對(duì)混凝土結(jié)構(gòu)的認(rèn)識(shí)與思考

李靜

以混凝土為主要材料建造的工程結(jié)構(gòu)稱為混凝土結(jié)構(gòu)，它的發(fā)展極為迅速，在改革開放30多年的時(shí)間里從新材料、新技術(shù)的研究、開發(fā)和推廣應(yīng)用，再到工程結(jié)構(gòu)的建造，取得了驚人的成就，創(chuàng)造了一個(gè)個(gè)新的紀(jì)錄。有的已達(dá)到國際先進(jìn)水平，有的已進(jìn)入國際先進(jìn)行列，有的更是暫居領(lǐng)先地位。

一、混凝土結(jié)構(gòu)的分類

混凝土結(jié)構(gòu)包括素混凝土結(jié)構(gòu)、鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)、預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)等。

素混凝土是針對(duì)鋼筋混凝土、預(yù)應(yīng)力混凝土等而言的。素混凝土是鋼筋混凝土的重要組成部分，由水泥、砂（細(xì)骨料）、石子（粗骨料）、礦物摻和料、外加劑等按一定比例混合后加一定比例的水拌制而成。這種材料具有較高的抗壓強(qiáng)度，而抗拉強(qiáng)度卻很低，故一般在以受壓為主的結(jié)構(gòu)構(gòu)件中采用，如柱墩、基礎(chǔ)墻等。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)是指用配有鋼筋增強(qiáng)的混凝土制成的結(jié)構(gòu)。承重的主要構(gòu)件是用鋼筋混凝土建造的，包括薄殼結(jié)構(gòu)，大模板現(xiàn)澆結(jié)構(gòu)，以及使用滑模、升板等建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的建筑物。鋼筋承受拉力，混凝土承受壓力。具有堅(jiān)固、耐久，防火性能好，比鋼結(jié)構(gòu)節(jié)省鋼材，成本低，可模性好，結(jié)構(gòu)造型靈活，以及整體性、延性好，適用于抗震結(jié)構(gòu)等特點(diǎn)，因而在建筑結(jié)構(gòu)及其他土木工程中得到廣泛應(yīng)用。

預(yù)應(yīng)力混凝土是在混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受荷載之前，利用張拉配在混凝土中的高強(qiáng)度預(yù)應(yīng)力鋼筋而使混凝土受到擠壓，所產(chǎn)生的預(yù)壓應(yīng)力可以抵消外荷載所引起的大部分或全部拉應(yīng)力，也就提高了結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗裂度。這樣的預(yù)應(yīng)力混凝土一方面由于不出現(xiàn)裂縫或裂縫寬度較小，因此比相應(yīng)的普通鋼筋混凝土的截面剛度要大，變形要小。另一方面，預(yù)應(yīng)力使構(gòu)件或結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的變形與外荷載產(chǎn)生的變形方向相反（習(xí)慣稱為“反拱”），因而可抵消后者一部分變形，使之容易滿足結(jié)構(gòu)對(duì)變形的要求，故預(yù)應(yīng)力混凝土適宜于建造大跨度結(jié)構(gòu)。混凝土和預(yù)應(yīng)力鋼筋強(qiáng)度越高，可建立的預(yù)應(yīng)力值越大，則構(gòu)件的抗裂性越好。同時(shí)，由于合理有效地利用高強(qiáng)度鋼材，因而可節(jié)約鋼材，減輕結(jié)構(gòu)自重。由于抗裂性高，可建造水工、儲(chǔ)水和其他不滲漏結(jié)構(gòu)。

二、混凝土結(jié)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)在工程中有著廣泛的應(yīng)用，這是因?yàn)樗泻芏鄡?yōu)點(diǎn)，其主要優(yōu)點(diǎn)有：整體性好，可灌筑成為一個(gè)整體；可模性好，可灌筑成各種形狀和尺寸的結(jié)構(gòu)；耐久性和耐火性好;工程造價(jià)和維護(hù)費(fèi)用低。

但是鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也存在一些缺點(diǎn)，主要是結(jié)構(gòu)自重大、抗裂性差、一旦損壞修復(fù)比較困難、施工季節(jié)環(huán)境影響較大等，這也使鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)的應(yīng)用范圍受到某些限制。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，上述缺點(diǎn)已在一定程度上得到了克服。如采用輕質(zhì)混凝土可以減輕自重，采用預(yù)應(yīng)力混凝土可以提高結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的抗裂性能，采用植筋或粘鋼等技術(shù)可以較好地對(duì)發(fā)生局部損壞的混凝土結(jié)構(gòu)或構(gòu)件進(jìn)行修復(fù)，等等。

三、混凝土結(jié)構(gòu)的工程應(yīng)用

改革開放后，混凝土高層建筑在我國有了較大的發(fā)展。20世紀(jì)70年代北京飯店、廣州白云賓館和一批高層住宅（如北京前三門大街、上海漕溪路住宅建筑群）相繼興建。80年代，高層建筑的發(fā)展加快了步伐，結(jié)構(gòu)體系更為多樣化，層數(shù)增多，高度加大，已逐步在世界上占據(jù)領(lǐng)先地位；廣州的中天廣場(chǎng)，80層，322m高，為框架—筒體結(jié)構(gòu)；香港的中環(huán)廣場(chǎng)達(dá)78層，374m，三角形平面筒中筒結(jié)構(gòu)；廣州國際大廈63層，199m，是80年代世界上最高的部分預(yù)應(yīng)力混凝土建筑。隨著高層建筑的發(fā)展，高層建筑結(jié)構(gòu)分析方法和試驗(yàn)研究工作在我國得到了極為迅速的發(fā)展，許多方面已達(dá)到或接近國際先進(jìn)水平。

在大跨度的公共建筑和工業(yè)建筑中，常采用鋼筋混凝土桁架、門式剛架、拱、薄殼等結(jié)構(gòu)形式。工業(yè)建設(shè)已經(jīng)廣泛地采用了裝配式鋼筋混凝土及預(yù)應(yīng)力混凝土。為了節(jié)約用地，在工業(yè)建筑中多層工業(yè)廠房所占比重有逐漸增大的趨勢(shì)，在多層工業(yè)廠房中除現(xiàn)澆框架結(jié)構(gòu)體系以外，裝配整體式多層框架結(jié)構(gòu)體系已被普遍采用。整體預(yù)應(yīng)力裝配式板柱體系由于構(gòu)件類型少，裝配化程度高，整體性好，平面布置靈活，是一種有發(fā)展前途的結(jié)構(gòu)體系。升板結(jié)構(gòu)、滑模結(jié)構(gòu)也有所發(fā)展。此外，如電視塔、水培、水池、冷卻塔、煙囪、貯罐、筒倉等特殊構(gòu)筑物也普遍采用了鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土。如高380m的北京中央電視塔、高405m的天津電視塔、高490m的上海東方明珠電視塔等。

混凝土結(jié)構(gòu)在水利工程、橋隧工程、地下結(jié)構(gòu)工程中的應(yīng)用也極為廣泛。用鋼筋混凝土建造的水閘、水電站、船塢和碼頭在我國已是星羅棋布。如黃河上的劉家峽、龍羊峽及小浪底水電站，長江上的葛洲壩水利樞紐工程及三峽工程，等等。

鋼筋混凝土和預(yù)應(yīng)力混凝土橋梁也有很大的發(fā)展，如福建烏龍江大橋，最大跨度達(dá)144m，全長548m；四川瀘州大橋，采用了預(yù)應(yīng)力混凝土T形結(jié)構(gòu)，三個(gè)主跨均為170m，主橋全長1255．6m，引道長達(dá)7000m，是目前我國最長的公路大橋。

混凝土結(jié)構(gòu)是我國工程建設(shè)中應(yīng)用廣泛的一種結(jié)構(gòu)，在現(xiàn)代化建設(shè)事業(yè)中起著重要作用。隨著改革開放的不斷深入，中國的建筑業(yè)必將走向世界。

參考文獻(xiàn)：

［1］彭少民主編.混凝土結(jié)構(gòu).武漢工業(yè)大學(xué)出版社，2002.

［2］本教材編審委員會(huì)組織編寫.建筑結(jié)構(gòu).中國建筑工業(yè)出版社，2007.

［3］藍(lán)宗建主編.混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原理.東南大學(xué)出版社，2002.