钢筋混凝土结构发展现状

摘要：钢筋混凝土结构是由钢筋和混凝土两种材料组成的共同受力结构。它是现代工程的主要材料，所以发展迅速，尺度不断增大，应用范围也日益拓展。随着钢筋混凝土和预应力混凝上结构的发展，国外一些国家在基本理论和设计方法方面进行了系统研究，很快从破坏阶段设计法发展成为极限状态设计法。由于冷轧带肋钢筋的塑性较好，粘结锚固可靠，强度高，近年已被广泛用于混凝土结构中。同时劲性钢筋混凝土结构也是一种很有发展前途的结构型式。

关键词：混凝土结构发展 极限状态设计方法 冷轧带肋钢筋 劲性钢筋混凝土

正文 ：

1.混凝土结构发展

钢筋混凝土从19世纪中叶开始采用以来，至今有一百多年的历史。经历了三个阶段，第一阶段钢筋和混凝土的强度都比较低，第二阶段强度不断提高，第三阶段出现装配式钢筋混凝土结构，泵送商品混凝土等工业化生产技术。1928年法国工程师弗列西涅利用高强钢丝和混凝土制成了预应力混凝土构件，开创了预应力混凝土应用的时代。因此钢筋混凝土结构按结构的初始应力状态可分为普通钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。

混凝土结构的应用范围日益扩大，无论从地上或地下，乃至海洋，工程构筑物很多用混凝土建造，因为它的耐久性和耐火性都较钢结构优越。甚至有建议太空站也可采用在月球上烧制水泥和炼钢，在此制作预制构件运至太空装配，较在地球上用航天飞机往返(达45次)运输钢构件为经济。

70年后期，丹麦率先采用掺微硅粉(micro-silica fume，我国习称硅粉)制作高强混凝土。因为硅粉价格高，我国发展高强度混凝土的途径可能采用双掺技术，即掺部分硅粉和部分粉煤灰。

80年代国外采用碳纤维乱向掺入混凝土内以加强混凝土。80年代早期在伊拉克首次大规模用碳纤维加强轻混凝土(比重为1.0，蒸压养护)建造纪念馆圆顶和预制用瓦罩面的板材。同期国外已采用经过催化的乙烯醚树脂浴(catalyzed vinyl ester resin bath)将玻璃丝制成塑料筋(fiberglass reinforced plastic reinforcing bar，FRP)以代替钢筋，已在化学和废水处理厂、海堤、浮船坞以及水下结构中得到应用。此外这种筋优越的绝缘性质使它们可用于那些结构中，在此电荷磁场将对钢筋引起有害的影响，例如变电所电阻器座、机场跑道、医院和实验室等。

1993年法国研制成活性粉末混凝土，这种混凝土为水泥基材料，系由水泥、硅粉、细砂、石英粉、高效塑化剂等组份组成，其质量配合比，例如第一次制作的为1:0.325:1.43:0.3:0.027，加水(0.28-0.26)和钢纤维(0.2)，这一配比可制成一种非常密实的混凝土，在凝结前和凝结期间加压，其强度可达200MPa(在90℃热水中养护3天)～300MPa(在T=90℃的低压蒸汽中养护)。

2.极限状态设计理论发展

从五十年代苏联提出极限状态设计概念以来，经过二十年来的研究与实践，目前已成为国际上设计理论的一个主要发展趋向。随着对结构使用状态和破坏状态研究的深人，极限状态的概念与分类，正逐渐趋向于系统化和精确化。国际标准化组织的技术委员会提出极限状态的定义是：当一个结构或结构的一部份达到一个使它不适合使用的特殊状态，即不再满足设计的要求的功能和条件，这种特殊状态就叫做“极限状态”。

加拿大在编制1980年的设计规范过程中，提出了三种极限状态的概念，即：破坏极限状态,损坏极限状态,使用或功能的极限状态。

综观当前结构安全度发展的动向，是把以往安全度定值的经验分析方法向非确定性的概率分析方法转变，以达到极限状态的概率大小表征安全度。研究与应用概率论的可靠度理论，可认为是完善结构安全度极限状态设计方法的基本途径。另一个发展趋向，是把单体构件的分析方法向整体结构系统的空间分析方法发展，考虑结构组成的各种真正特性，选择先进而合理的设计模式。

欧洲混凝土委员会等六个国际组织，按结构安全度分析方法的近似程度与计算程序，把设计方法分为三个水准：水准I—半概率设计方法，这种安全度的设计方法以CEB的建议和国际标准化组织提出的国际标准为代表，采用分项安全系数；水准Ⅱ—近似概率设计方法：这种方法以加拿大新编规范为代表；水准Ⅲ—全概率方法。

3.冷轧带肋钢筋

冷轧带肋钢筋是国外70年代中期开发的一种高效钢筋。它是采用普通低碳钢筋或低合金钢筋圆盘条为母材，经冷轧或冷拔减径后在其表面冷轧成具有三面或二面月牙形横肋的钢筋。

由于冷轧带肋钢筋的塑性较好，粘结锚固可靠，强度高，近年已被广泛用于混凝土结构中。普通低碳钢筋和低合金钢筋的塑性很好，但强度很低，以热轧l级钢筋为例，其抗拉强度设计值只有210MPa。在配筋量适当的情况下，用这些钢筋制作的钢筋混凝土结构，破坏前有明显的预兆，但所需的钢筋数量较多。长期以来，世界各国均采用对普通低碳钢筋和低合金钢筋进行冷加工的方法提高其强度，达到节约建筑用钢的目的，是挖掘热轧钢

筋潜力的合理措施。

传统的钢筋冷加工方式为冷拉和冷拔。在我国，冷拉钢筋自50年始便用于后张法预应力混凝土构件，冷拔低碳钢丝自印年始已厂`泛用于先张法预应力混凝土中小型构件特别是板类构件。但是也应该看到，冷拔低碳钢丝延伸率偏低，表面光滑和直径较小，因而冷拔低碳钢丝混凝土构件的延性较小，钢筋与混凝土的粘结锚固效果较差，配筋根数多，施工工序较复杂。

和冷拔低碳钢丝相比，冷轧带肋钢筋具有以下主要优点：

（1）冷轧带肋钢筋表面带肋，与混凝土粘结锚固性能可靠，要求的锚固度和传递长度只是冷拔低碳钢丝的1/3左右。而且，用冷轧带肋钢筋配筋的钢筋混凝土构件在正常使用条件下，裂缝开裂宽度较小，截面的刚度较大，构件的变形也较小。

（2）冷拔丝的直径只有4mm、3mm、5mm，直径小，应用范围受，冷轧带肋钢筋的直径从4mm变至12mm，直径变化幅度比冷拔丝大一些，因而适用范围也比冷拔丝稍广。

（3）冷轧带肋钢筋作预应力钢筋使用时，强度设计值的取值与冷拔丝相近。作非预应力钢筋使用时，强度设计值也有360MPa，即使考虑机械调直需降低20MPa，强度设计值也只有340MPa，比冷拔低碳钢丝的320MPa（用于焊接骨架和焊接网时）或250MPa（用于绑扎骨架和绑扎网时）高，因此，比用冷拔低碳钢丝作为非预应力钢筋使用时节约钢材。

4.劲性钢筋混凝土

随着高层建筑的发展，对高层建筑多功能要求的提高，以及对建筑结构抗震性能要求的提高，在我们国家有针对性地应用劲性钢筋混凝土结构型式。劲性钢筋混凝土结构是一种很有发展前途的结构型式。

劲性钢筋混凝土结构是把型钢埋人钢筋混凝土中的一种结构。由于在钢筋混凝土中增加了型钢，型钢以其固有的强度和延性，以及型钢、钢筋(箍筋和纵筋)、混凝土三为一体地工作使劲性钢筋混凝土结构具备了比传统的钢筋混凝土结构承载能力大、刚度大、抗震性能好的优点；与钢结构相比，具有防火性能好、结构局部和整体稳定性能好、节省钢材的优点。

日本是一个多地震国家，地理条件促使它必须找到一种抗震性能比较好的结构型式。目前，日本已成为世界上劲性钢筋混凝土结构研究和工程应用最多的国家。劲性钢筋混凝土结构的工程应用是随着高层建筑的发展，土建事业的兴旺逐步增多的。目前由我国自行设计和建造的一些高层建筑、多层建筑、特殊工业建筑中已部分地采用了劲性钢筋混凝土结构，并取得了很好的综合经济效益。

参考文献

[1]丁大钧.混凝土结构发展.北京.中国建筑工业出版社.1994

[2]丁大钧.混凝土结构发展新阶段.苏州城建环保学院学报.1999

[3]孙慧中 沈文都.劲性钢筋混凝土结构.中国建筑科学研究院结构所.建筑科学第二期.1992

[4]沈蒲生.我国冷轧带肋钢筋混凝土结构发展状况和存在问题.建筑技术第29卷第2期