钢筋混凝土结构工程论文

钢筋混凝土结构工程

牛开亮

(中国矿业大学江苏省徐州市621110)

摘要：本文从钢筋混凝土工程的发展历史阶段、使用现状等展现钢筋混凝土的

良好前景和对社会的重要性，在此基础上，分项对钢筋工程和混凝土工程进行简单介绍，并阐述钢筋混凝土在建筑施工过程中的一些主要施工要点和施工工艺，同时阐述部分钢筋混凝土在施工过程中遇到的主要问题和应对的解决措施。

关键字：钢筋工程混凝土工程钢筋混凝土施工

引言：随着人们对钢筋混凝土工程的深入研究，钢筋混凝土结构工程在土木工程发展领域得到了更广泛的应用。普通钢筋混凝土、预应力钢筋混凝土、钢和混凝土的组合结构在应用进一步拓展了混凝土的使用范围。根据美国混凝土学会预言，在混凝土的性能将获得显著提高，把混凝土的拉、压强度比从目前的1/10提到1/2，并且具有早强、收缩徐变小的特性；未来将会建造高度600米-900米的钢筋混凝土建筑，跨度达到500-600米的钢筋混凝土桥梁，以及钢筋混凝土海上浮动城市，海底城市，地下城市等。

一、概述

（一）综合叙述

钢筋混凝土从19世纪开始采用以来，至今仅有一百多年的历史，虽然与砌体结构，钢结构，木结构相比历史不长，但由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，结构理论施工技术的进步使其发展极为迅速。如今，钢筋混凝土结构已成为目前应用较广的结构形式之一。

随着我国经济建设的飞速发展和人民生活水平的提高，对建筑结构的安全要求也越来越高。

钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料结合成整体共同受力的工程结构。承重的主要构件是用钢筋混凝土建造的。包括薄壳结构、大模板现浇结构及使用滑模、升板等建造的钢筋混凝土结构的建筑物。钢筋承受拉力，混凝土承受压力。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。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。

钢筋混凝土结构的优点：1.取材容易：混凝土所用的砂、石一般易于就地取材。另外，还可有效利用矿渣、粉煤灰等工业废料。2. 合理用材：钢筋混凝土结构合理地发挥了钢筋和混凝土两种材料的性能，与钢结构相比，可以降低造价。

3. 耐久性：密实的混凝土有较高的强度，同时由于钢筋被混凝土包裹，不易锈蚀，维修费用也很少，所以钢筋混凝土结构的耐久性比较好。

4. 耐火性：混凝土包裹在钢筋外面，火灾时钢筋不会很快达到软化温度而导致结构整体破坏。与裸露的木结构、钢结构相比耐火性要好。

5. 可模性：根据需要，可以较容易地浇筑成各种形状和尺寸的钢筋混凝土结构。

6. 整体性：整浇或装配整体式钢筋混凝土结构有很好的整体性，有利于抗震、抵抗振动和爆炸冲击波。缺点：1.自重大。钢筋混凝土的重力密度约为25kN/m^3，比砌体和木材的重度都大。尽管比钢材的重度小，但结构的截面尺寸较大，因而其自重远远超过相同跨度或高度的钢结构的重量。2.抗裂性差。如前所述，混凝土的抗拉强度非常低，因此，普通钢筋混凝土结构经常带裂缝工作。尽管裂缝的存在并不一定意味着结构发生破坏，但是它影响结构的耐久性和美观。当裂缝数量较多和开展较宽时，还将给人造成一种不安全感。3.性质脆。混凝土的脆性随混凝土强度等级的提高而加

（二）发展历程

混凝土结构与砌体结构、钢结构、木结构相比，历史不长，但自19世纪中叶开始使用后，由于混凝土和钢筋材料性能的不断改进，结构理论施工技术的进步使钢筋混凝土结构得到迅速发展，目前已经广泛应用于工业和民用建筑、桥梁、隧道、矿井以及水利、海港等土木工程领域。建筑用混凝土的发展简史可以追溯到古希腊、罗马时代，甚至可能在更早的古代文明中已经使用了混凝土及其胶结材料。但直到1824年波特兰水泥的发明才为混凝土的大量使用开创了新纪元。至今仅有160多年的历史。它的发展大致经历了四个不同的阶段。

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。（三）应用前景

近年来，随着高层建筑的发展，高强度混凝土的应用成为发展钢筋混凝土结构的重要途径，提高混凝土的性能是当今混凝土技术发展的主要方向之一。与传统的混凝土相比，高性能高强度混凝土在配比上的有许多优点，如强度高，变形小，使用与大跨重载高耸结构；耐久性和抗渗，抗冻性好，能承受恶劣的环境条件考验，使用寿命长；能减小截面尺寸，大大降低结构自重和提高结构刚度；能缩短加载龄期，并承受大的预应力，且预应力损失小。混凝土的需用量越来越大，相应的资源耗用也越来越大，给环境造成的负担也越来越大。因此，如何解决现代化建设高速发展与钢筋混凝土工业对环境污染的矛盾的主要方法就是提高混凝土的耐久性和节约资源。而高性能混凝土具备这种特点，也是现代社会发展的必然产物，符合国家的可持续性反展。据统计，我国每年建筑用钢量占钢材消耗总量的50％以上，混凝土用量约15亿立方米。如果能够将目前使用的钢筋和混凝土提高一个强度等级，则可以获得明显的经济效益和社会效益，具有广阔的前景。

钢筋工程技术方面的发展极为迅速，如新III级钢将成为普通结构主导性受力钢筋；低松弛高强钢绞线将成为预应力结构的主导性受力钢筋；冷轧带肋钢筋的发展；钢筋焊接网和粗直径钢筋连接技术。在此主要讨论冷轧带肋钢筋的技术性能。冷轧带肋钢筋是我国自20世纪80年代后期引进的技术，是冷拔低碳钢丝的更新换代产品，在现浇混凝土结构中可代换I级钢筋，以节约钢材，是同类冷加工钢材中较好的一种。有以下几种有点：一，钢材强度高，可节约建筑钢材和降低工程造价；二，冷轧带肋钢筋与混凝土之间的粘结锚固性能良好；三，伸长率较同类的冷加工钢材大。冷轧带肋钢筋的生产和应用在我国有着广阔的前景。其强度高，韧性好，工业化程度高，经济效益好，与其它热轧活冷拔的钢筋相比有其突出的优点和明显的社会效益和可观的经济效益，积极推广和正确的引导，就能最大程度的满足经济建设的需要。

钢筋混凝土技术发展的最初动力是市场技术的最终检验也来自市场在中国经济强劲的发展潮流中钢筋混凝土新技术层出不穷但每一项技术的成功发展必须经过市场的检验来自市场服务于市场接受市场的检验这将是技术发展的必由之路。相信在这之后，钢筋混凝土发展前景将更为广阔。

与施工建议，形成了设计思想上的国际化统一准则。

钢筋混凝土结构在土木工程中的应用范围极广，各种工程结构都可采用钢筋混凝土建造。钢筋混凝土结构在原子能工程、海洋工程和机械制造业的一些特殊场合，如反应堆压力容器、海洋平台、巨型运油船、大吨位水压机机架等，均得到十分有效的应用，解决了钢结构所难于解决的技术问题。我国在铁路、公路、城市的立交桥、高架桥、地铁隧道以及水利港口等交通工程中用钢筋混凝土建造的水闸、水电站、船坞和码头已是星罗棋布。目前在中国，钢筋混凝土为应用最多的一种结构形式，占总数的绝大多数，同时也是世界上使用钢筋混凝土结构最多的地区。据发改委相关数据显示，该地区其主要原材料水泥产量已于2005达到10.60亿