混凝土结构发展史建工二班刘朝鹏一混凝土的名词定义: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二混凝土结构简史: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・Lambot L.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, 1867 年法 国技师 Joseph Monier 到 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 .Baushi ng er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 使用的混凝土抗压强度平均为28N/mm2,世纪70年代提高 到 20 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质量不断改进、强度逐步提高例如在美20 世纪 60 年代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 18kN/m3, 如陶粒混凝土、 浮石混凝土、火山渣混凝土、膨胀矿渣混凝土等轻质混凝土 可在预制和现浇的建筑结构中采用,例如可制成预制大型壁板、 屋面板、折板以及现浇的薄壳、大跨、高层结构但在应用中目前应当考虑到它的一些特殊性能(弹性模量低、收缩、徐变大等)外轻质混凝土用于承重结构的强度等级为D30~C60 ,其容重一般为14~ 18kN / m3内常用的强度等级为C20、C30也可配制C40或更高的强度其容重一般为12~ 18kN/m3。
由轻混凝土制成的结构自重较普通混凝土可减少20~ 30%,由于自重减轻,结构地震作用减小,因此在地震区采用 轻质混凝土结构可有效地减小地震力节约材料和造价二次 世界大战后,国外建筑工业化的发展很快,已从采用一般的标 准设计定向工业化建筑体系,趋向于做到一件多用或仅用较少 几种类型的构件(如梁板合一构件、墙柱合一构件等)就能建造成 各类房屋实践充分显示出建筑工业化在加快建设速度、降低 建筑造价、保证施工质量等方面的巨大优越性在大力发展装 配或钢筋混凝土结构体系的同时有些国家还采用了工具式模 板、机械化现浇与预制相结合,即装配整体式钢筋混凝土结构 体系所有这些都显示了近代钢筋混凝土结构设计和施工水平日新月异的,迅速发展三混凝土结构在我国的发展在19 世纪末20世纪初 我国也开始有了钢筋混凝土建筑物,如上 海市的外滩、广州市的沙面等,但工程规模很小,建筑数量也 很少解放以后,我国在落后的国民经济基础上进行了大规模 的社会主义建设随着工程建设的发展及国家进一步的改革开 放,混凝土结构在我国各项工程建设中得到迅速的发展和广泛 的应用我国20世纪70年代起,在一般民用建设中巳较 广泛地采用定型化、标准化的装配式钢筋混凝土构件,并随着 建筑工业化的发展以及墙体改革的推行发,展了装 配式大板居 住建筑,在多高层建筑中还广泛采用大模剪力墙承重结构外加 挂板或外 砌砖墙结构体系。
各地还研究了框架轻板体系,最轻 的每平方米仅为3~5kN由于这种结构体系的自重大大减轻, 不仅节约 材料消耗,而且对于结构抗震具有显著的优越性改 革开放后,混凝土高层建筑在我国也有了较大的发展继 20 世 纪 70 年代北京饭店、广州白云宾馆和一批高层住宅(如 北 京前三门大街、上海漕溪路住宅建筑群)的兴建以后,80 年 代,高层建筑的发展加快了步伐,结构体系更为多样化,层数 增 多,高度加大,已逐步在世界上占据领先地位;目前国内最 高的混凝土结构建筑是广州的中天广场,80层322m高,为 框架一筒体结构;香港的中环广场达78层374m,三角形平 面筒中筒结构,是世界上最高的混凝土建筑;广州国际大厦63 层 199m, 80 年代世界上最高的部分预应力是 混凝土建筑 随着高层建筑的发展,高层 建筑结构分析方法和试验研究工作, 在我 国得到了极为迅速的发展,许多方面已达到或接近于国际 先进水平在大跨度的公共建筑和工业建筑中,常采用钢筋混凝土桁架、门式刚架、拱、薄壳等结构形式在工业建设中已 经广泛 地采用了装配式钢筋混凝土及预应力混凝土为了节约 用地;在工业建筑中多层工业厂房所占比重有逐渐增多的趋势, 在多 层工业厂房中除现浇框架结构体系以外,装配整体式多层 框架结构体系已被普遍采用。
并发展了整体预应力装配式板柱 体系,由于其构件类型少,装配化程度高、整体性好、平面布置灵活,是一种有发展前途的结构体系同时升板结构、滑模 结构也 有所发展此外,如电视塔、水培、水池、冷却塔、烟 囱、贮罐、筒仓等特殊构筑物也普遍采用了钢筋混凝土和预应 力混凝土如9度抗震设防、高380m的北京中央电视塔、 高 405m 的天津电视塔、高 490m 的上海东方明珠电视塔 等混凝土结构在水利工程、桥隧工程、地下结构工程中的应 用也极为广泛用钢 筋混凝土建造的水闸、水电站、船坞和码 头 在我国已是星罗棋布如黄河上的刘家峡、龙羊峡及小浪底水 电站,长江上的葛 州坝水利枢纽工程及正在建设的三峡工程 等 钢筋混凝土和预应力混凝土桥梁也有很大的发展,如著 名的武汉长江大桥引桥;福建乌龙江大桥最大跨度达144m, 全长548m四川沪州大桥,采用了预应力混凝七T形结构, 三个主跨为170m,主桥全长1255・6m,引道长达7000m,是目前我国最长的公路大桥为改善城市交通拥挤,城市道路 立交桥正在在迅速发展随着混凝土结构在工程建设中的大量 使用,我国在混凝土结构方面的科学研究匸作已取得较大的发展在混凝土结构基本理论与设计方法可靠度与荷载分析、单 层与多层厂房结构、大板与升板结构、高层、大跨、特种结构、 工业化建筑体系、结构抗震及现代化测试技术等方面的研究工 作都取得了很多新的成果,基本理论和设计工作的水平有了很 大提高,已达到或 接近国际水平。
经过近十几年我国工程建设 的快速发展以及进入WTO的需要,自1997年起,我国对 工程建设标准进行了全面修订,并于今年先后颁布了《建筑结 构可靠度设计统一标准》(GB5006—2001 )及《混凝土结构 设计规范》(GB50010-2002 )等新标准的颁布,将推动新 材料、新工艺、新结构的应用使混凝土结构不断地发展不停 地演进,达到新的水平参考书籍信息:书名:混凝土结构 作者:金菊顺,郭靳时,庄新出版社:武汉理工大学出版1出 版时间: 2009-8-1。