材料強度

根據外力作用方式不同，材料會受到抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度、抗彎強度等。受力如下圖《四種強度的受力情況》所示：

材料強度是通過靜力試驗來測定的，通過標準試件的標準試驗方法測得的。

1.材料的抗壓、抗拉、抗剪強度

材料的抗壓、抗拉、抗剪強度的計算式為：f=

式中：f——材料強度，MPa；

F——材料破壞時的最大荷載，N；

A——試件的受力面積，mm²。

2.材料的抗彎( 折)強度

材料的抗彎強度與試件受力情況、截面形狀及支撐條件有關。一般試驗方法是將矩形截面的條形試件放在兩支點上，中間作用一集中荷載，則抗彎強度計算式為：

式中：f——材料的抗彎(折)強度，MPa；

F——材料破壞時的最大荷載，N；

L——試件兩支點間的距離，mm；

b——試件截面的寬度，mm ；

h——試件截面的高度，mm。 ^[1] 

材料強度研究的是結構內部力的分佈，包括組織結構、結構在載荷下如何變形和如何失效等。弄清這些力的作用及其分佈可以讓工程師們經濟、安全地設計和測量載荷梁、軸和柱體結構等。主要涉及材料應力、應變、彈性模量、拉伸試驗、慣性矩以及金屬的疲勞。

強度等級是材料按強度分級，建築材料常按其強度值的大小劃分為若干等級或牌號。脆性材料按抗壓強度劃分，鋼材按屈服強度劃分。如燒結普通磚按抗壓強度分為MU10等5個強度等級；硅酸鹽水泥按抗胝和抗折強度分為42.5等6個強度等級；普通混凝土按抗壓強度分為C15等14個強度等級；碳素結構鋼按屈服強度分為Q235等4個牌號。

建築材料按強度劃分等級或牌號，對生產者和使用者均有重要的意義，它可使生產者在生產中控制產品質量時有據可依，從而確保產品的質量。對使用者而言，則有利於掌握材料的性能指標，便於合理選用材料、正確進行設計和控制工程施工質量。

強度和強度等級的區別與聯繫：強度指的是材料的極限值，是唯一的實測值；強度等級是人為規定的強度範圍；強度等級的確定必須以其極限強度值為依據，每一強度等級則包含一定範圍內的強度值。 ^[1] 

由試驗得知，同一材料的不同試樣測得的失效應力並非一個定值，而是在某一個範圍內變化。其數值具有隨機性。隨機變量的統計參數有平均值、標準差(或變異係數)、最大值、最小值、極差等。建築結構設計規範取具有95%保證率的失效應力作為材料強度標準值，用f_k表示，它等於材料強度平均值減去1.645倍標準差。95%保證率的意思就是任意抽樣檢驗一批材料．實測強度不低於f_k的概率為95%，用户承擔的風險只有5%(即材料強度達不到f_k的概率為5%)。 ^[2] 

將材料強度標準值f_k除以材料分項係數γ_M作為材料強度設計值f。建築結構設計中，材料分項係數γ_M對於混凝土取1.4，HRB400級及以下的普通鋼筋取1.1、HRB500級鋼筋取1.15，砌體取1.6，碳素結構鋼取1.087，高強度低合金結構鋼取1.111。在橋樑結構設計中，因其設計的可靠度高於建築結構，所以，其材料分項係數的取值要大一些，混凝土取1.45，普通鋼筋取1.2。各種材料的強度設計值，可網上查閲。 ^[2]