建筑材料論文

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Theapplicationofconstructionalmaterial

建筑材料的應用

Theavailabilityofsuitablestructuralmaterialsisoneof

theprincipallimitationsontheaccomplishmentofan

uildersdepended

almostexclusivelyonwood,stone,brick,andconcrete.

Althoughironhadbeenudbyhumansatleastsincethe

buildingoftheEgyptianpyramids,uofitasastructural

materialwaslimitedbecauofthedifficultiesofsmeltingitin

eindustrialrevolution,however,came

boththeneedforironasastructuralmaterialandthe

capabilityofsmeltingitinquantity.

JohnSmeaton,anEnglishcivilengineer,wasthefirstto

ucastironextensivelyasastructuralmaterialinthe

1841,malleableironwas

developedasamorereliablematerialandwaswidelyud.

Whereasmalleableironwassuperiortocastiron,therewere

stilltoomanystructuralfailuresandtherewasaneedfora

astheanswertothis

entionoftheBesmerconverterin1856and

thesubquentdevelopmentoftheSiemens-Martin

open-hearthprocessformakingsteelmadeitpossibleto

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producestructuralsteelatcompetitivepricesandtriggered

thetremendousdevelopmentsandaccomplishmentsinthe

uo做肉丸子怎么做 fstructuralsteeloverthenexthundredyears.

Themostriousdisadvantageofsteelisthatitoxidizes

easilyandmustbeprotectedbypaintorsomeothersuitable

eelisudinanenclosurewhereafirecould

occur,thesteelmembersmustbeencadinasuitable

fire-resistantenclosuresuchasmasonry,ly,

steelmemberswillnotfailinabrittlemannerunlessan

unfortunatecombinationofmetallurgicalcomposition,low

temperature,andbi-ortriaxialstresxists.

Structuralaluminumisstillnotwidelyudincivil

engineeringstructures,thoughitsuissteadilyincreasing.

Byaproperlectionofthealuminumalloyanditsheat

treat貼對聯怎么貼 ment,awidevarietyofstrengthcharacteristicsmaybe

thealloyxhibitstress-strain

characteristicssimilarthoofstructuralsteel,exceptthatthe

modulusofelasticityfortheinitiallinearlyelasticportionis

about10,000,000psi(700,000kgf/cm*cm)oraboutone-third

essandresistancetooxidationare,of

cour,eits

propertiesareverynsitivetoitsheattreatment,caremust

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l

techniqueshavebeendevelopedforprefabricatingaluminum

subasmbliesthatcanbereadilyerectedandboltedtogether

inthefieldtoformanumberofbeautifulandwell-designed

neralprocedureofprefabrication

andheldasmblybyboltingemstobethemostpromising

wayofutilizingstructuralaluminum.

Reinforcedandprestessconcretesharewithstructural

lcementconcreteshavebeenudfor

concreteconstructiondatesfromthe

middleofthenineteenthcentury,thoughartificialPortland

cementwaspatentedbyAspidin,anEnglishman,about

ghveralbuilde臉燙發紅是怎么回事 rsandengineerxperimented

withtheuofsteel-reinforcedconcreteinthelasthalfofthe

nineteenthcentury,itsdominantuasabuildingmaterial

t

fiftyyearshaveentherapidandvigorousdevelopmentof

prestresdconcretedesignandconstruction,foundedlargely

onearlyworkbyFreyssinetinFranceandMagnelinBelgium.

Plain(unreinforced)concretenotonlyisaheterogeneous

materialbutalsohasoneveryriousdefectasastructural

material,namely,itsverylimitedtensilestrength,whichis

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onlyistensilefailureinconcreteofabrittletype,but

likewicompressionfailureoccursinarelativelybrittle

fashionwithoutbeingprecededbytheforewarningoflarge

deformations.(Ofcour,inreinforced-concreteconstruction,

ductilebehaviorcanbeobtainedbyproperlectionand

arrangementofthereinforcement.)Unlesspropercareisud

inthelectionofaggregatesandinthemixingandplacingof

concrete,frostactioncancauriousdamagetoconcrete

tecreepsunderlong-termloadingtoa

degreethatmustbeconsideredcarefullyinlectingthe

thecuringprocessandits

earlylife,concreteshrinksasignificantamount,whichtoa

degreecanbecontrolledbyproperlyproportioningthemixand

utilizingsuitableconstructiontechniques.

Withallthepotentiallyriousdisadvantages,engineers

havelearnedtodesignandbuildbeautiful,durable,and

economicalreinforced-concretestructuresforpracticallyall

sbeen

accomplishedbycarefullectionofthedesigndimensions

andthearrangementofthesteelreinforcement,development

ofpropercements,lectionofproperaggregatesandmix

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proportions,carefulcontrolofmixing,placing中秋節風俗習慣 ,andcuring

techniquesandimaginativedevelopmentofconstruction

methods,equipmentandprocedures.

Theversatilityofconcrete,thewideavailabilityofits

componentmaterials,theuniqueeaofshapingitsformto

meetstrengthandfunctionalrequirements,togetherwiththe

excitingpotentialoffurtherimprovementsanddevelopmentof

notonlythenewerprestresdandprecastconcrete

constructionbutalsotheconventionalreinforcedconcrete

construction,combinetomakeconcreteastrongcompetitorof

othermaterialsinaverylargefractionofstructures.

Inmoderntimes,withtheincreaduofsteeland

reinforced-concreteconstruction,woodhasbeenrelegated

largelytoaccessoryuduringconstruction,touin

temporaryandcondarystructures,andtouforcondary

technologyin

thelastsixtyyearshasrevitalizedwoodasastructural

material,however,bydevelopingvastlyimprovedtimber

connectors,varioustreatmentstoincreathedurabilityof

wood,andlaminatedwoodmadeofthinlayersbonded

togetherwithsyntheticgluesusingrevolutionarygluing

dwithesntiallynondirectionalstrength

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propertiesisthemostwidelyudlaminatedwood,but

techniqueshavealsobeendevelopedforbuildinglarge

laminatedwoodmembersthatforcertainstructuresare

competitivewithconcreteandsteel.

Materialswithfuturepossibilitiesaretheengineering

plasticsandtheexoticmetalsandtheiralloys,suchas

beryllium,tungsten,tantalum,titanium,molybdenum,

chromium,vanadium,remany

differentplasticsavailable,andthemechanicalproperties

exhibitedbythisgroupofmaterialsvaryoverawiderangethat

encompasstherangeofpropertiesavailableamongthe

many

specificdesignapplicationsitispossibletolectasuit山楂糕 able

encewiththe

llyspeaking,

however,

aspectofdesignisthereforeamajorconsiderationintheu

hemost

promisingpotentialudofplasticsisforpaneland讀書心得體會 shell-type

tedorsandwichpanelshavebeenud

insuchstructureswithencouragingresultsthatindicatean

increaduinthistypeofconstructioninthefuture.

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Anothermaterialsdevelopmentwithinteresting

possibilitiesisthatofcompositesconsistingofamatrix

gh

glass-fiber-reinforcedcompositeswithaglassorplasticmatrix

havebeenudforyears,theyappeartohavemuchbroader

possibilitiesforalargevarietyofcondarystructural

-reinforcedconcreteisanothercomposite

lexperimental

applicationsarebeingobrvedunderrviceconditions.

Experimentshavebeenconductedwithbothsteelandglass

fibers,butmostoftherviceexperiencehasbeenwithsteel

fibers.

建筑材料的應用

適當有效的建筑材料是限制富有經驗的結構工程師成就的主要原

因之一。早期的建筑者幾乎都只使用木材，石頭，磚塊與混凝土。盡

管鑄鐵在修建埃及的金字塔中已被人們使用,但是把它作為建筑材料

卻由于大量熔煉它比較困難而被限制。藉由產業革命，然而，受到把

鑄鐵作為建筑材料與在大量融煉它的能力的兩者對其雙重需要的影

響。

JohnSmeaton，一個英國土木工程師,在十八的世紀中時，是

第一廣泛地使用鑄鐵作為建筑材料的。在1841之后，可鍛金屬被發

展成更可靠的材料并且廣泛地被應用。盡管可鍛金屬優于鑄鐵,但仍有

很多結構破壞從而需要有更可靠的材料。鋼便是這一需要的答案。

1856年的貝色麥轉轉爐煉鋼法與后來發展的馬丁平爐煉鋼法的發明

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使以競爭的價格形成了生產建筑用鋼并且興起了建筑用鋼在下個百年

的快速發展。

鋼的最嚴重缺點是它容易被氧化而需要被油漆或一些其他的適當

涂料保護。當鋼被用于可能發生火災環境時,鋼應該包圍在一些耐火

的材料中,例如石料或混凝土。通常，鋼的組合結構不易被壓碎除非

是在冶金成分不好，低溫的不利組合,或空間壓力存在的情況下。

建筑用鋁仍然不廣泛被在土木工程結構中用,雖然它的使用正在

穩定地增加。藉著鋁合金作為一個適當的選擇與對其進行熱處理,可獲

得各式各樣的強度特性。一些合金所展現的抗壓強度特性相似于鋼,

除線形彈性模量大約是7,000,000牛/平方厘米，相當于剛的三分之

一。質量輕與耐氧化是鋁的兩個主要優點。因為它的特性對熱處理是

非常敏感的,當鉚接或焊接鋁的時候，一定要小心仔細。一些技術已為

制造預制鋁組合配件及形成若干的美麗的設計良好的外型結構的鋁制

結構而發展起來。組合房屋配件制造的一般程序藉由螺栓連接，這似

乎是利用建筑用鋁的最有前途的方法。

加強與預應力混凝土是主要的建筑材料。天然的水泥混凝土已經

被使用長達數世紀之久。現代的混凝土建筑興起于十九防震演練方案 世紀中葉,盡管

人造水泥被Aspidin，一個英國人于1825年申請了專利.雖然一些

建筑者與工程師在十九世紀后期用鋼筋混凝土作實驗,但作為一種建

筑材料它占統治地位是在二十世紀初期。后五十年鋼筋混凝土結構設

計與建筑得到迅速發展,早期在法國的Freyssinet與比利時的

Magnel被大量使用。

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素混凝土作為建筑材料有一個非常嚴重的缺點：就是它的抗拉強

度非常有限,只是它的抗壓強度的十分之一。素混凝土不僅受拉破壞

是脆性破壞，而且受壓破壞也是在沒有多大變形預兆的情況下發生的

準脆性破壞。(當然,在鋼筋混凝土建筑中,可以得到適當的延性)。只有

進行適當的養護與合理的選擇并且摻加適當的混合天加劑,否則霜凍

破壞能嚴重的損害混凝土。在長期荷載作用下混凝土在選擇設計受壓

情況方面要仔細考慮。在硬化的時候與它的早期養護下,混凝土收縮占

主要地位,因此需要添加適當地比例的添加劑而且用適當的建筑技術

來控制。

藉由所有的這些可能的嚴重缺點，工程師已經試著為各種實際結

構設計建立美麗的，持久的，與經濟的鋼筋混凝土結構。這是藉著設

計尺寸與鋼筋排列安排的謹慎選擇，與適當的水泥的發展已經趨于同

步,適當添加劑混合比例,混合配置,而且養護技術與建筑方法，儀器

的快速發展。

混凝土具有多種用途，其組成材料廣泛可取，并且能非常方便地

澆制成滿足強度及功能要求的形狀，同時，隨著新型預應力混凝土、

預制混凝土以及普通混凝土施工方法令人興奮的進一步改善與發展的

潛力，這些因素綜合起來使得混凝土在絕大多數結構中有著比其他材

料更大的競爭力。

在現代,藉由鋼與加強鋼筋的使用量在建筑結構中的增加,木材在

建筑期間主要地已經被撤離到附屬的、暫時的與次要的結構中使用,成

為建筑材料的次要成員。然而,現代的技術在最后六十年中已經有使

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木材作為建筑材料恢復生氣的跡象,藉由大量的改良了木材的加工方

法,各種不同的處理方法增加了木材的耐久性,而且疊片山西大院 木材連同使用

黏結技術的革命使得木材的性能有了更好的保證。各向同性的膠合板

是最廣泛使用的壓層膠合板，隨著技術的發展，壓層膠合板已經發展

成為特定的結構材料并對混凝土與鋼造成了強大的競爭力。

將來可能發展的材料是工程塑料與稀有金屬及他們的合金,如鈹，

鎢，鉭，鈦，鉬，鉻，釩與鈮。有許多不同的塑料可以用鐲子怎么看真假 ，而且這些

材料所展現的力學性能在很大的范圍內改變。在如此許多的特性中我

比較設計方案選擇適當的可能的塑料材料是可能的。對塑料的使用受

經驗的限制。一般而言，塑料一定要與空氣隔離。設計的這一個方面

要求主要是對塑料結構元素在使用中的考慮。塑料被應用的最有希望

的潛能之一是嵌板與貝殼型結構。疊片或夾心嵌板已經被用于此種結

構以鼓勵未來建筑大量應用這一個類型材料。

另一種引起注意的材料由纖維或像粒子的膠結加筋的微粒組成的

合成物材料正在開發。雖然一種由玻璃或塑料膠結材料組成的玻璃纖

維加筋合成物已經被用長達數年之久,但是他們很可能退落為次要的

結構材料。加筋混凝土是另一個積極地被學習而且發展的混合料。一

些實驗正在工作情況下進行。實驗主要內容為鋼與玻璃纖維，但是大

部份的使用經驗在鋼纖維方面比較先進。