2.3.1强度

2.3.1　强度

材料在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力称为强度。当材料承受外力作用时，在材料内部相应地产生应力，且应力随着外力的增大而相应增大，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。材料破坏时，应力达到极限值，这个极限应力值就是材料的强度，也称极限强度。

强度的大小是通过试件的破坏试验而测得，根据外力作用方式的不同，材料强度有抗压强度、抗拉强度、抗弯强度及抗剪强度等，这些强度均以材料受外力破坏时单位面积上承受的力来表示。测定各种强度的材料受力示意图见图2.5。

图2.5　材料受力示意图

（1）材料的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度　材料的抗压强度、抗拉强度、抗剪强度的计算公式为：

式中　f——材料的强度，MPa；

F_max——材料能承受的最大荷载，N；

A——材料的受力截面面积，mm²。

（2）材料的抗弯强度（抗折强度）　材料的抗弯强度与试件的几何形状及加荷方式有关，对于矩形截面的条形试件，当其两支点间的跨中作用一集中荷载时，其抗弯强度按下式计算：

式中　f_m——材料的抗弯强度，MPa；

F_max——弯曲破坏时的最大荷载，N；

L——两支点间的距离，mm；

b、h——试件横截面的宽度和高度，mm。

材料的成分、结构和构造，决定了它所具备的强度。一般材料的孔隙率越大，材料强度越低。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；而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。常用建筑材料的强度约值见表2.3。

表2.3　常用建筑材料的强度约值

建筑材料常根据其强度的大小划分为若干不同的强度等级，如砂浆、混凝土、砖、砌块等常按抗压强度划分强度等级。将建筑材料划分为若干个强度等级，对掌握材料性能、合理选用材料、正确进行设计和控制工程质量等都是非常重要的。

在检测材料的强度时，由于试件的尺寸、施力速度、受力面状态、含水状态和环境温度等因素的影响，使测值产生偏差。为了使试验结果比较准确，且具有可比性，国家标准规定了各种材料强度的标准检验方法，在测定材料强度时必须严格按照规定进行。

材料强度与体积密度的比值称为比强度。比强度是衡量材料轻质高强性能的重要指标，比强度越大，材料的轻质高强性能越好。提高材料的比强度或选用比强度大的材料，对减轻结构自重、增加建筑高度、降低工程造价等具有重要意义。