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钢筋混凝土发展简史

中华建筑报/2010年/9月/21日/第011版

多维世界

钢筋混凝土发展简史

龚文峤

钢筋混凝土自被莫尼尔发现以来走过了将近50年的历史。并逐渐取代木、土、石等天然材料成为现代建筑的主要建筑材料。它的发展也代表了现代建筑的发展。

混凝土结构与砌体结构、钢结构、木结构相比,历史不长。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。欧洲混凝土委员会与国际预应力混凝土协会(CEB—FIP)在第六届国际会议上,提出了混凝土结构设计与施工建议,形成了设计思想上的国际化统一准则。

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。

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