1.4 混凝土结构的发展简况
混凝土结构从19世纪中叶开始应用以来，距今已有150多年。1824年英国人Joseph Aspdin（约瑟夫·阿斯匹丁）调配石灰岩和粘土，烧制成了波特兰水泥，并取得专利，成为水泥工业的开端。但混凝土的抗拉强度很低，限制了混凝土的应用，直到1849年法国技师Joseph Louis Lambot（兰伯特）将铁丝网设置于混凝土中制成了小船，并于第二年在巴黎博览会上展出，这是最早的混凝土制品。1861年法国花匠Joseph Monier（约瑟夫·莫尼埃）用铁丝配筋制成花盆并取得专利权，于1867年取得了用格子状配筋制作桥面板的专利，后又申请了钢筋混凝土梁、板、管、拱桥等专利，他被认为是钢筋混凝土结构的发明者。1866年，德国学者Wayss, Bauschingger（包辛格）和Koenen（克内恩）等发表了板的计算理论和计算方法。1877年美国的Thaddeus H yatt调查了梁的力学性质，1887年Konen发表了试验结果，提出了用混凝土承担压力和用钢筋承担拉力的概念，德国的J．Baushinger确认了混凝土中的钢筋不受锈蚀等问题。之后，钢筋混凝土的推广应用有了较快的发展。1872年纽约建造了第一所钢筋混凝土房屋。1892年法国的Hennebique阐述了箍筋对抗剪的有效作用，并于1898年提出了T形梁的方案。Conigne对混凝土柱进行研究，取得了混凝土柱的专利，Considere根据实验于1902年取得了螺旋钢筋柱的专利。1928年，法国学者尤金·弗雷赛纳特(Eugene Freyssinet)发明了预应力混凝土结构；1954年美籍华人林同炎提出了预应力混凝土设计三大基础理论之一的“荷载平衡法”。
总而言之，与砖石结构、木结构和钢结构相比，混凝土结构的历史并不长。19世纪末以来，随着生产的发展，试验工作的开展、计算理论的研究、材料及施工技术的改进，这一结构得到了迅速发展，目前已成为世界各国现代土木工程建设中占主导地位的结构。
1.4.1 材料与施工技术方面的发展
1．混凝土材料
具有高强度、高工作性和高耐久性的高性能混凝土是混凝土的主要发展方向之一。随着水泥工业的发展，混凝土的质量不断改进、强度逐步提高。例如在美国20世纪60年代使用的混凝土抗压强度平均为28N/mm2，20世纪70年代提高到42 N/mm2，目前立方体抗压强度为50～80N/mm2、坍落度为12~400px的高性能混凝土已在工程中广泛应用；立方体抗压强度为100～200N/mm2的超高强混凝土也得到了实际工程应用；而实验室做出的抗压强度最高已达300N/mm2，采用活性细粉配制的混凝土立方体抗压强度可达200～800N/mm2，抗拉强度可达25～150N/mm2。商品混凝土的发展保证了混凝土质量，减少了环境污染，对提高和推广高性能混凝土起到了推动作用。
轻集料混凝土是利用天然轻集料（如浮石、凝灰石等）、工业废料轻集料（如炉渣、粉煤灰陶粒、自燃煤矸石及其轻砂）、人造轻集料（如页岩陶粒、粘土陶粒、膨胀珍珠岩等及其枪砂）制成，可以大大减轻结构自重（重度仅为14～18kN/m3，自重减少20～30%）、相对强度高，同时具有优良的保温、耐火和抗冻性能。天然轻集料及工业废料轻集料还具有节约能源、减少堆积废料占用土地、减少厂区或城市污染、保护环境等优点。承重的人造轻集料混凝土，由于弹性模量低于同等级的普通混凝土，吸收冲击能量快，能有效减小地震作用，节约材料、降低造价。
再生骨料混凝土的研究和利用是解决城市改造与拆除重建建筑废料、减少环境建筑垃圾、变废为宝的途径之一。将拆除建筑物的废料如混凝土、砖块经破碎后得到的再生粗骨料，清洗以后可以代替全部或部分石子配制混凝土，其强度、变形性能视再生粗骨料代替石子的比率有所不同。
此外还有，①具有自身诊断、自身控制、自身修复等功能的机敏型高性能混凝土，得到越来越多的研究和重视。如自密实混凝土，可不需机械振捣，而是依靠自身的重量达到密实。混凝土具有高工作性，质量均匀、耐久，钢筋布置较密或构件体型复杂时也易于浇筑，施工速度快，使无噪声混凝土施工成为现实，从而实现了文明施工
。②碾压混凝土适用于大体积混凝土结构（如水工大坝、大型基础）、公路路面与厂房地面等，其浇筑过程采用先进的机械化施工，浇筑工期可大为缩短，并能节约大量材料。③纤维混凝土是在混凝土中掺加纤维以改善混凝土的抗拉性能差、延性差等缺点。目前研究较多的有钢纤维、耐碱玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、聚丙烯纤维或尼龙合成纤维混凝土等。④特殊性能混凝土，如聚合物混凝土、耐腐蚀混凝土、微膨胀混凝土和水下不分散混凝土等的应用，可提高混凝土的抗裂性、耐磨性、抗渗和抗冻能力等，对混凝土的耐久性十分有利。
2．配筋材料
钢筋的发展方向是高强、防腐、较好的延性和良好的粘结锚固性能。我国用于普通混凝土结构的钢筋强度已达500N/mm2，预应力构件中已采用强度为1960N/mm2的钢绞线。为了提高钢筋的防腐性能，带有环氧树脂涂层的热轧钢筋和钢绞线已开始在某些有特殊防腐要求的工程中应用。
在钢筋的连接成型方面，正在大力发展各种钢筋成型机械及绑扎机具，以减少大量的手工操作。除了常用的绑扎搭接、焊接连接方式外，套筒连接方式得到越来越多的推广应用。
1.4.2 结构型式方面的发展
混凝土结构在土木工程各个领域得到了广泛的应用，目前混凝土结构的跨度和高度都在不断地增大。在城市建筑中，上海市的金贸大厦是当时中国第一、世界第二的高楼，建筑总高度为420.5m，主楼地上88层、地下3层，为框筒结构体系，核心筒为现浇钢筋混凝土，外框为钢结构与混凝土结构复合成巨型框架。在桥梁工程中，武汉长江二桥是一座主跨400m双塔双索面自锚式悬浮体系的预应力混凝土斜拉桥，桥式组成以跨径5m+180m+400m +180m+5m双塔双索面的预应力混凝土斜拉桥为主桥，两侧布置跨径125m+130m+83m预应力混凝土连续刚构，在北岸边滩地布置跨径7×60m预应力混凝土连续箱梁，斜拉桥部分桥面宽29.4m，其他部分为26.4m，车行道宽均为23m（六车道），建筑规模与同类型斜拉桥相比，仅次于美国达姆角桥，居世界第二；世界上跨度最大的混凝土拱桥—克罗地亚的克尔克II号桥，跨度达390m。在水利工程中，世界上最高的钢筋混凝土拱坝—格鲁吉亚的英古力坝，高272m；我国目前最高的混凝土拱坝—雅砻江二滩双曲拱坝，高240m。在特种结构中，上海电视塔主体为混凝土结构，高415.2m，是我国目前最高的电视塔。
近年来，钢—混凝土组合结构得到迅速发展应用，如钢板混凝土用于地下结构和混凝土结构加固、压型钢板—混凝土板用于楼板、型钢与混凝土组合而成的组合梁用于楼盖和桥梁、外包钢混凝土柱用于电站主厂房等。以型钢或以型钢和钢筋焊成的骨架做筋材的钢骨混凝土结构，由于其筋材刚度大，施工时可用其来支撑模板和混凝土自重，可以简化支模工作。在房屋建筑工程中，世界上最高的混凝土高层建筑—马来西亚吉隆坡City Center的双塔大厦，为钢骨混凝土结构，高450m。在钢管内浇筑混凝土形成的钢管混凝土结构，由于管内混凝土在纵向压力作用下处于三向受压状态并起到抑制钢管的局部失稳，因而使构件的承载力和变形能力大大提高；由于钢管极为混凝土的模板，施工速度较快。因此，在高层建筑结构的底层和拱桥等工程中得到了逐步推广应用。这些高性能新型组合结构具有充分利用材料强度、较好的变形能力、施工较简单等特点，从而大大拓宽了钢筋混凝土结构的应用范围。
预应力混凝土结构由于抗裂性能好、可充分利用高强度材料，发展迅速。同时结合传统预应力工艺和实际结构特点，发展了以增强后张预应力孔道灌浆密实性为目的的真空辅助灌浆技术、以减小张拉力减轻张拉设备为目的的横张预应力技术、以实现筒形断面结构环向预应力为目的的环形后张预应力技术、以减小结构建筑高度为目的的预拉预压双预应力技术等。在高耸结构与特种结构中，世界上最高的预应力混凝土电视塔为加拿大多伦多电视塔，高达549m；某些有特殊要求的结构，例如核电站安全壳和压力容器、海上采油平台、大型蓄水池、贮气罐及贮油罐等结构，抗裂及抗腐蚀能力要求较高，更适合采用预应力混凝土结构。将预应力钢筋（索）布置在混凝土结构体外的预应力技术，因大幅度减小预应力损失，简化结构截面形状和减小截面尺寸，便于再次张拉、锚固、更换或增添新索，已在桥梁工程的修建、补强加固及其他建筑结构的补强加固中得到应用。
1.4.3设计计算理论方面的发展
混凝土结构的设计理论从把材料看作弹性体的容许应力理论，到考虑材料塑性的极限强度理论，再到按极限状态设计的理论体系。目前在工程结构设计规范中已采用基于概率论和数理统计分析的可靠度理论。
作为反映我国混凝土结构学科水平的混凝土结构设计规范也随着工程建设经验的积累、科研工作的成果和世界范围技术的进步而不断改进。1952年东北地区首先颁布了《建筑物结构设计暂行标准》；1955年制定的《钢筋混凝土结构设计暂行规范》（结规6—55），采用了前苏联规范中的按破坏阶段设计法；1966年颁布了我国第一本《钢筋混凝土结构设计规范》（BJG2l—66），采用了当时较为先进的以多系数表达的极限状态设计法；1974年编制了采用单一安全系数表达的极限状态设计法的《钢筋混凝土结构设计规范》（TJ10—74）。规范（BJG2l—66）和（TJl0—74）的颁布标志着我国钢筋混凝土结构设计规范步入了从无到有、由低向高发展的阶段。为了解决各类材料的建筑结构可靠度设计方法的合理和统一问题，1984年颁布的《建筑结构设计统一标准》（GBJ68—84）规定我国各种建筑结构设计规范均统一采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，其特点是以结构功能的失效概率作为结构可靠度的量度，由定值的极限状态概念转变到非定值的极限状态概念上，从而把我国结构可靠度设计方法提高到当时的国际水平，对提高结构设计的合理性具有深刻意义。为配合(GBJ68—84)的执行，1989年颁布的《混凝土结构设计规范》（GBJ10—89）使我国混凝土结构设计规范提高到了一个新的水平。1997年起，我国对工程建设标准进行了全面修订，并先后颁布了《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）及《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）等。2010年颁布了《混凝土结构设计规范》GB50010-2010和《高层建筑混凝土结构技术规程》JGJ3-2010。新标准的颁布，将推动新材料、新工艺、新结构的应用，使混凝土结构不断地发展，不停地演进，达到新的水平。
新型混凝土如何独领风骚？
导读
社会在发展，混凝土种类也在日益更新，很多以前从未听说过的混凝土名称，现在也渐渐投入运用，不再陌生。有些新型混凝土名称可能大家有所耳闻，但新型混凝土的种类究竟有哪些你又知道多少呢？它们具体应用在哪些方面你又是否真的了解呢？
新型混凝土发展前景
随着建筑科学的日益发展以及人们对于建筑物要求的不断提高，相信新型混凝土的种类也会在未来一段时间继续增多并得到广泛应用。尤其是目前传统混凝土的过早劣化，各国政府对于混凝土材料耐久性的改善问题更加重视。新型混凝土的出现，不论是在产品性能还是环保角度，都注定它会在未来很长一段时间里面得到大家的重视。
如今，环境污染、资源能源消耗以及人与自然和谐共处等是当下全世界最关心的课题。而新型混凝土是传统混凝土材料和建筑材料走可持续发展之路，保护生态环境与可持续发展观的必然选择。因此，新型混凝土也必定会向着更加智能化、规模化、理论化、体系化和集成化方向发展。
由以上几点，我们也充分相信，不论是在建筑工程中将资源充分利用的再生混凝土、废玻璃混凝土以及稻壳灰混凝土，还是能为我们日常生活增添色彩得到广泛应用的清水混凝土及彩色混凝土，他们的出现不仅让工程项目的材料选择更加多样化，更为我国混凝土行业的产品种类添上了浓墨重彩的一笔。在不久的未来，这些新混凝土不管是已经得到应用的还是正在开发研究的，它们都会渗透到各类建筑项目以及我们日常生活中的方方面面。
来源：中国混凝土网。
