材料的强度及强度等级

(一)材料的强度

材料的强度是指材料在外力作用下不被破坏时能承受的最大应力。材料在承受外荷载作用时，内部会产生一定的应力，随着外荷载的增加，其应力也相应增大，直至材料内部质点间结合力不足以抵抗所承担的外力时，就会发生破坏，此时的极限应力值，即为该材料的强度，也称为极限强度。

根据外力作用形式的不同，建筑装饰材料的强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等，如图2－2所示。材料的这些强度都是通过静力试验来测定的，因此总称为静力强度。材料的静力强度是按照国家规定的标准试验方法，进行破坏性试验测得的。

图2－2 材料受外力作用示意图

(a)压力；(b)拉力；(c)弯曲；(d)剪切

建筑装饰材料的抗压、抗拉和抗剪强度，可按下式计算：

式中 f——材料的极限强度(抗压、抗拉、抗剪)(MPa)；

P——试件破坏时的最大荷载(N)；

A——试件的受力面积(mm)。

建筑装饰材料的抗弯强度，与试件的受力情况、截面形状及支承条件有关。对于矩形截面的条形试件，当其两个支点的中间作用为一集中荷载时，其抗弯极限强度可按式(2－14)计算；当三分点加荷时，其抗弯极限强度可按式(2－15)计算：

式中 f——材料的抗弯极限强度(MPa)；

P——试件破坏时的最大荷载(N)；

l——试件两支点间的距离(mm)；

b、h——分别为试件截面的宽度和高度(mm)。

建筑装饰材料的强度大小，主要取决于建筑装饰材料的成分、结构及构造。种类不同的建筑装饰材料，其强度也不相同；即使是同一类建筑装饰材料，由于组成、结构和构造不同，其强度也有很大差异。材料的孔隙率愈大，则其强度愈小。对于同一品种的材料，其强度与孔隙率之间存在近似直线的反比关系。

一般情况下，材料的孔隙率越大，材料的强度越低。不同种类的材料具有不同的抵抗外力的特点，如砖、石材、混凝土等非匀质材料的抗压强度较高，而抗拉强度和抗折强度却很低，因此多用于房屋的墙体、基础等承受压力的部位；如钢材为匀质的晶体材料，其抗拉强度和抗压强度都很高，适用于承受各种外力的结构和构件。建筑工程中常用建筑材料的强度如表2－2所示。

表2－2 常用建筑材料的强度值

某些具有层状或纤维状构造的材料，受力方向不同，其强度大小也不同。例如，木材的顺纹抗拉强度最大，抗弯强度次之，而横纹抗拉强度最小。此外，材料的强度还与材料的含水状态、温度以及试件的形状、尺寸、加荷速度等有关。

(二)材料的强度等级

1．材料的强度等级

大多数建筑装饰材料根据其极限强度的大小，划分成若干不同的等级，称为材料的强度等级。脆性材料主要是根据其抗压强度进行划分，如混凝土、砖、石、陶瓷等；塑性材料和韧性材料主要根据其抗拉强度进行划分，如钢材等。划分材料的强度等级，对于掌握材料性能和正确选用材料具有重要意义。

2．材料的比强度

材料的强度与其表观密度的比值，称为材料的比强度。这是衡量材料轻质高强性能的一项重要指标。普通混凝土、低碳钢、松木(顺纹)的比强度分别为0．012、0．053、0．069。比强度越大，则材料的轻质高强性能越好。选用比强度大的材料或者提高材料的比强度，对于增加建筑物的高度、减轻结构的自重、加大结构的跨度、降低工程造价等均具有重大意义。

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