鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展及其應(yīng)用

1、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的發(fā)展與應(yīng)用科技名詞定義中文名稱：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)英文名稱：reinforced concrete structure定義： 由鋼筋和混凝土兩種材料結(jié)合成整體共同受力的工程結(jié)構(gòu)。應(yīng)用學(xué)科： 水利科技（一級學(xué)科）；工程力學(xué)、工程結(jié)構(gòu)、建筑材料（二級學(xué)科）；工程 結(jié)構(gòu)（水利）（三級學(xué)科）鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指用配有鋼筋增強的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。承重的主要 構(gòu)件是用鋼筋混凝土建造的。包括薄殼結(jié)構(gòu)、大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)及使用滑模、升板等建造的鋼 筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。用鋼筋和混凝土制成的一種結(jié)構(gòu)。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。 具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點。

2、用在工廠或施工現(xiàn)場預(yù) 先制成的鋼筋混凝土構(gòu)件，在現(xiàn)場拼裝而成。目錄簡介發(fā)展基本原理基本特性區(qū)別特點建筑的使用壽命應(yīng)用范圍簡介混凝土是由水泥、砂子、石子和水按一定的比例拌和而成。凝固后堅硬如石， 受壓能力好，但受拉能力差，容易因受拉而斷裂 （圖a）。為了解決這個矛盾，充分發(fā) 揮混凝土的受壓能力，常在混凝土受拉區(qū)域內(nèi)或相應(yīng)部位加入一定數(shù)量的鋼筋，使兩 種材料粘結(jié)成一個整體，共同承受外力。這種配有鋼筋的混凝土，稱為鋼筋混凝土 （圖 b）。鋼筋混凝土粘結(jié)錨固能力可以由四種途徑得到：鋼筋與混凝土接觸面上化學(xué)吸附作用力，也稱膠結(jié)力?；炷潦湛s，將鋼筋緊緊握固而產(chǎn)生摩擦力。鋼筋表面 凹凸不平與混凝土之間產(chǎn)生

3、的 機械咬合作用，也稱咬合力。鋼筋端部加彎鉤、彎折 或在錨固區(qū)焊短鋼筋、焊角鋼來提供錨固能力。發(fā)展姆波和1867年法國人J.莫尼埃先后在鐵絲網(wǎng)兩面涂抹水泥砂漿制作小船和花盆。1884年德國建筑公司購買了莫尼埃的專利，進行了第一批鋼筋混凝土的 科學(xué)實 驗，研究了鋼筋混凝土的強度、耐火性能，鋼筋與混凝土的 粘結(jié)力。1886年德國工 程師M,克嫩提出鋼筋混凝土板的計算 方法。與此同時，英國人 W.D,威爾金森提出了 鋼筋混凝土樓板專利；美國人T.海厄特對混凝土梁進行試驗；法國人 F.克瓦涅出版 了一本應(yīng)用鋼筋混凝土的專著。各國鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范采用的設(shè)計方法有容許應(yīng)力設(shè)計法、破壞強度設(shè)計 法和極

4、限狀態(tài)設(shè)計法。在鋼筋混凝土出現(xiàn)的早期，大多采用以彈性理論為基礎(chǔ)的容許 應(yīng)力設(shè)計法。在本世紀(jì)30年代后期，蘇聯(lián)開始采用考慮鋼筋混凝土破壞階段塑性的 破壞強度設(shè)計法；1950年，更進一步完善為極限狀態(tài)設(shè)計法，它綜合了前面兩種設(shè) 計方法的優(yōu)點，既驗算使用階段的容許應(yīng)力、容許裂縫寬度和撓度，也驗算破壞階段 的承載能力，概念比較明確，考慮比較全面，已為許多 國家和國際組織的設(shè)計規(guī)范所 采用?；驹碛捎诨炷恋目估瓘姸冗h(yuǎn)低于抗壓強度，因而素混凝土結(jié)構(gòu)不能用于受有拉 應(yīng)力的梁和板。如果在混凝土梁、板的受拉區(qū)內(nèi)配置鋼筋，則混凝土開裂后的拉力即可由鋼筋承擔(dān)，這樣就可充分發(fā)揮混凝土抗壓強度較高和鋼筋抗拉強度較高

5、的優(yōu)勢， 共同抵抗外力的作用，提高混凝土梁、板的承載能力鋼筋與混凝土兩種不同性質(zhì)的 材料能有效地共同工作，是由于混凝土硬化后 混凝土與鋼筋之間產(chǎn)生了粘結(jié)力。它由分子力（膠合力）、摩阻力和機械咬合力三部 分組成。其中起決定性作用的是機械咬合力，約占總粘結(jié)力的一半以上。將光面鋼筋 的端部作成彎鉤，及將鋼筋焊接成 鋼筋骨架和網(wǎng)片，均可增強鋼筋與混凝土之間的粘 結(jié)力。為保證鋼筋與混凝土之間的可靠粘結(jié)和防止鋼筋被銹蝕，鋼筋周圍須具有1530毫米厚的混凝土保護層。若結(jié)構(gòu)處于有侵蝕性介質(zhì)的 環(huán)境，保護房厚度還要加大。梁和板等受彎構(gòu)件中受拉力的鋼筋，根據(jù)彎矩圖的變化沿縱向配置在結(jié)構(gòu)構(gòu) 件受拉的一側(cè)。在柱和拱等

6、結(jié)構(gòu)中，鋼筋也被用來增強結(jié)構(gòu)的抗壓能力。它有兩種配 置方式：一是順壓力方向配置 縱向鋼筋，與混凝土共同承受壓力；另一是垂直于壓力 方向配置橫向的鋼筋網(wǎng)和螺旋箍筋，以阻止混凝土在壓力作用下的側(cè)向膨脹，使混凝 土處于三向受壓的應(yīng)力狀態(tài)，從而增強混凝土的抗壓強度和變形能力由于按這種方式 配置的鋼筋并不直接承受 壓力，所以也稱間接配筋。在受彎構(gòu)件中與 縱向受力鋼筋垂 直的方向，還須配置分布筋和箍筋，以便更好地保持結(jié)構(gòu)的整體性，承擔(dān)因混凝土收 縮和溫度變化而引起的應(yīng)力，及承受橫向剪力。基本特性混凝土的收縮和徐變（蠕變）對鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)具有重要意義。由于鋼筋會阻礙混凝土硬化時的自由收縮，在混凝土中會引起拉

7、應(yīng)力，在鋼筋中會產(chǎn)生壓應(yīng)力?；炷恋男熳儠谑軌簶?gòu)件中引起鋼筋與混凝土之間的應(yīng)力重分配，在受彎構(gòu)件中引起撓度增大，在超靜定結(jié)構(gòu)中引起內(nèi)力重分布等?；炷恋倪@些特性在設(shè)計鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)時須加以考慮。由于混凝土的極限拉應(yīng)變值較低（約為0.15毫米/米）和混凝土的收縮，導(dǎo)致 在使用荷載條件下構(gòu)件的受拉區(qū)容易出現(xiàn)裂縫。為避免混凝土開裂和減小裂縫寬度， 可采用預(yù)加應(yīng)力的方法；對混凝土預(yù)先施加壓力（見預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)）。實踐證明，在 正常條件下，寬度在0.3毫米以內(nèi)的裂縫不會降低鋼筋混凝土的承載能力和耐久性。在從一4060C的溫度范圍內(nèi)，混凝土和鋼筋的物理力學(xué)性能都不會有明 顯的改變。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)

8、可以在各種氣候條件下應(yīng)用。當(dāng)溫度高于60C時，混凝土材料的內(nèi)部結(jié)構(gòu)會遭到損壞，其強度會有明顯降低。當(dāng)溫度達到200C時，混凝土強度降低3040%。因此，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)不宜在 溫度高于200C的條件下 應(yīng)用：當(dāng)溫度超過200C時，必須采用耐熱混凝土。區(qū)別1、鋼框架結(jié)構(gòu)是以 鋼材制作為主的結(jié)構(gòu)，是主要的 建筑結(jié)構(gòu)類型之一。具 有以下特點：自重較輕，工作的可靠性較高，抗振（震）性、抗沖擊性好，工業(yè)化程度較高，容易做成密封結(jié)構(gòu)，易腐蝕，耐火性差等特點。2、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是用鋼筋和混凝土建造的一種結(jié)構(gòu)，鋼筋承受拉力，混 凝土承受壓力。具有堅固、耐久、防火性能好、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材和成本低等優(yōu)點。由于鋼材塑

9、性、韌性好，可有較大變形，能很好地承受動力荷載，其次鋼材勻質(zhì) 性和各向同性好，屬理想彈性體，最符合一般 工程力學(xué)的基本假定，因此，鋼結(jié)構(gòu)的 抗震性能比鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的抗震性能好。特點優(yōu)點1、就地取材。2、耐久性、耐火性好（與鋼結(jié)構(gòu)比較）。3、整體性好。4、可模性好。5、比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)約鋼材。缺點1、自重大。2、混凝十抗拉強度較低，易裂。3、費工、費模板周期長。4、施工受季節(jié)影響。5、補強修復(fù)困難。鋼筋混凝土最主要當(dāng)然與其材料：也就是剛和混凝土有關(guān)啦，其中鋼筋的抗拉強 度和混凝土的抗壓強度最重要。另外，施工之中還和 天氣的溫度濕度等有關(guān)，因為會 影響到混凝土的凝結(jié)速度。建筑的使用壽命要根據(jù)具體情況來

10、看，首先是設(shè)計標(biāo)準(zhǔn)，一般 民用建筑是50年，大型或者比較重要的建筑為80年或以上，當(dāng)然其使用壽命肯定回大于設(shè)計年限 的，如果說自然壽命，與混凝土材料特性，結(jié)構(gòu)設(shè)計，還有自然條件的影響都密切相 關(guān)，其壽命相對而言不是很長，主要是由于建筑 時間長了會出現(xiàn)缺陷，比如混凝土開 裂對鋼筋的保護降低，導(dǎo)致破壞加速，從而壽命大大降低，還有自然的侵飩風(fēng)化作用， 但其使用壽命肯定大于設(shè)計年限，如果有后期維護的話，那些缺陷可以得到彌補，其 使用壽命會大大地提高的，建筑都會有人定期的檢查的，發(fā)現(xiàn)隱患肯定要進行一定的 技術(shù)處理，早發(fā)現(xiàn)早處理，這樣 建筑物的壽命會大大提高的，住宅的使用年限是指住 宅在有形磨損下能維持正

11、常使用的年限，是由 住宅的結(jié)構(gòu)、質(zhì)量決定的自然壽命。住 宅的折舊年限是指住宅價值轉(zhuǎn)移的年限， 是由使用過程中社會經(jīng)濟條件決定的社會必 要平均使用壽命，也叫經(jīng)濟壽命。住宅的使用年限一般大于折舊年限。不同建筑結(jié)構(gòu)的折舊年限國家的規(guī)定是：鋼筋混凝土結(jié)構(gòu) 60年；磚混結(jié)構(gòu)50年。應(yīng)用范圍鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在土木工程中的應(yīng)用范圍極廣，各種工程結(jié)構(gòu)都可采用鋼筋 混凝土建造。鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在原子能工程、海洋工程和機械制造業(yè)的一些特殊場合，如反應(yīng) 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(yīng)用， 解決了鋼結(jié)構(gòu)所難于解決的技術(shù)問題。預(yù)防措施1、在施工縫處繼續(xù)灌注砼時，如間歇時間超過規(guī)定，則按施工縫處理，在 砼抗壓強度不小于1.2Mpa時，才允許繼續(xù)灌注。2、在已硬化的砼表面上繼續(xù)灌注砼前，除掉表面水泥薄膜和