| 单词 | 钢筋混凝土结构基本理论 |
| 释义 | 【钢筋混凝土结构基本理论】 拼译：basic theory of reinforced concrete structures 主要研究钢筋混凝土材料和构件的受力性能、设计计算方法及配筋构造，以便充分利用混凝土和钢筋各自的材料强度，达到安全可靠、耐久适用、经济合理的结构设计目的。它是钢筋混凝土建筑结构(如高层建筑等)和钢筋混凝土构筑物(如海上采油平台等)设计的基础。 法国J．Monier发明了钢筋混凝土结构，他在1861年制成了用铁丝作为配筋的花盆，后来又获得制造钢筋混凝土板、管道、拱桥等的专利。但J．Monier不懂得钢筋混凝土的原理，将钢筋配置在板的中部。1887年以后，德国G．A．Wayss和J．Bauschinger等提出了将钢筋配置在结构中受拉力部位的概念和钢筋混凝土板的计算方法，推动了钢筋混凝土结构的应用。一些早期的钢筋混凝土构件的计算理论是以极限强度理论为基础的，如1897年Thullie提出的弯曲理论和1899年Ritter提出的抛物线形应力分布理论。这一时期也有采用以弹性设计方法为基础的容许应力法。但到了1900年Coignet和Tedesco提出直线(弹性)计算理论后，容许应力法得到了公认，这主要是由于它的简单和便于设计应用。1922年英国Dyson提出了按破坏阶段的强度计算法。前苏联是最早把这一理论应用在设计规范中的国家，从1938年就开始在设计中应用，节省了钢筋用量，这是钢筋混凝土历史上的新发展。预应力混凝土结构是按照需要在外荷载作用之前，先对混凝土预加压力，由此产生的预压应力能部分或全部抵消外荷载引起的拉应力，从而提高结构的抗裂度、刚度和限制裂缝开展的能力。混凝土的预压应力一般是通过张拉预应力钢筋实现的。1886年，美国的P．H．Jackson取得了用张拉钢筋对混凝土施加预压力来制作楼板的专利；1888年德国的W．Dohring取得了用加有预应力的钢丝浇入混凝土中以制作板和梁的专利；用预加应力抵消荷载在混凝土中引起的拉应力的概念，是奥地利的J．Mandl于1896年首先提出的；无粘结预应力混凝土是美国的R．H．Dill于1925年提出的；直到1928年法国的E．Freyssinet提出了预应力混凝土必须采用高强钢筋和高强混凝土，才使预应力混凝土在理论上有了关键性的突破，并逐步走向实用阶段。此后预应力混凝土结构在全世界推广应用发展很快。1955年前苏联颁布的《混凝土及钢筋混凝土结构设计标准及技术规范》(Hитy123－55)和1958年出版的《预应力钢筋混凝土结构设计规程》(CH10－57)中提出了更为合理的按极限状态的设计方法。目前该方法已成为国际上设计方法的主要趋向，并向系统化和精确化发展。1970年欧洲混凝土委员会提出了《混凝土结构设计与施工建议》，对各国钢筋混凝土结构设计规范的影响较大。70年代以来，在钢筋混凝土结构中已开始采用以概率论及数理统计学为基础、以可靠指标度量构件可靠性的分析方法，使极限状态设计方法向着更完善、更科学的方向发展。该分析方法可分为3个水准：水准Ⅰ——半概率半经验法，水准Ⅱ——近似概率法，水准Ⅲ——全概率法。许多国家正在采用近似概率设计法以改进现行的半概率半经验的极限状态设计法。1971年结构安全度联合委员会(JCSS)按近似概率极限状态设计法编制了《结构统一标准规范的国际体系》。1975年加拿大制订了采用统一的极限状态理论，首次提出了近似概率法作为设计规范中可靠度问题的准则。中国50年代就制定了按破坏阶段计算方法的钢筋混凝土结构设计标准和设计规范。1966年编制了按极限状态计算的设计规范，1989年颁布了采用以概率论为基础的极限状态设计方法的《混凝土结构设计规范(GBJ10－89)》，它标志中国的钢筋混凝土结构基本理论研究已进入了更高的发展阶段。60年代后期钢筋混凝土基本理论研究的最新进展是开始将有限单元法用于钢筋混凝土构件的非线性受力全过程分析中。它促进了钢筋混凝土受力机理、钢筋与混凝土间的粘结滑移、骨料咬合、混凝土多轴强度准则及本构关系的研究，从而诞生了近代钢筋混凝土力学这一新的分支学科。1967年D．Ngo和A．C．Scordelis最早研究了采用联结单元模拟钢筋与混凝土间的粘结滑移及裂缝扩展的分离式计算模型。1968年Т．R．Rashid研究了涂敷式裂缝模型，避免了分离式模型计算过程中重新划分网格的困难，使钢筋混凝土有限元的应用得到了推广。为适应有限元分析的需要，混凝土多轴强度和本构关系的研究发展很快。1969年H．Kupfer试验研究了混凝土在双轴应力下的特性，随后建立了混凝土的破坏准则。1973年J．B．Newman研究了混凝土在各种荷载组合下的破坏机理和设计准则。1975年美国等联合进行了多轴应力下混凝土性能的试验研究。中国开展多轴应力下混凝土性能试验的研究取得了一批可喜成绩，特别是大连理工大学在国内外首次开展了混凝土三轴不等拉的试验研究。采用断裂力学和损伤力学研究混凝土结构(如混凝土坝)的裂缝问题已得到国内外的重视，并已开展了大量的试验研究来确定有关的参数和裂缝发展的规律。80年代以来，大连理工大学开展了特大尺寸混凝土试件的断裂参数研究，建立了混凝土内时损伤本构模型。在材料方面，国内外均向轻质、高强、抗震(爆)、抗冲磨、耐腐蚀的混凝土材料方向发展，相应地产生了各种轻混凝土(如浮石混凝土、粘土陶粒混凝土、煤矸石混凝土等)、高强混凝土(如美国已制成C200的混凝土)、纤维混凝土(如钢纤维混凝土、玻璃纤维混凝土、聚丙烯纤维混凝土等)和相应的计算理论。在结构方面，组合结构的应用发展较快，如钢板混凝土、外包角钢的混凝土组合柱、钢管混凝土、预弯型钢的预应力梁等，其优点为承载力高，施工速度快。国外建筑工业化的发展较快，已从一般的构件标准设计向工业化建筑体系发展，趋向于一件多用来建造各类结构，如原苏联推广大板结构、盒子结构体系，梁板合一、墙柱合一构件等，以便加快施工速度，提高施工质量，降低建筑造价。在结构内力分析方面，随着电子数字计算机的发展已由传统的个别构件分析逐渐向整个结构及其耦联系统的综合分析发展。在结构的可靠性分析方面，当前正由仅考虑安全性和适用性的分析逐渐向全面考虑安全性、适用性和耐久性的分析方向过渡。在基本理论研究方面，有关钢筋混凝土结构的动力性能，如疲劳、延性、滞回特性、冲击性能的研究发展较快，并已在一些设计规范中应用，关于钢筋混凝土的长期性能如徐变、收缩，钢筋混凝土的耐久性如化学耐久性(碱骨料、碳化、氯盐引起的钢筋锈蚀等)、物理耐久性(冻融、冲磨等)、生物耐久性(植物根部生长引起的腐蚀等)，国内外已开展了广泛的研究工作。关于混凝土在低温(如寒冷地带的混凝土结构)和高温(如火灾后的混凝土结构)作用下的性能研究已取得了可喜的成果。钢筋混凝土结构基本理论研究的热点为：(1)轻质、高强、抗震(爆)、抗冲磨、耐腐蚀材料的进一步研究和应用；(2)近似概率极限状态设计方法的进一步完善和应用，全概率设计法的深入研究；(3)混凝土多轴强度理论和本构关系的研究和应用；(4)混凝土复合型断裂参数和损伤变量的研究和应用；(5)将强度、变形和延性贯穿起来的全过程分析及从个别构件的分析过渡到考虑整体结构的空间工作及其耦联系统的综合分析方法和分析程序的研制；(6)综合考虑安全性、适用性和耐久性的可靠性分析和评估方法的建立；(7)计算机技术在钢筋混凝土结构中的应用研究，如CAD、优化设计、专家智能系统等。【参考文献】：1 Инструкюия по рaсчeту плит u второстeпеннюх балок мeлеэо6－eтоннюх пeрeKрютпǚ с учeтом пластичeских gеформaюиǜ(、И－132－50)юСтроǚиэgaт，1950．2 Hормю и тeхничeскиe условия проектировaния ò eтоннюх и мeлеεобетоннюх конструкюиǚ(Hпту－123－55)юмосквa，1955．3 Инструкюия по проeктировaнию преgвaритeлвно напрямeннюх мeлeэобетоннюх конструкюиǜ(Cн10－57)，москва，19584 D．Ngo and A．C．Scordelis，Fnite Element Analysis of Reinforced Concrete Beams，Jour．ACI，1967，3．5 International Recommendations for the Design and Construction of Concrete Structures(CEB-FIP－70)，June，1970．6 RILEM，Fibre Reinforced Cement and Concrete，Vol．1，1975．(大连理工大学博士生导师赵国藩教授、博士生导师宋玉普教授、博士生导师黄承逵教授撰) |
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