钢筋混凝土结构发展综述

《混凝土结构设计原理》过程考核第一次

《钢筋混凝土结构发展综述》专题报告

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“钢筋混凝土结构发展综述”专题报告

摘要：

关键词：（3~5个）钢筋，混凝土，发展，波特兰水泥，抗拉强度

1 钢筋混凝土结构的发展阶段

1.1 什么是混凝土

1.2钢筋混凝土结构发展的四个重要阶段

2 钢筋混凝土结构的发展

2.1混凝土结构发展史

2.2 混凝土结构在我国的发展

3 体会（或总结）

1 钢筋混凝土结构的发展阶段

1.1什么是混凝土

混凝土的名词定义：以混凝土为主要材料建造的工程结构。包括素混凝土结构、钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构等。混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后坚硬如石，受压能力好，但受拉能力差，容易因受拉而断裂(图a)。为了解决这个矛盾，充分发挥混凝土的受压能力，常在混凝土受拉区域内或相应部位加入一定数量的钢筋，使两种材料粘结成一个整体，共同承受外力。这种配有钢筋的混凝土，称为钢筋混凝土(图b)。钢筋混凝土粘结锚固能力可以由四种途径得到：①钢筋与混凝土接触面上化学吸附作用力，也称胶结力。②混凝土收缩，将钢筋紧紧握固而产生摩擦力。③钢筋表面凹凸不平与混凝土之间产生的机械咬合作用，也称咬合力。④钢筋端部加弯钩、弯折或在锚固区焊短钢筋、焊角钢来提供锚固能力。

1.2钢筋混凝土结构发展的四个重要阶段

第一阶段为钢筋混凝土小构件的应用，设计计算依据弹性理论方法。1801年考格涅特发表了有关建筑原理的论著，指出了混凝土这种材料抗拉性能较差，到1850年法国的兰博特首先建造了一艘小型水泥船，并于1855年在巴黎博览会上展出。接着法国的花匠莫尼尔在1867年制作了以金属骨架作配筋的混凝土花盆并以此获得专利。后来康纳于1886年发表了第一篇关于混凝土结构的理论与设计手稿。1872年美国人沃德建造了第一幢钢筋混凝土构件的房屋。1906年特纳研制了第一个无梁平板。从此钢筋混凝土小构件已进入工程实用阶段。

第二阶段为钢筋混凝土结构与预应力混凝土结构的大量应用，设计计算依据材料的破损阶段方法。1922年英国人狄森提出了受弯构件按破损阶段的计算方法。1928年法国工程师弗来西奈发明了预应力混凝土。其后钢筋混凝土与预应力混凝土在分析、设计与施工等方面的工艺与科研迅速发展，出现了许多独特的建筑物，如美国波士顿市的Kresge大会堂，英国的1951节日穹顶，美国芝加哥市的Marina摩天大楼，湖滨大楼等建筑物。1950年苏联根据极限平衡理论制定了“塑性内力重分布计算规程”。1955年颁布了极限状态设计法，从而结束了按破损阶段的设计计算方法。

第三阶段为工业化生产构件与施工，结构体系应用范围扩大，设计计算按极限状态方法。由于二战后许多大城市百废待兴，重建任务繁重。工程中大量应用预制构件和机械化施工以加快建造速度。继苏联提出的极限状态设计法之后，1970年英国，联邦德国，加拿大，波兰相继采用此方法。并在欧洲混凝土委员会与国际预应力混凝土协会（CEB-FIP）第六届国际会议上提出了混凝土结构设计与施工建议，形成了设计思想上的国际化统一准则。

第四阶段，由于近代钢筋混凝土力学这一新的学科的科学分支逐渐形成，以统计教学为基础的结构可靠性理论已逐渐进入工程实用阶段。电算的迅速发展使复杂的数学运算成为可能。设计计算依据概率极限状态设计法。概括为计算理论趋于完善，材料强度不断提高，施工机械化程度越来越高，建筑物向大跨高层发展。

2 钢筋混凝土结构的发展

2.1混凝土结构发展史

从现代人类的工程建设史上来看，相对于砌体结构、木结构和钢、铁结构而言，混凝土结构是一种新兴结构，它的应用也不过一百多年的历史。但有的考古学者认为，水泥的起源约在公元前5—10万年，以后在公元前3000年，用熟石膏和石灰混合在一起建造了著名埃及的金字塔，这是现存的最早的混凝土结构物。其后在古希腊和罗马时代，用这种水泥建造了很多建筑物和公路。

进入近代以来，经过了J．Smeaton，J．Parker等人的试作阶段，1824年英国的烧瓦工人Joseph Aspdin调配石灰岩和粘土，首先烧成了人工的硅酸盐水泥，并取得专利，成为水泥工业的开端。以后，对如何克服混凝土抗拉强度很低这一问题进行了研究，1854年法国技师J．L．Lambot将铁丝网敛入混凝土中制成了小船，并于第二年在巴黎博览会上展出，这可以说是最早的RC制品。从此以后，Francois Conigne，Wilkinson等人改进了Lambot的制品，到1867年法国技师Joseph Monier取得了用格子状配筋制作桥面板的专利，RC工艺迅速地向前发展。1867这一年，是全世界公认为最早的RC桥架设的一年。1877年美国的Thaddeus H yatt调查了梁的力学性质，1887年德国的Konen提出了用混凝土承担压力和用钢筋承担拉力的设计方案，德国的J．Baushinger确认了混凝土中的钢筋不受锈蚀等问题，于是RC结构又有了新的发展。

总而言之，混凝土结构是在19世纪中期开始得到应用的，由于当时水泥和混凝土的质量都很差，同时设计计算理论尚未建立，所以发展比较缓慢。直到19世纪末以后，随着生产的发展，以及试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进，这一技术才得到了较快的发展。目前已成为现代工程建设中应用最广泛的建筑材料之一。

在工程应用方面，混凝土结构最初仅在最简单的结构物如拱、板等中使用。随着水泥和钢材工业的发展。混凝土和钢材的质量不断改进、强度逐步提高。例如在美国20世纪60年代使用的混凝土抗压强度平均为28N/mm2，20世纪70年代提高到42 N/mm2 ，近年来一些特殊需要的结构混凝土抗压强度可达80—100 N/mm2，而实验室做出的抗压强度最高已达266 N/mm2。前苏联20世纪70年代使用钢材平均屈服强度为380 MPa，20世纪80年代提高到420 N/mm2；美国在20世纪70年代钢材平均屈服强度已达420 N/mm2。预应力钢筋所用强度则更高。这些均为进一步扩大钢筋混凝土的应用范围创造了条件，特别是自20世纪70年代以来，很多国家巳把高强度钢筋和高强度混凝土用于大跨、重型、高层结构中，在减轻自重、节约钢材上取得了良好的效果。

为改善钢筋混凝土自重大的缺点，世界各国已经大力研究发展了各种轻质混凝土(由胶结料、多孔粗骨科、多孔或密实的细骨科与水拌制而成)，其干容重一般不大于