建筑材料的力学性质是指材料在外力作用下，抵抗破坏的能力和变形方面的性质。它对保证建筑物最基本的安全性至关重要。一栋建筑的安全性主要由结构设计和结构材料的性能来保证，作为设计人员，在进行设计选材时，要特别关注结构材料的力学性质。各种材料的强度差别较大，将建筑材料划分为若干强度等级后，更便于建筑工程技术人员掌握材料的性质、合理选用材料、正确进行设计和施工以及控制工程质量。......
2023-10-10
建筑材料的基本力学性质
【摘要】：表13材料的比强度1.3.2弹性与塑性材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复到原始形状的性质，称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。
1.3.1 材料的强度和比强度
1） 材料的强度
材料受到外力、荷载、变形限制、温度等作用时，都可使其内部产生应力。材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力，称为材料的强度。外力增加，应力相应增大，直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所作用的外力时，材料即发生破坏。此时的极限应力值，就是材料的强度，也称为极限强度。
根据受力方式的不同，材料的强度可分为抗压强度、抗拉强度、抗弯强度（或抗折强度）及抗剪强度，见图1
4。
图1-4 材料受外力作用示意图
材料的抗压、抗拉、抗剪强度可直接按下式计算：
f＝
（1
16）
式中:f——材料的抗压、抗拉或抗剪强度（MPa）；
F——材料破坏时的最大允许荷载（N）；
A——受力截面面积（mm2）。
材料的抗弯强度计算与加载方式有关。将抗弯试件放在两支点上，当外力为作用在试件中心的集中荷载，且试件截面为矩形时，抗弯强度（也称抗折强度）可用下式计算：
f=
（1
17）
当外力为作用在跨距的三分点上加两个相等的集中荷载，抗弯强度按下式计算：
f=
（1
18）
式中：f——抗弯强度（MPa）；
F——弯曲破坏时的最大荷载（N）；
L——两支点间的距离（mm）；
b、h——试件横截面的宽和高（mm）。(www.chuimin.cn)
材料的强度与其组成及结构有关，即使材料的组成相同，其构造不同，强度也不一样。对于同一品种的材料，其强度随孔隙率及其孔隙特征的不同有很大差异。一般来说，材料的孔隙率越大，强度越低。此外，还与试验条件等多种因素有关，如试件的形状、尺寸、表面状态、试验温度、材料含水程度及加荷速度等对材料强度值的测试结果都产生较大的影响。
大部分建筑材料通常按其强度的大小划分为若干等级，即材料的强度等级。将建筑材料划分为若干强度等级，对掌握材料性质、合理选用材料、正确进行设计和控制工程质量都是非常重要的。
2） 比强度
比强度是指材料的强度与其表观密度的比值，它反映了材料轻质高强的性能。其数值越大，表明材料轻质高强的性能越显著。这对于建筑物保证强度、减小自重、向空间发展及节约材料具有重要的实际意义。表1
3列出了各种材料的比强度值。
表1
3 材料的比强度
1.3.2 弹性与塑性
材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，能完全恢复到原始形状的性质，称为弹性，这种可恢复的变形称弹性变形。
材料在外力作用下产生变形，当外力去除后，有一部分变形不能恢复，这种性质称为材料的塑性，这种不可恢复的变形称为塑性变形。
弹性变形为可逆变形，其数值大小与外力成正比，其比例系数称为弹性模量，用E表示。材料在弹性变形范围内，弹性模量为常数，按下式计算：
E=
（1
19）
式中：E——材料的弹性模量（MPa）；
σ——材料所受的应力（MPa）；
ε——材料在应力作用下产生的应变，无量纲。
弹性模量是衡量材料抵抗变形能力的一个指标，是结构设计的重要参数。弹性模量愈大，材料愈不易变形，说明材料的刚度也越大。塑性变形为不可逆变形。
实际上，单纯的弹性材料是没有的，大多数材料在受力不大的情况下表现为弹性，受力超过一定限度后则表现为塑性，所以可称之为弹塑性材料。
1.3.3 脆性与韧性
材料受外力作用达一定值时，不发生明显的塑性变形而突然破坏的性质称为脆性。混凝土、玻璃、砖、石及陶瓷等均属于脆性材料，它们抵抗冲击作用的能力差，但是抗压强度较高。
材料在冲击或振动荷载作用下能吸收较大的能量，同时产生较大的变形而不破坏的性质称为韧性。木材、钢材中的低碳钢、低合金钢均属于韧性材料，可用于受震动、冲击荷载作用的厂房、铁路、桥梁等。
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