奥鹏远程教育中心助学服务部 http://www.open.com.cn 五、建筑钢材的标准和选用 （一）钢结构用钢

有碳素结构钢、普通低合金钢和优质碳素结构钢等。

1、碳素结构钢

（1）牌号：碳素结构钢的牌号顺序：屈服点的字母—屈服点数值—质量等级符号—脱氧程度符号等四个部分。

例如：碳素结构钢的屈服点为235Mpa的A级沸腾钢Q235—AF。 （2）技术要求

按钢的牌号其化学成分、力学性能和工艺性能要符合规定。

应当指出，碳素结构钢的牌号越大，其屈服强度越高，抗拉强度越高，伸长率越小，冷弯特性越差。另外，含碳量增加，对于同一牌号的碳素结构钢来说，随着质量等级的提高，含硫量和含磷量逐步下降。

在选择碳素结构钢时，应根据结构的工作条件，承受荷载的类型（动载还是静载），受荷方式（直接还是间接），结构的连接方式（焊接还是非焊接）和使用温度等因素综合考虑。

2、低合金钢高强度结构

（1）刚号其顺序：屈服点的字母—屈服数值—质量等级。

例如：屈服点为345Mpa的C低合金高强度钢结构Q345C。低合金高强度结构钢的技术性能规律与碳素结构钢相同。

（2）低合金高强度结构钢与碳素结构钢相比，具有强度高，塑性和韧性好，耐磨性、耐腐蚀性和耐低温性好的优势。另外，含碳量≤0.2%的，仍具有较好的可焊性。

3、优质碳素钢

（1）刚号：以平均含碳量的万份数来表示。含锰量较高（0.70%~120%）在后面附加Mn字。如脱氧程度为沸腾钢，则在后面附加F字。

例如：含锰量较高的45号钢：45Mn

（2）技术性质：优质碳素钢技术性质主要取决于含碳量，含碳量高，强度高，但塑性和韧性低。 （二）钢筋混凝土结构用钢 1、热轧刚筋

根据强度的高低，热轧钢筋又分为不同的强度等级。随着钢筋等级的提高，屈服点提高，抗拉强度提高，伸长率降低，冷弯特性降低。

2、冷拔低碳钢丝

冷拔低碳钢由低碳的碳素结构钢热轧盘条，经冷拔制成。其技术性质见表冷拔低碳钢丝分甲级和乙级两种。甲级钢丝用作预应力筋，乙级用作于非预应力筋。

3、碳素钢丝、刻痕钢丝和钢绞线

碳素钢丝——优质碳素钢经冷拔或再经回火处理而制成钢丝，强度高、柔性好，适用于大跨度屋架，吊车梁等大型构造。

刻痕钢丝—由碳素钢经压痕轧制，并再经低温回火制成钢丝，强度高，与混凝土握裹力大，主要用于预应力钢筋混凝土结构。

钢绞线——由七根2.5mm~5.0mm的高强碳素钢丝铰捻后，消除内应力而制成，强度高，柔性好，主要用于大型屋架，薄腹梁，大跨度桥梁等预应力大跨度结构。

六、钢材的腐蚀与防护 （一）钢材的腐蚀

钢材的腐蚀的类型有化学腐蚀，电化学腐蚀及应力腐蚀。

化学腐蚀——钢材在常温和高温时发生氧化和硫化作用产生的腐蚀。与空气，水蒸汽，二氧化硫和氯气等接触产生的反应，生成疏松氧化物。其反应速度随温度，湿度提高而加速。

电化学腐蚀——由于钢材表面存在的局部电池作用产生的腐蚀。由于钢材表面与其相邻部位之间存在不同电极电位，造成电位差，而形成许多微电池，阳阴二极产生氧化还原反应，使Fe氧化而成为Fe(OH)2和Fe(OH)3使钢材腐蚀。

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应力腐蚀—— 在应力状态下腐蚀加速，在应力集中和预加应力条件下会加速原有的腐蚀过程。 （二）钢材腐蚀的防止措施

1、钢材表面涂膜层保护，隔绝腐蚀介质。

2、混凝土保护层，混凝土碱度高（PH >=12）可以阻止钢材腐蚀进行。混凝土应有一定厚度且密实。

北航《建筑材料》第三章 木材 课堂笔记

? 主要知识点掌握程度

了解木材的分类和构造；掌握木材的物理和化学性质；掌握木材的干燥、防腐及防火处理；了解木材产品 的种类和应用。

? 知识点整理

一、木材的分类和构造 （一）木材的分类

土木工程中使用的木材是由树木加工而成，树木的种类不同，木材的性质及应用也不同，因此必须了解木材的种类，才能合理的选用木材。树木共分为针叶树和阔叶树两大类。

1、针叶树：

树叶细长，成针状或鳞片状，树干直而高大，木质较软，易于加工，强度较高，表观密度较小，胀缩变形较小。主要树种有松树、柏树、杉树等。

2、阔叶树

树叶宽大，叶脉成网状，树干通直部分较短，木质重而硬，加工较困难， 膨胀变形大，有花纹。主要树种有水曲柳、栎木、榆木、樟木、黄菠萝等。

（二）木材的构造 1、宏观构造

由于木材构造的不均匀性即各向异性，观察其宏观构造时必须从三个切面即横切面、径切面、弦切面进行。 木材主要是由树皮、髓心和木质部组成。 树皮——是树的表皮，保护树木作用。

木质部——木材主要部位，包括年轮、心材、边材。年轮由春材和夏材组成。春材色浅质软，材质强度低；夏材色色深，质硬，材质强度高。

髓心——木材第一年生的部分，材质松软，强度低。

髓线——以髓心为中心，呈放射状分布，由薄壁细胞组成，是木材变形和开裂引发处。 2、微观构造

木材是由无数管状细胞紧密结合而成，除少数细胞横向排列外（形成髓线），绝大部分细胞是纵向排列的。每个细胞都由细胞壁和细胞腔组成，细胞壁由若干层细纤维组成；纤维之间纵向连接比横向连接牢固，所以木材具有各向异性；同时细胞中细胞腔和细胞间隙之间存在着大量的孔隙，决定了木材具有吸湿性较大的特点。微观构造有管胞、树脂道、导管、髓线等。

（三）木材的物理和化学性质 1、含水量

木材中所含的水分可分为自由水、吸附水和化合水等三种。

自由水——存在于细胞腔中和细胞的间隙之中的水分。自由水影响木材的表观密度，保存性，抗腐蚀性和燃烧性。

吸附水——被吸附在细胞壁内纤维间的水。吸附水影响木材的强度和体积的胀缩。 化合水——木材化学成分中的结合水。对木材的性能影响不大。 2、几种木材含水率的定义

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奥鹏远程教育中心助学服务部 http://www.open.com.cn 纤维饱和点——木材内细胞壁吸水饱和，而细胞腔及细胞间隙内无自由水时的含水率称为木材的纤维饱和点。纤维饱和点是水分对木材物理力学性能影响的转折点。木材纤维饱和点的数值，通常介于25～35%之间。

平衡含水率—— 当木材在某种介质中放置一段时间后，木材从介质中吸入的水分和放出的水分相等，即木材的含水率周围介质的湿度达到了平衡状态，此时的含水率称为平衡含水率。木材的平衡含水率随周围空气的温度及相对湿度而变化，所以各地区各季节的平衡含水率是不同的，它是木材使用时应达到的含水率。

标准含水率——为了比较木材的强度，国家标准规定的含水率为12%。

木材在纤维饱和点以内含水率的变化对变形、强度等物理力学性能影响极大，为了避免木材因为含水率大幅度变化而引起变形及制品开裂，因此木材在使用前，使用前必须使其含水率达到使用环境常年平均平衡含水率。

3、湿涨和干缩

木材具有显著的湿胀干缩特性，由于细胞壁中的吸附水蒸发使细胞壁收缩，从而引起木材的体积收缩；反之则膨胀。细胞壁越厚，胀缩变化愈大；含夏材多春材少的木材胀缩较大。

由于构造不均匀，同一木材当含水率变化时各方向变形的大小也不同，其变形为弦向最大，径向次之，纵向最小，边材大于心材。

4、强度

由于木材构造各方向不同，因此强度有明显的各向异性。

木材的强度由于外力方式不同可分为抗拉强度、抗压强度、抗弯强度和抗剪强度四种，另外受力方向与纤维方向不同可分为顺纹（作用方向与纤维方向平行）和横纹（作用方向与纤维方向垂直）两种。木材的顺纹抗压、抗拉强度均比相应的横纹强度大得多，这与木材细胞结构及细胞在木材中的排列有关。

5、影响木材强度的主要因素

木材的强度除本身组织构造因素外，还与含水率、荷载时间、温度、疵病（木节、斜纹、裂缝、腐朽及虫蛀等）、等因素有关。

1）含水率

当木材的含水率低于纤维饱和点时，水分减少，因此木材的多种强度增加。而当木材的含水率超过纤维饱和点时，含水率的变化对强度几乎无影响。同时，含水率在0%至纤维饱和点之间变化时，强度随含水率的增加而降低。

2）环境温度

环境温度升高，将使木纤维的胶凝物质处于软化状态，其强度和弹性均降低，若木材受冻时，水结冰使木材强度增大，且材质硬脆，一旦解冻，其各项强度均降低。

3）荷载时间

由于木纤维在长期荷载下蠕动产生的徐变，木材对长期荷载的抵抗能力低于短期荷载的抵抗能力。木材在长期荷载作用下不致引起破坏的最大强度，称为持久强度。一般情况下，木材的持久强度仅为短期荷载强度的50～60%。因此木材用于长期荷载作用下的木结构，必须考虑负荷时间对木材强度的影响。

4）疵病缺陷

木材在生长、采伐、加工和使用的过程中会产生一些缺陷，如木节、裂纹和虫蛀等，这些缺陷影响了木材材质的均匀性，破坏了木材的构造，从而使木材的强度降低，其中对抗拉赫抗弯强度影响最大。

（四）木材的干燥、防腐及防火处理 1、木材的干燥

木材加工和使用前，应进行干燥处理，可以提高强度，防止收缩、开裂和变形，减轻重量以及防腐防虫，从而改善木材的使用性能和寿命。干燥方法可分为自然干燥和人工干燥。

自然干燥 该方法是将锯开的板材或方材按一定的方式堆积在通风良好的场所，避免阳光的直射和雨淋，使木材中的水分自然蒸发。这种方法简单易行，不需要特殊设备，干燥后木材的质量良好。但干燥时间长，占用场地大，只能干燥到风干状态。

人工干燥 这种方法利用人工的方法排除木材中的水分，常用的方法有：水浸法、蒸材法和热炕法等。 2、木材的防腐

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奥鹏远程教育中心助学服务部 http://www.open.com.cn 木材的腐蚀是由真菌侵入所至，真菌侵入将改变木材的颜色和结构使细胞壁受到破坏，从而导致木材物理力学性能降低，使木材松软或成粉末，此即为木材的腐蚀。引起木材变质腐蚀的真菌分三种，即霉菌、变色菌和腐朽菌。霉菌只寄生于木材表面，对木材不起破坏作用；通常称为发霉。变色菌以细胞腔内淀粉、糖类等为养料，不破坏细胞壁，故对木材的破坏作用也很小。而腐蚀菌是以细胞壁物质分解为养料，进行繁殖、生长，故木材的腐蚀主要来自于腐蚀菌。

木材的腐蚀一般是由一些菌类和昆虫的侵害造成的。为了延长木材的使用寿命，对木材的防腐处理有干燥、油漆、浸渍化学防腐剂等方法。

3、木材的防火

易燃是木材最大的缺点，木材防火处理的方法有： 1）用防火浸剂对木材进行浸渍处理。

2）将防火涂料涂刷或喷洒于木材表面，待涂料固结后即构成防火保护层。 （五）木材的综合应用

木材资源缺乏，必须进行综合利用。制造人造板材是主要途径。主要的人造板材有胶合板、胶合夹心板、纤维板、刨花板、木丝板和木屑板等。

1、木材的初级产品

木材按其加工程度和用途不同，常分为：圆条、原木和锯材三种。

圆条 是指去皮（也有不去皮的）而未经加工成规定材品的木材，主要用于建筑工程的脚手架和供进一步加工等。

原木 是指除去树皮（也有不去的）和树梢并按尺寸切取的材料，有直接使用原木和加工原木之分，直接使用原木在建筑工程中用做屋架、檩条等；加工原木用于锯制普通锯材，加工胶合板等。

锯材 是指已经加工锯解成一定尺寸的的木料。凡宽度为厚度三倍以上的，称为板材，不足三倍为方材。常用的锯材按其厚度、宽度可分为薄板、中板和厚板。而方材按截面积分为小方、中方、大方、特大方；锯材有特等和普通之分；普通锯材又分为一等、二等、三等。

2、人造板材

将木材加工过程中的大量边角、碎料、刨花木屑等，经过再加工处理，制成各种人造板材，有效提高木材的利用率。人造板材是利用木材或含有一定量的纤维的其他植物作原料，采用一般物理和化学方法加工制成的。这类板材与天然木材相比，板面宽、表面平整光洁，没有节子、虫眼和各向异性等缺点，不翘曲、不开裂，经加工处理后还具有防火、防水、防腐、防酸等性能。

装饰单板（薄木）

薄片状木材，厚度为0.1—0.9mm，不能单独使用，主要用作装饰人造板材和各种木制 品的饰面层以及微薄木壁纸等。

胶合板

将原木旋切成薄片，经干燥处理后，再用粘剂按奇数层数，以各层纤维相垂直的方向粘合而成的人造板材。 纤维板

以植物纤维为主要原料，经破碎、浸泡、研磨成木浆，再加入一定的粘料，经热压成型，干燥等工艺制成的一种人造板材。按密度大小分为硬质纤维板、中密度纤维板和软质纤维板。

刨花板、木丝板和木屑板

利用刨花碎片、短小废料刨制的木丝和木屑，经干燥、拌胶结辅料、加压成型而制得的 板材。

细木工板

是一种夹心板，芯板用木板拼接而成，两面胶粘一层或二层单板经热压粘合制成。 3、木材装饰制品

主要有木质地板、木质墙壁板和顶棚板、木花格、木线条和木雕等。

北航《建筑材料》第四章 石料 课堂笔记

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