1.2.2 混凝土结构的发展趋势
1. 材料方面
(1)混凝土主要是向以下几个方面发展:
高强:目前我国已制成100 N/mm2强度的混凝土,美国已制成200 N/mm2强度的混凝土。
轻质:利用轻质骨料可减轻混凝土自重20%~30%。
耐久:加入高分子化合物,制成耐久的混凝土如树脂混凝土。
抗裂:如目前研究较为广泛的纤维混凝土。
(2)对于钢筋,主要是以下三方面:
高强:目前我国用于普通混凝土结构中的钢筋强度为435 N/mm2,预应力混凝土结构中的钢筋强度已达800~1 860 N/mm2。
防腐:在钢筋外皮刷环氧树脂,保护钢筋。
锚固性能:预应力混凝土结构中的高强螺旋肋钢丝,锚固性能优于普通钢丝。
2. 结构方面
预应力混凝土结构、混凝土和其他材料的组合结构将得到进一步的发展。
3. 施工方面
预应力技术的发明使混凝土结构的跨度大大增加;
滑模施工法的发明使特种结构的施工进度进一步加快;
泵送混凝土技术的发明使高层建筑及大跨桥梁可以方便的浇筑;
蒸汽养护法使预制混凝土构件的出厂时间大为缩短;
随着科学技术的进步,混凝土结构还会取得更大的发展。
1.2.3 混凝土结构的工程应用
应用非常广泛,主要有以下几个方面:
(1)房屋建筑工程。建成了许多具有代表性的高层建筑、大跨结构。
(2)桥梁工程。
(3)特种结构和高耸结构。
(4)水利及其他工程。
1.3 本课程的特点和学习方法
混凝土结构课程,和许多课程关系密切,互相呼应配合,有的需要先行掌握,有的是后续课程,例如:
(1)土木工程材料中有关混凝土和钢材的基本知识。要能正确理解混凝土结构的性能,就必须先熟悉钢筋和混凝土材料的性能,因此要在土木工程材料课程的基础上,进一步掌握钢筋和混凝土的力学性能。
(2)工程力学课程。工程力学的研究对象主要是各向同性材料的构件,而混凝土结构是各向异性的材料,其构件是两种材料互相结合共同工作的构件,情况各不相同。但是,工程力学解决问题的观点和方法,可供解决混凝土结构问题借鉴,只不过考虑问题时要顾及混凝土材料具体性能的特点。
(3)其他课程。如在地震区设计土木工程结构,必须考虑结构的抗震,本课程与结构抗震课程有关;土木工程结构的基础,采用天然地基或人工地基,都要进行适当的选择,并确定地基的反力以及考虑基础的沉降、基础与上部结构的相互作用,因此混凝土结构课程又与土力学、地基基础和工程地质课程有关;研究混凝土结构有时要做构件和结构的试验,这又跟结构试验课程、结构检验课程有关;土木工程结构设计还必须经济合理、施工方便,这必然与土木工程施工课程、工程管理、政策与法规等课程相关。
因此,学习本课程时必须要注意:
第一,由于混凝土结构材料的自身性能较复杂,同时还有其他很多因素要影响其性能,目前从学科的现状水平而言,有些方面的强度理论还不够完善,在某些情况下,构件承载力和变形的取值还得参照试验资料的统计分析,处于半经验半理论状态,故学习时要正确理解其本质现象并注意计算公式的适用条件。
第二,混凝土结构课程针对的是结构和构件的设计,需要遵循建筑方针,考虑适用、经济(造价、材料用量)、安全、施工可行,还牵涉到方案的比较、构件的选型、强度和变形的计算、配筋构造等方面,是一个多因素的综合性问题,设计时需要加以多方面比较,方能从中做出选择。所以,对本课程要注意全面掌握,学会考虑多因素综合分析的合理设计方法。
第三,就是学以致用。学习本课程不单是要懂得一些理论,更重要的是实践和应用。本课程的内容是遵照我国有关的国家标准,特别是《混凝土结构设计规范》(GB 50010—2010)(以后简称《规范》)编写的。《规范》体现了国家的技术经济政策、技术措施和设计方法,反映了我国在混凝土结构学科领域所达到的科学技术水平,并且总结了混凝土结构工程实践的经验,故而《规范》是进行钢筋混凝土结构设计的依据,必须加以遵守。而只有正确理解《规范》条款的意义,不盲目乱套,才能正确地加以应用,这首先就需要努力学习,熟悉《规范》。当然,钢筋混凝土结构这门学科是在不断地演进发展着,所以每隔一定年限《规范》就得重新修订,以反映新达到的水平。
另外,由于我国在进行经济改革的同时,正在进行政治体制改革,目前土木工程专业正在执行的混凝土结构设计规范包括建筑工程、水利工程、交通土建工程、铁路运输工程等方面各种不同类型的版本,工程使用时必须因地制宜、灵活应用。