混凝土結構發(fā)展史

1、混凝土結構發(fā)展史建工二班:劉朝鵬一 混凝土的名詞定義：以混凝土為主要材料建造的工程結構。包括素混凝土結 構、鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構等。 二混凝土結構簡史：從現(xiàn)代人類的工 程建設史上來看，相對于砌體結構、木結 構和鋼、鐵結構而言，混凝土結構是一種 新興結構，它的應用也不過一百多年的歷 史。但有的考古學者認為，水泥的起源約 在公元前5 10萬年，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，這是現(xiàn)存的最早的混凝 土結構物。其后在古希臘和羅馬時代，用 這種水泥建造了很多建筑物和公路。進入近代以來，經過了J . Smeaton，J . Parker等人的試作階

2、段，1824年英國 的燒瓦工人Joseph Aspdin 調配石灰?guī)r和 粘土，首先燒成了人工的硅酸鹽水泥，并 取得專利，成為水泥工業(yè)的開端。以后，對如何克服混凝土抗拉強度很低這一問題 進行了研究，1854年法國技師J . L. Lambot 將鐵絲網斂入混凝土中制成了小船，并于 第二年在巴黎博覽會上展出，這可以說是 最早的RC制品。從此以后，F(xiàn)rancoisCon ig ne , Wilkins on 等人改進了 Lambot 的制品，到1867年法國技師 Joseph Monier 取得了用格子狀配筋制作橋面板的專利， RC工藝迅速地向前發(fā)展。1867這一年，是 全世界公認為最早的RC橋架設

3、的一年。1877年美國的 Thaddeus H yatt調查了梁的力學性質，1887年德國的Konen提出了 用混凝土承擔壓力和用鋼筋承擔拉力的設 計方案，德國的 J . Baushinger確認了混 凝土中的鋼筋不受銹蝕等問題，于是RC結構又有了新的發(fā)展?？偠灾?，混凝土結構是在 19世紀中 期開始得到應用的，由于當時水泥和混凝 土的質量都很差，同時設計計算理論尚未 建立，所以發(fā)展比較緩慢。直到19世紀末以后，隨著生產的發(fā)展，以及試驗工作的 開展、計算理論的研究、材料及施工技術的改進，這一技術才得到了較快的發(fā)展。 目前已成為現(xiàn)代工程建設中應用最廣泛的 建筑材料之一。在工程應用方面，混凝土結構

4、最初僅 在最簡單的結構物如拱、板等中使用。隨 著水泥和鋼材工業(yè)的發(fā)展?；炷梁弯摬?的質量不斷改進、強度逐步提高。例如在 美國20世紀60年代使用的混凝土抗壓強 度平均為28N/mm2 20世紀70年代提高到 42 N/mm2，近年來一些特殊需要的結構混 凝土抗壓強度可達 80100 N/mm2,而實 驗室做出的抗壓強度最高已達266 N/mm2前蘇聯(lián)20世紀70年代使用鋼材平均屈服 強度為380 MPa，20世紀80年代提高到 420 N/mm2美國在20世紀70年代鋼材平 均屈服強度已達 420 N/mm2。預應力鋼筋 所用強度則更高。這些均為進一步擴大鋼 筋混凝土的應用范圍創(chuàng)造了條件，特

5、別是 自20世紀70年代以來，很多國家巳把高 強度鋼筋和高強度混凝土用于大跨、重型、高層結構中，在減輕自重、節(jié)約鋼材上取 得了良好的效果。為改善鋼筋混凝土自重大的缺點，世 界各國已經大力研究發(fā)展了各種輕質混凝 土（由膠結料、多孔粗骨科、多孔或密實的 細骨科與水拌制而成），其干容重一般不大 于18kN/ m3,如陶?；炷痢?浮石混凝土、 火山渣混凝土、膨脹礦渣混凝土等。輕質 混凝土可在預制和現(xiàn)澆的建筑結構中采 用，例如可制成預制大型壁板、屋面板、 折板以及現(xiàn)澆的薄殼、大跨、高層結構。 但在應用中應當考慮到它的一些特殊性能 （彈性模量低、收縮、徐變大等）。目前國外輕質混凝土用于承重結構的強度等級

6、為 C30C60,其容重一般為 1418kN/ m3. 國內常用的強度等級為C20、C30,也可配制C40或更高的強度，其容重一般為1218kN/ m3由輕混凝土制成的結構自重較 普通混凝土可減少 2030%，由于自重減 輕，結構地震作用減小，因此在地震區(qū)采 用輕質混凝土結構可有效地減小地震力， 節(jié)約材料和造價。二次世界大戰(zhàn)后，國外建筑工業(yè)化的 發(fā)展很快，已從采用一般的標準設計定向工業(yè)化建筑體系，趨向于做到一件多用或 僅用較少幾種類型的構件（如梁板合一構 件、墻柱合一構件等）就能建造成各類房 屋。實踐充分顯示出建筑工業(yè)化在加快建 設速度、降低建筑造價、保證施工質量等 方面的巨大優(yōu)越性。在大力發(fā)

7、展裝配或鋼 筋混凝土結構體系的同時，有些國家還采 用了工具式模板、機械化現(xiàn)澆與預制相結 合，即裝配整體式鋼筋混凝土結構體系。所有這些都顯示了近代鋼筋混凝土結 構設計和施工水平日新月異的，迅速發(fā)展三混凝土結構在我國的發(fā)展在19世紀末20世紀初，我國也開始 有了鋼筋混凝土建筑物，如上海市的外灘、 廣州市的沙面等，但工程規(guī)模很小，建筑 數(shù)量也很少。解放以后，我國在落后的國 民經濟基礎上進行了大規(guī)模的社會主義建 設。隨著工程建設的發(fā)展及國家進一步的 改革開放，混凝土結構在我國各項工程建 設中得到迅速的發(fā)展和廣泛的應用。我國20世紀70年代起，在一般民用 建設中巳較廣泛地采用定型化、標準化的 裝配式鋼筋

8、混凝土構件，并隨著建筑工業(yè) 化的發(fā)展以及墻體改革的推行，發(fā)展了裝 配式大板居住建筑，在多高層建筑中還廣 泛采用大模剪力墻承重結構外加掛板或外 砌磚墻結構體系。各地還研究了框架輕板 體系，最輕的每平方米僅為35kN。由于這種結構體系的自重大大減輕，不僅節(jié)約 材料消耗，而且對于結構抗震具有顯著的 優(yōu)越性。改革開放后，混凝土高層建筑在我國 也有了較大的發(fā)展。繼 20世紀70年代北 京飯店、廣州白云賓館和一批高層住宅（如 北京前三門大街、上海漕溪路住宅建筑群） 的興建以后，80年代，高層建筑的發(fā)展加 快了步伐，結構體系更為多樣化，層數(shù)增 多，高度加大，已逐步在世界上占據(jù)領先 地位；目前國內最高的混凝土

9、結構建筑是 廣州的中天廣場，80層322m高，為框架 筒體結構；香港的中環(huán)廣場達78層374m,三角形平面筒中筒結構，是世界上最高的混凝土建筑；廣州國際大廈63層199m,是80年代世界上最高的部分預應力 混凝土建筑。隨著高層建筑的發(fā)展，高層 建筑結構分析方法和試驗研究工作，在我 國得到了極為迅速的發(fā)展，許多方面已達 到或接近于國際先進水平。在大跨度的公共建筑和工業(yè)建筑中， 常采用鋼筋混凝土桁架、門式剛架、拱、 薄殼等結構形式。在工業(yè)建設中已經廣泛 地采用了裝配式鋼筋混凝土及預應力混凝 土。為了節(jié)約用地；在工業(yè)建筑中多層工 業(yè)廠房所占比重有逐漸增多的趨勢，在多 層工業(yè)廠房中除現(xiàn)澆框架結構體系以

10、外， 裝配整體式多層框架結構體系已被普遍采 用。并發(fā)展了整體預應力裝配式板柱體系， 由于其構件類型少，裝配化程度高、整體 性好、平面布置靈活，是一種有發(fā)展前途 的結構體系。同時升板結構、滑模結構也 有所發(fā)展。此外，如電視塔、水培、水池、 冷卻塔、煙囪、貯罐、筒倉等特殊構筑物 也普遍采用了鋼筋混凝土和預應力混凝 土。如9度抗震設防、高380m的北京中央電視塔、高405m的天津電視塔、高 490m 的上海東方明珠電視塔等。混凝土結構在水利工程、橋隧工程、 地下結構工程中的應用也極為廣泛。用鋼 筋混凝土建造的水閘、水電站、船塢和碼 頭在我國已是星羅棋布。如黃河上的劉家 峽、龍羊峽及小浪底水電站，長江

11、上的葛 州壩水利樞紐工程及正在建設的三峽工程 等。鋼筋混凝土和預應力混凝土橋梁也有 很大的發(fā)展，如著名的武漢長江大橋引橋； 福建烏龍江大橋，最大跨度達144m,全長548m四川滬州大橋，采用了預應力混凝 土 T形結構，三個主跨為 170m,主橋全長 1255. 6m,引道長達7000m,是目前我國 最長的公路大橋。為改善城市交通擁擠， 城市道路立交橋正在在迅速發(fā)展。隨著混凝土結構在工程建設中的大量 使用，我國在混凝土結構方面的科學研究 工作已取得較大的發(fā)展。在混凝土結構基 本理論與設計方法、可靠度與荷載分析、 單層與多層廠房結構、大板與升板結構、高層、大跨、特種結構、工業(yè)化建筑體系、 結構抗震及現(xiàn)代化測試技術等方面的研究 工作都取得了很多新的成果，基本理論和 設計工作的水平有了很大提高，已達到或 接近國際水平。經過近十幾年我國工程建設的快速發(fā) 展以及進入 WTO的需要，