強(qiáng)度與強(qiáng)度等級(jí)砌筑砂漿按抗壓強(qiáng)度劃分為M20、M15、M10、M7.5、M5.0、M2.5等六個(gè)強(qiáng)度等級(jí)。砂漿的強(qiáng)度除受砂漿本身
40、的組成材料及配合比影響外,還與基層材料的吸水性能、施工工藝、施工及硬化時(shí)的條件等因素有關(guān)。(4)粘結(jié)力砂漿應(yīng)有足夠的粘結(jié)力,以便將塊狀材料結(jié)成為堅(jiān)固的整體。一般情況下,砂漿的抗 壓強(qiáng)度越高其粘結(jié)力越大。(5)變形性砂漿在隨荷載或溫度情況變化時(shí)容易變形,如果變形過大或不均勻,則會(huì)降低砌體質(zhì)量,引起沉陷或開裂。使用輕骨料拌制砂漿,其收縮變形比普通砂漿大。3、抹面砂漿涂抹在建筑物或構(gòu)筑物表面的砂漿統(tǒng)稱為抹面砂漿。(二)墻 體材料1、磚(1)燒結(jié)磚(2)非燒結(jié)磚(3)砌塊(1)蒸氣加氣砼砌塊(2)普通砼小型空心砌塊(3)輕骨料砼小型空心砌塊(4)粉煤灰砌塊五、建筑防水材料(一)防水卷材1、瀝青和改性瀝
41、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)剛性防水材料 (一)防水卷材:防水卷材應(yīng)具有以下特性: (1)水密性:即具有一定的抗?jié)B能力,吸水率低,浸泡后防水能力降低少;(2)大氣穩(wěn)定性好;在陽光紫外線、臭氧老化下性能持久;(3)溫度穩(wěn)定性好:高溫不流淌變形,低溫不脆斷,在一定溫度條件下,保持性能良好;(4)一定的力學(xué)性能:能承受施工及變形條件下產(chǎn)生的載荷,具有一定強(qiáng)度和伸長率;(5)施工性良好:便于施工,工藝簡(jiǎn)便;(6)污染少:對(duì)人身和環(huán)境無污染。1、瀝青防水卷材瀝青防水卷材是用原紙、纖維織物、纖維氈等胎體浸涂瀝青,表面撒布粉狀、粒狀或片狀材料制成可卷曲的片狀防水材料。
42、瀝青防水卷材一般為疊層鋪設(shè)、熱粘貼施工。 卷材名稱 特 點(diǎn) 適用范圍 施工工藝 石油瀝青紙?zhí)ビ蜌?是我國傳統(tǒng)的防水材料,目前在屋面工程中仍占主導(dǎo)地位,其低溫柔性差,防水層耐用年限較短,但價(jià)格較低 三氈四油、二氈三油疊層鋪設(shè)的屋面工程 熱瑪?shù)壑?,冷瑪?shù)壑迟N施工 玻璃布瀝青油氈 抗拉強(qiáng)度高,胎體不易腐爛,材料柔韌性好,耐久性比紙?zhí)ビ蜌痔岣咭槐兑陨?多用紙油氈的增強(qiáng)附加層和突出部位的防水層 熱瑪?shù)壑?,冷瑪?shù)壑迟N施工玻璃纖維氈瀝青油氈 有良好的耐水性、耐腐蝕性和耐久性、柔韌性也優(yōu)于紙?zhí)r青油氈常用做屋面或地下防水工程黃麻胎瀝青油氈 抗拉強(qiáng)度高,耐水性好,但胎體材料易腐爛 常用做屋面增強(qiáng)附加層 鋁箔
43、胎瀝青油氈 有很高的阻隔蒸汽的滲透能力,防水功能好,且具有一定的抗拉強(qiáng)度 與帶孔玻璃纖維氈配合或單獨(dú)使用,宜用隔汽層 熱瑪?shù)壑迟N施工2、高聚物改性瀝青防水卷材高聚物改性瀝青防水卷材是以合成高分子聚合物改性瀝青為涂蓋層,纖維織物或纖維氈為膠體,粉狀、粒狀、片狀或膜材料為覆蓋面材料制成的可卷曲片狀防水材料。它克服了傳統(tǒng)流著傷水卷材溫度穩(wěn)定性差、延伸率小的不足,具有高溫不流淌、低溫不限裂、拉伸強(qiáng)度高、延伸率較大等優(yōu)異性能,且價(jià)格適中。此類防水卷材按厚度可分2mm、3mm、4mm、5mm等規(guī)格,一般為單層鋪設(shè),也可復(fù)合使用,根據(jù)不同卷材可采用熱熔法、冷粘法和自粘法施工。 卷材名稱 特 點(diǎn) 適用范圍
44、施工工藝 SBS改性瀝青防水卷材 耐高、低溫性能有明顯提高、卷材的彈性和耐疲勞性明顯改善 單層鋪設(shè)的屋面防水工程或復(fù)合使用,適合寒冷地區(qū)和結(jié)構(gòu)變形頻繁的建筑 冷施工鋪貼或熱熔鋪貼 APP改性瀝青防水卷材具有良好的硬度、延伸性、耐熱性、耐紫外線照射及耐老化性能單層鋪設(shè),適合于紫外線輻射強(qiáng)烈及炎熱地區(qū)屋面使用 熱熔法或冷粘法鋪設(shè) PVC改性焦油防水卷材 有良好的耐熱及耐低溫性能,最低開卷溫度為18 有利在冬期施工可熱作業(yè)亦可冷施工 再生膠改性瀝青防水卷材 有一定的延伸性,且低溫柔性較好,有一定的防腐蝕能力,價(jià)格低廉,屬低檔防水卷材 變形較大或檔次較低的防水工程 熱瀝青粘貼廢橡膠粉改性瀝青防水卷材
45、比普通石油瀝青紙?zhí)ビ蜌值目估瓘?qiáng)度、低溫柔性均明顯改善 疊層使用一般屋面防水工程,宜在寒冷地區(qū)使用熱瀝青粘貼 3、合成高分子防水卷材合成高分子防水卷材是以合成橡膠、合成樹脂或它們兩者的共混體為基料,加入適量的化學(xué)助劑和填充料,經(jīng)混煉、壓延或擠出等工序加工而成的可鄭曲的片狀防水材料,其中可分為加筋增強(qiáng)型兩種。合成高分子防水卷材具有拉伸強(qiáng)度和抗撕裂強(qiáng)度高,斷裂延伸率大,耐熱性和低溫柔性好,耐腐蝕,耐老化等一系列優(yōu)異的性能,是新型高檔防水卷材。此類卷材按厚度分為1mm、1.2mm、1.5mm、2.0mm等規(guī)格,一般為單層鋪設(shè),可采用冷粘法或自粘法施工。 卷材名稱 特 點(diǎn) 適用范圍 施工工藝 三元乙丙橡
46、膠防水卷材 防水性能優(yōu)異,耐候性好,耐臭氧性、耐化學(xué)腐蝕性、彈性和抗拉強(qiáng)大,對(duì)基層變形開裂的適應(yīng)性強(qiáng),重量輕,使用溫度范圍寬,壽命長,但介格高,粘結(jié)材料尚需配套完善 防水要求較高、防水層耐用年限要求長的工業(yè)與民用建筑,單層或復(fù)合使用 冷粘法和自粘法 丁基橡膠防水卷材 有較好的耐候性、耐油性、抗拉強(qiáng)度和延伸率,耐低溫性能低于三元乙丙防水卷材 單層或復(fù)合使用要求較高的防水工程 冷粘法施工 氯化聚乙烯防水卷材 具有良好的耐候、耐臭氧、耐熱老化、耐油、耐化學(xué)腐蝕及抗撕裂的性能 單層或復(fù)合作用宜用于紫外線強(qiáng)的炎熱地區(qū) 冷粘法施工(二)、防水涂料:是一種流態(tài)或半流態(tài)的高分子物質(zhì),可用刷、噴等工藝涂布在基層
47、表面,經(jīng)溶劑或水分揮發(fā)或各組分間的化學(xué)反應(yīng),形成具有一定彈性和一定厚度的連續(xù)薄膜,使基層表面與水隔絕,起到防水、防潮作用。防水劑(廣義地說是屬于防水涂料的一類)防水劑是由化學(xué)原料配制而成的一種能起到速凝和提高水泥漿或混凝土不透水性的外加劑。按一定比例摻入水泥砂漿或混凝土中以形成防水砂漿或防水混凝土。以往使用的防水劑有氯化物金屬鹽類防水劑、金屬皂類防水劑和硅酸鈉防水劑,近年來又有有機(jī)硅建筑防水劑、無機(jī)鋁鹽防水劑、M1500水泥密封劑、V型混凝土膨脹劑和FS系列混凝土防水劑等。(三)、建筑密封材料:是能承受位移并具有高氣密性及水密性而嵌入建筑接縫中的定形和不定形的材料。定形密封材料是具有一定形狀和
48、尺寸的密封材料,如密封條帶、止水帶等;不定形密封材料通常是動(dòng)稠狀的材料,分為彈性密封材料和非彈性密封材料 (四)、剛性防水這主要是防水砂漿和砼防水六、建筑飾面石材和陶瓷的特性及應(yīng)用(一)飾面石材1、天然花崗石天然石材是從天然巖石中開采出來的。而巖石是由造巖礦物組成,建筑工程中常用巖石的造巖礦物有石英、長石、云母、方解石和白云石等,每種造巖礦物具有不同的顏色和特性。絕大多數(shù)巖石是由多種造巖礦物組成,比如花崗巖是由長石、石英、云母及某些暗色礦物組成,因此顏色多樣;而白色大理石是由方解石或白云石組成,通常呈現(xiàn)白色。由此可見,作為礦物集合體的巖石并無確定的化學(xué)成分和物理性質(zhì),即同種巖石,由于產(chǎn)地不同,
49、其礦物組成和結(jié)構(gòu)均會(huì)有差異,因而巖石的顏色、強(qiáng)度等性能也會(huì)有差異(1)天然花崗巖的性能特點(diǎn)和應(yīng)用天然花崗巖結(jié)構(gòu)致密,質(zhì)地堅(jiān)硬,抗壓強(qiáng)度高,吸水率小,耐磨性、耐腐蝕性、抗凍性好,耐久性好,耐久年限可達(dá)200年以上,經(jīng)加工后的板材呈現(xiàn)出各種斑點(diǎn)狀花紋,具有良好的裝飾性。天然花崗巖的性能指標(biāo)見下頁 表3-5。 3.2 天然裝飾石材 表3-5 天然花崗巖的性能指標(biāo) 項(xiàng)目指標(biāo)表觀密度/(kg/m3)25002700抗壓強(qiáng)度/MPa120250平均重量磨耗率/%12吸水率/%1膨脹系數(shù)/(10-6/oC)5.67.34耐用年限/年75200天然花崗巖的缺點(diǎn)主要有:一是自重大,用于房屋建筑會(huì)增加建筑物的自重
50、;二是花崗巖的硬度大,開采加工較困難;三是花崗巖質(zhì)脆,耐火性差。當(dāng)花崗巖受熱溫度超過800oC時(shí),花崗巖中的石英晶態(tài)轉(zhuǎn)變?cè)斐审w積膨脹,從而導(dǎo)致石材爆裂,失去強(qiáng)度;四是某些花崗巖含有微量放射性元素,對(duì)人體有害。 (2)天然花崗巖分類(板材的規(guī)格尺寸) 天然花崗巖板材形狀分為普型板、圓弧板和異型板三種,普型板材為正方形或長方形,異型板材為其它形狀的板材。按表面加工程度不同又分為:細(xì)面板材(亞光板,表面平整光滑)、鏡面板材(表面平整,具有鏡面光澤)和粗面板材(表面粗糙平整,具有較規(guī)則加工條紋的機(jī)刨板、錘擊板等)。常用普型花崗巖裝飾板材規(guī)格見下頁表3-6。 表3-6 常用天然花崗巖板材產(chǎn)品規(guī)格 長mm
51、寬mm厚mm長mm寬mm厚mm300300203053052030040020610305206003002061061020600600209156102090060020106776220107075020(3)天然花崗巖的分級(jí)(板材的質(zhì)量技術(shù)要求)為了確保裝飾效果,用于同一工程的天然花崗巖板材的外觀質(zhì)量和花紋應(yīng)基本一致,相同尺寸規(guī)格板材間的尺寸偏差不得明顯。但是,由于材質(zhì)和加工水平等方面的差異,花崗巖板材的外觀質(zhì)量有可能產(chǎn)生較大差別,從而造成裝飾效果和施工操作等方面的缺陷。因此,國家規(guī)定了天然花崗巖板材的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)。根據(jù)天然花崗巖建筑板材(JC/T18601-2001)的規(guī)定,天然花崗巖按
52、照尺寸允許偏差、平整度允許極限偏差、角度允許極限公差和外觀缺陷要求,分為優(yōu)等品(A)、一等品(B)、合格品(C)三個(gè)等級(jí)。天然花崗巖不同等級(jí)板材質(zhì)量技術(shù)要求見表3-7、表3-8所示。表3-7 天然花崗巖板材尺寸允許偏差要求 表3-8 天然花崗巖板材正面外觀缺陷要求 名稱規(guī)定內(nèi)容 優(yōu)等品 一等品合格品 缺棱 長度不超過10mm,寬度不超過1.2mm(長度小于5mm,寬度小于1.0mm不計(jì)),每邊每米長允許個(gè)數(shù)/個(gè) 不允許12 掉角沿板材邊長,長度不超過3mm,寬度不超過3mm(長度不超過2mm,寬度不超過2mm者不計(jì)),每塊板允許個(gè)數(shù)/個(gè) 裂紋長度不超過兩端順延至板邊總長度的1/10(長度小于2
53、0mm者不計(jì)),每塊板允許條數(shù)/條 色斑面積不超過15mm30mm(面積小于10mm10mm者不計(jì)),沒塊板允許個(gè)數(shù)/個(gè) 色線長度不超過兩端順延至板邊總長度的1/10(長度小于40mm者不計(jì)),每塊板允許條數(shù)/條23 坑窩粗面板材的正面出現(xiàn)坑窩 不明顯出現(xiàn),但不影響使用(4)天然花崗巖板材的命名天然花崗巖板材的命名順序?yàn)椋夯牧袭a(chǎn)地名稱、花紋色調(diào)特征名稱、花崗巖(G)。標(biāo)記順序?yàn)椋好⒎诸?、?guī)格尺寸、等級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。例如:用山東濟(jì)南黑色花崗巖荒料生產(chǎn)的規(guī)格尺寸為400mm600mm20mm的普型、鏡面、一等品板材,其命名和標(biāo)記如下: 命名:濟(jì)南青花崗巖標(biāo)記:濟(jì)南青(G)NPL40060020BJ
54、C205。 2、天然大理石天然大理石是石灰?guī)r或白云石經(jīng)過地殼高溫、高壓作用形成的一種變質(zhì)巖,通常為層狀結(jié)構(gòu),具有明顯的結(jié)晶和紋理,主要礦物成分為方解石和白云石,屬中硬石材。從大理石礦體開采出來的塊狀石料稱為大理石荒料,大理石荒料經(jīng)鋸切、磨光等加工后就成為大理石裝飾板材?!按罄硎笔且栽颇鲜〈罄硎械拇罄沓嵌模颇系拇罄硪允a(chǎn)大理石而馳名中外。 大理石的顏色與其組成成分有關(guān),白色含碳酸鈣和碳酸鎂,紫色含錳,黃色含鉻化物,紅褐色、紫紅色、棕黃色含錳及氧化鐵水化物。許多大理石都是由多種化學(xué)成分混雜而成,因此,大理石的顏色變化多端,紋理錯(cuò)綜復(fù)雜、深淺不一,光澤度也差異很大。質(zhì)地純正的大理石為白色,
55、俗稱漢白玉,是大理石中的珍品。如果在變質(zhì)過程中混入了其它雜質(zhì),就會(huì)出現(xiàn)各種色彩或斑紋,從而產(chǎn)生了眾多的大理石品種,如丹東綠、雪浪、秋景、艾葉青、雪花、彩云、桃紅、墨玉等。大理石斑斕的色彩和石材本身的質(zhì)地使大理石成為古今中外的高級(jí)建筑裝飾材料。 (1)天然大理石的性能特點(diǎn)和應(yīng)用天然大理石結(jié)構(gòu)致密,抗壓強(qiáng)度高,吸水率小,硬度不大,既具有良好的耐磨性,又易于加工,耐腐蝕、耐久性好,變形小,易于清潔。經(jīng)過鋸切、磨光后的板材光潔細(xì)膩,如脂如玉,紋理自然,花色品種可達(dá)上百種,裝飾效果美不勝收。淺色大理石的裝飾效果莊重而清雅,深色大理石的裝飾效果則顯得華麗而高貴。天然大理石的性能指標(biāo)見下頁表3-1。 表3-
56、1 天然大理石的性能指標(biāo) 項(xiàng)目指標(biāo)表觀密度/(kg/m3)25002700抗壓強(qiáng)度/MPa47140平均重量磨耗率/%12吸水率/%12平面允許極限偏差平板長度0.200.300.504008000.500.600.800.700.801.00角度允許極限公差平板長度0.300.400.504000.500.500.70表3-4 天然大理石板材正面外觀缺陷要求 名稱規(guī)定內(nèi)容優(yōu)等品一等品合格品 裂紋長度超過10mm的不允許條數(shù)/條012 缺棱 長度不超過8mm,寬度不超過1.5mm(長度 4mm,寬度1mm不計(jì)),每米長允許個(gè)數(shù)/個(gè) 掉角沿板材邊長順延方向,長度 3mm,寬度 3mm(長度 2m
57、m,寬度 2mm不計(jì)),每塊板允許個(gè)數(shù)/個(gè) 色斑面積不超過6cm2(面積小于2 cm2不計(jì)),每塊板允許個(gè)數(shù)/個(gè) 砂眼直徑在2mm以下不明顯 有,但不影響裝飾效果(4)天然大理石板材的命名天然大理石板材的命名順序?yàn)椋夯牧袭a(chǎn)地名稱、花紋色調(diào)特征名稱、大理石(M)。 標(biāo)記順序?yàn)椋好?、分類、?guī)格尺寸、等級(jí)、標(biāo)準(zhǔn)號(hào)。例如:北京房山白色大理石荒料生產(chǎn)的普型板材,規(guī)格尺寸為600mm600mm20mm的優(yōu)等品板材的命名和標(biāo)記如下:命名:房山漢白玉大理石標(biāo)記:房山漢白玉(M)N60060020AJC79。 3、人造飾面石材人造石材是以水泥或不飽和聚酯、樹脂為粘接劑,以天然大理石、花崗巖碎料或方解石、白云石
58、、石英砂、玻璃粉等無機(jī)礦物為骨料,加入適量的阻燃劑、穩(wěn)定劑、顏料等,經(jīng)過拌合、澆注、加壓成型、打磨拋光以及切割等工序制成的板材。人造石材的花紋圖案可以人為控制,勝過天然石材,而且具有質(zhì)量輕、強(qiáng)度高、色澤均勻、耐腐蝕、耐污染、施工方便、品種多樣、裝飾性能好等許多優(yōu)點(diǎn),是一種具有良好發(fā)展前途的裝飾材料。人造石材主要應(yīng)用于各種室內(nèi)裝飾、衛(wèi)生潔具等,還可加工成浮雕、藝術(shù)品、美術(shù)裝潢品和陳列品等。 人造石材根據(jù)生產(chǎn)所用的材料可分為以下四類:(1)樹脂型人造石材樹脂型人造石材是以不飽和聚酯、樹脂為粘接劑,將天然大理石、花崗巖、方解石石及其他無機(jī)填料按一定的比例配合,再加入固化劑、催化劑、顏料等,經(jīng)攪拌、成
59、型、拋光等工序加工而成。樹脂型人造石材光澤好,色彩鮮艷豐富,可加工性強(qiáng),裝飾效果好,是目前國內(nèi)、外主要使用的人造石材。人造大理石、人造花崗巖、微晶玻璃均屬于此類石材。 (2)水泥型人造石材水泥型人造石材是以各類水泥為膠結(jié)材料,天然大理石、花崗巖碎料等為粗骨料,砂為細(xì)骨料,經(jīng)攪拌、成型、養(yǎng)護(hù)、磨光拋光等工序制成。若在配制過程中加入色料,便可制成彩色水泥石。水泥型人造石材取材方便,價(jià)格低廉,但裝飾性較差。水磨石和各類花階磚均屬于此類石材。 (3)復(fù)合型人造石材復(fù)合型人造石材是指采用的膠結(jié)料中,既有無機(jī)膠凝材料(如水泥),又采用了有機(jī)高分子材料(樹脂)。它是先用無機(jī)膠凝材料將碎石、石粉等基料膠結(jié)成型
60、并硬化后,再將硬化體浸漬在有機(jī)單體中,使其在一定條件下聚合而成。對(duì)于板材,底層可采用性能穩(wěn)定而價(jià)格低廉的無機(jī)材料制成,面層采用聚酯和大理石粉制作。復(fù)合型人造石材的造價(jià)較低,裝飾效果好,但受溫差影響后聚酯面容易產(chǎn)生剝落和開裂。 (4)燒結(jié)型人造石材 燒結(jié)型人造石材是以長石、石英石、方解石粉和赤鐵粉及部分高嶺土混合,用泥漿法制坯,半壓干法成型后,在窯爐中高溫焙燒而成。燒結(jié)型人造石材裝飾性好,性能穩(wěn)定,但經(jīng)高溫焙燒能耗大,產(chǎn)品破碎率高,因而造價(jià)高。 2、天然大理石(1)大理石的特性(2)大理石的分類(3)大理石的分級(jí)3、人造飾面石材(二)飾面陶瓷1、釉面內(nèi)墻磚2、陶瓷墻地磚第三節(jié) 施工技術(shù)一、施工測(cè)
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