淺談鋼筋混凝土結構在我國的發展現狀如何?

2021年7月20日
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?摘要:鋼筋混凝土的發明出現在近代,通常為人認為發明于1848年。1868年一個法國園丁, 獲得了包括鋼筋混凝土花盆,以及緊隨其后應用于公路護欄的鋼筋混凝土梁柱的專利。1872年,世界第一座鋼筋混凝土結構的建筑在美國紐約落成,人類建筑史上一個嶄新的紀元從此開始,鋼筋混凝土結構在1900年之后在工程界方得到了大規模的使用。1928年,一種新型鋼筋混凝土結構形式預應力鋼筋混凝土出現,并于二次世界大戰后亦被廣泛地應用于工程實踐。鋼筋混凝土的發明以及19世紀中葉鋼材在建筑業中的應用使高層建筑與大跨度橋梁的建造成為可能。

關鍵詞:鋼筋混凝土、結構、發展、現狀

正文:

1、鋼筋混凝土發展經歷階段

混凝土結構與砌體結構、鋼結構、木結構相比,歷史不長,但自19世紀中葉開始使用后,由于混凝土和鋼筋材料性能的不斷改進,結構理論施工技術的進步使鋼筋混凝土結構得到迅速發展,目前已經廣泛應用于工業和民用建筑、橋梁、隧道、礦井以及水利、海港等土木工程領域。建筑用混凝土的發展簡史可以追溯到古希臘、羅馬時代,甚至可能在更早的古代文明中已經使用了混凝土及其膠結材料。但直到1824年波特蘭水泥的發明才為混凝土的大量使用開創了新紀元。至今僅有160多年的歷史。它的發展大致經歷了四個不同的階段。

第一階段為鋼筋混凝土小構件的應用,設計計算依據彈性理論方法。1801年考格涅特發表了有關建筑原理的論著,指出了混凝土這種材料抗拉性能較差,到1850年法國的蘭博特首先建造了一艘小型水泥船,并于1855年在巴黎博覽會上展出。接著法國的花匠莫尼爾在1867年制作了以金屬骨架作配筋的混凝土花盆并以此獲得專利。后來康納于1886年發表了第一篇關于混凝土結構的理論與設計手稿。1872年美國人沃德建造了第一幢鋼筋混凝土構件的房屋。1906年特納研制了第一個無梁平板。從此鋼筋混凝土小構件已進入工程實用階段。

第二階段為鋼筋混凝土結構與預應力混凝土結構的大量應用,設計計算依據材料的破損階段方法。1922年英國人狄森提出了受彎構件按破損階段的計算方法。1928年法國工程師弗來西奈發明了預應力混凝土。其后鋼筋混凝土與預應力混凝土在分析、設計與施工等方面的工藝與科研迅速發展,出現了許多獨特的建筑物,如美國波士頓市的Kresge大會堂,英國的1951節日穹頂,美國芝加哥市的Marina摩天大樓,湖濱大樓等建筑物。1950年蘇聯根據極限平衡理論制定了“塑性內力重分布計算規程”。1955年頒布了極限狀態設計法,從而結束了按破損階段的設計計算方法。

第三階段為工業化生產構件與施工,結構體系應用范圍擴大,設計計算按極限狀態方法。由于二戰后許多大城市百廢待興,重建任務繁重。工程中大量應用預制構件和機械化施工以加快建造速度。繼蘇聯提出的極限狀態設計法之后,1970年英國,聯邦德國,加拿大,波蘭相繼采用此方法。并在歐洲混凝土委員會與國際預應力混凝土協會(CEB-FIP)第六屆國際會議上提出了混凝土結構設計與施工建議,形成了設計思想上的國際化統一準則。

第四階段,由于近代鋼筋混凝土力學這一新的學科的科學分支逐漸形成,以統計教學為基礎的結構可靠性理論已逐漸進入工程實用階段。電算的迅速發展使復雜的數學運算成為可能。設計計算依據概率極限狀態設計法。概括為計算理論趨于完善,材料強度不斷提高,施工機械化程度越來越高,建筑物向大跨高層發展。

我國的鋼筋混凝土結構發展比較曲折,解放前幾乎是空白,60年代邊學習蘇聯的經驗邊完善提高,70年代自己動手搞科研,編規范;80年代規范的設計水準正力爭趕上世界先進水平。近30年來,我國在鋼筋混凝土基本理論與計算方法、可靠度與荷載分析、單層與多層廠房結構、高層建筑結構、大板與升板結構、大跨度結構、結構抗震、工業化建筑體系、電子技術在鋼筋混凝土結構中的應用和測試技術等方面取得了很多成果,為修訂和制定有關規范和規程提供了大量的數據和科學依據。編制出了國家標準《建筑結構可靠度設計統一標準》GB/T50068,《混凝土結構設計規范》GB50010-2001,;《建筑結構荷載規范》(GB50009-2001);《建筑抗震設計規范》(GB50011-2001);《高層建筑混凝土結構技術規程》(JGJ3—2002)等。這些規范和規程積累了我國半個世紀以來豐富的工程實踐經驗和最新的科研成果,把我國混凝土結構設計方法提高到了當前的國際水平,它將在工程設計中發揮指導作用。必將促進我國混凝土結構設計的進一步發展。

2、鋼筋混凝土發展現狀

目前在中國,鋼筋混凝土為應用最多的一種結構形式,占總數的絕大多數,同時也是世界上使用鋼筋混凝土結構最多的地區。據發改委相關數據顯示,該地區其主要原材料水泥產量已于2005年達到10.60億噸,占世界總產量48%左右,鋼筋和混凝土是兩種全然不同的建筑材料,鋼筋的比重大,不僅可以承受壓力,也可以承受張力;然而,它的造價高,保溫性能很差。而混凝土的比重比較小,它能承受壓力,但不能承受張力;它的價格比較便宜,但是卻不堅固。而鋼筋混凝土的誕生,解決了這兩者的缺陷問題,并且保留了它們原來的優點,使得鋼筋混凝土成為現代建筑物建造的首選材料。

混凝土的歷史 可以追溯到古老的年代。其所用的膠凝材料為粘土、石灰、石膏、火山灰等。自19世紀20年代出現了波特蘭水泥后,由于用它配制成的混凝土具有工程所需要的強度和耐久性,而且原料易得,造價較低,特別是能耗較低,因而用途極為廣泛。

3、鋼筋混凝土發展前景

鋼筋混凝土結構在土木工程中的應用范圍極廣,各種工程結構都可采用鋼筋混凝土建造。 鋼筋混凝土結構在原子能工程、海洋工程和機械制造業的一些特殊場合,如反應堆壓力容器、海洋平臺、巨型運油船、大噸位水壓機機架等,均得到十分有效的應用,解決了鋼結構所難于解決的技術問題

參考文獻:

趙國藩.鋼筋混凝土結構發展現狀及展望.大連:大連理工大學出版社.1998

趙國藩.鋼筋混凝土結構發展現狀及展望.大連:大連理工大學出版社.2001

河海大學等.水工鋼筋混凝土結構學(第四版).北京.中國水利水電出版社.2009

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