混凝土结构发展简况-混凝土结构与砌体结构

钢筋混凝土在19世纪中叶开始得到应用，至今只有大约160年的历史。从19世纪50年代到20世纪20年代，是钢筋混凝土结构发展的初期阶段。在这个阶段，开始用钢筋混凝土建造各种板、梁、柱和拱等简单的构件，所采用的混凝土强度和钢筋强度都较低，钢筋混凝土的计算理论尚未建立，内力计算和构件截面设计都是按弹性理论进行的。20世纪20年代以后，开始出现装配式钢筋混凝土结构、预应力混凝土结构和壳体空间结构，同时，构件强度开始按破坏阶段计算。第二次世界大战以后，钢筋混凝土结构有了更大的发展，混凝土强度和钢筋强度不断提高，钢筋混凝土结构的应用范围不断扩大，预应力混凝土结构也开始应用，工业化施工方法普遍采用，极限状态设计方法获得了愈来愈广泛的应用。

目前，常用的混凝土强度为20～40N／mm2。如果工程需要，也不难制成强度达80～100N／mm2 的混凝土。为了减轻自重，轻质高强混凝土也有了较大的发展，轻质混凝土的容重一般为14～18kN／m3。目前，热轧钢筋的强度可达600～900N／mm2，高强钢丝、钢绞线的强度可达1 800N／mm2 以上。

由于材料强度的不断提高，钢筋混凝土和预应力混凝土的应用范围也不断扩大。近30年来，钢筋混凝土和预应力混凝土在大跨度结构和高层建筑结构中的应用有了令人瞩目的发展。如德国采用预应力轻混凝土建造了跨度为90m 的飞机库屋面梁；日本滨名大桥的预应力箱形截面桥梁的跨度达239m；阿拉伯联合酋长国的迪拜塔高度达828m。

在这期间，设计理论也有了新的发展。20世纪70年代以来，以统计数学为基础的结构可靠度理论已逐步进入工程实用阶段，使极限状态设计方法向着更为完善、更为科学的方向发展。同时，考虑混凝土非弹性变形的钢筋混凝土结构计算理论有了很大的发展，在板、连续梁和框架的设计中已得到了广泛的应用。20世纪60年代后期，随着对混凝土变形性能的深入研究和电子计算机的应用，已开始将有限元法用于钢筋混凝土应力状态的分析，此后发展很快，利用混凝土的本构方程（应力-应变关系式）以及粘结条件的模式化，借助于电算，可以对构件，以至结构的受力全过程进行弹塑性分析。通过不断地充实提高，一个新的分支学科——“近代钢筋混凝土力学”正在逐步形成。由于将电子计算机、有限元理论和现代测试技术应用到钢筋混凝土理论和试验研究中，钢筋混凝土结构的计算理论和设计方法正在日趋完善，向着更高的阶段发展。

在19世纪末和20世纪初，我国也开始有了钢筋混凝土建筑物。但直到新中国成立前夕，钢筋混凝土结构在我国发展缓慢，应用范围不广，大工程更是寥寥无几。钢筋混凝土结构的设计皆沿用国外的一些旧方法。新中国成立以后，随着社会主义建设事业的蓬勃发展，钢筋混凝土结构在我国工程建设中得到了迅速的发展和广泛的应用。

在1952～1953年，我国已开始采用装配式钢筋混凝土结构。目前，在单层厂房中已广泛采用定型构配件和标准设计，如屋面梁、屋架、托架、天窗架、吊车梁、连梁和基础梁等构件都已编制了全国通用标准图集及地区性标准设计图集。在多层厂房和民用建筑中，广泛采用了现浇钢筋混凝土框架结构。同时，升板结构、滑模结构已有所发展。北京、南宁等地区已兴建大批装配式大板住宅建筑。此外，不少地区还推广现浇大模板居住建筑。

近20多年来，钢筋混凝土高层建筑有较快的发展。如48层（高165m）的上海展览中心主楼，50层（高160m）的深圳国际贸易大厦，81层（高325m）的深圳地王大厦以及91层（高395m）的上海金茂大厦等。此外，北京、上海等地还建造了一批高层住宅建筑。(www.xing528.com)

大跨度建筑也有一定的发展，一般常采用拱、门式刚架和壳体结构等。如北京体育学院田径房采用了跨度为46.7m 的钢筋混凝土落地拱，广州体育馆采用了跨度为49.8m 的现浇钢筋混凝土双铰门式刚架，北京火车站中央大厅采用了35m×35m 的双曲扁壳。

预应力混凝土结构的应用也日益广泛。如北京民航机库采用了跨度达60m 的块体拼装式预应力混凝土拱形屋盖，四川泸州长江大桥采用了预应力混凝土T 形结构，其三个主桥孔跨度达170m。此外，在工业与民用建筑中，预应力混凝土构件（如吊车梁、空心板等）的应用也较广泛。近年来，预应力混凝土楼盖和预应力混凝土框架结构也有较快的发展。

随着钢筋混凝土和预应力混凝土结构在工程建设中的广泛应用，我国在这一领域的科学研究和设计规范的制定工作也取得了较大的发展。1952年东北人民政府工业部颁布《建筑结构设计暂行标准》，采用了破坏阶段的计算方法，从这时起，许多设计部门开始按这一标准进行钢筋混凝土结构的设计。1958年建筑工程部制定了《钢筋混凝土结构设计暂行规范》规结6-55，合理地采用了较小的安全系数，节约了材料，降低了工程造价。1956起，不少设计部门先后参考了前苏联钢筋混凝土和预应力混凝土按极限状态计算的规范进行设计。1966年建筑工程部又颁发了《钢筋混凝土结构设计规范》BJG 21-66，采用了按极限状态的计算方法。20世纪70年代，在总结工程实践经验和科学研究成果的基础上，我国又编制了《预应力混凝土结构设计与施工》和《钢筋混凝土结构设计规范》TJ 10-74以及有关的专门规范、规程和设计手册，这对于统一设计标准，保证工程质量，节约材料，降低造价，以及提高设计速度等方面都起了重要的作用。

20世纪70年代以前，我国在这一领域已进行了不少试验研究工作，并取得了一定的成果，但大规模、有组织、有计划地开展科学研究工作还是从20世纪70年代初开始的。近30年来，我国在混凝土结构基本理论与计算方法、可靠度与荷载分析、单层厂房与多高层建筑结构、大板与升板结构、大跨度特种结构、结构抗震、工业化建筑体系、电子技术在钢筋混凝土结构中的应用和测试技术等方面取得了很多成果，为修订和制订有关规范和规程提供了大量原始数据和科学依据。

为了提高我国建筑结构设计规范的先进性和统一性，我国已编制了《建筑结构设计统一标准》GBJ 68-84及其修订本《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001（以下简称《统一标准》），该标准采用了目前国际上正在发展和推行的，以概率理论为基础的极限状态设计方法，统一了我国建筑结构设计的基本原则，规定了适用于各种材料结构的可靠度分析方法和设计表达式，并对材料与构件质量控制和验收提出了相应的要求。

按照《统一标准》规定的基本原则，在总结工程建设的实践经验以及科学研究成果的基础上，我国又编制了《混凝土结构设计规范》GBJ 10-89及其修订本《混凝土结构设计规范》GB 50010-2002和新颁布的《混凝土结构设计规范》GB 50010-2010（以下简称《规范》），把我国的混凝土结构设计提高到一个新的水平，对钢筋混凝土结构的发展起着重大的影响。