混凝土结构历史

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水泥是混凝土的主要成分，也是混凝土的历史前身，数千年来一直以各种形式被使用，包括在古埃及和希腊。

大约 2500 年前，阿拉伯沙漠中的商人部落使用二氧化硅和石灰混合的沉积物来制造水泥，以建造水渠和蓄水池来收集稀少的雨水。

1900 多年前，罗马人也使用了一种水泥，其中包括使用火山灰。他们建造了罗马万神殿直径 43 米的巨大圆顶，至今仍屹立不倒。

在现代世界中，混凝土（基本上是水泥和水与砾石和沙子等骨料混合）构成了我们的大部分景观：桥梁、高速公路、隧道、发电站、办公楼和公寓楼、机场、地铁站、工业场地、购物、休闲和展览中心、市政建筑、停车场、医院。

实验最终产生了波特兰水泥，这是一种将石灰石、页岩或粘土等材料加热到极高的温度并研磨成细粉的统称。该名称源于其与波特兰石的相似性。

波特兰水泥于 1824 年由利兹的泥瓦匠约瑟夫阿斯普丁 (Joseph Aspdin) 获得专利。

然而，第一种真正意义上的商业波特兰水泥是在二十一年后由竞争对手发明家艾萨克·查尔斯·约翰逊（Isaac Charles Johnson，1811 年至 1911 年）在位于肯特郡斯旺斯科姆的水泥厂生产出来的。

弗朗索瓦·亨尼比克 (1842 年 4 月 26 日 - 1921 年 3 月 7 日) 是一位法国工程师和自学成才的建筑商，他于 1892 年为其开创性的钢筋混凝土建筑系统申请了专利，将柱子和梁等独立的建筑元素整合为一个整体元素。

参考

• https://en.wikipedia.org/wiki/Concrete
• https://www.civilengineeringforum.me/introduction-to-concrete-components/
• https://news.samsungcnt.com/en/features/engineering-construction/2018-06-concrete-matters-primer-popular-man-made-material/
• https://heritagecalling.com/2022/09/22/a-brief-history-of-reinforced-concrete-buildings-in-england/
• https://www.jpconcrete.co.uk/francois-hennebique-a-pioneer-of-reinforced-concrete/
• https://engineersoutlook.wordpress.com/2022/08/29/history-of-reinforced-concrete-and-structural-design-2/
• https://en.wikipedia.org/wiki/Joseph_Monier

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• https://www.bgstructuralengineering.com/BGSCM14/BGSCM001/BGSCM00102.htm
• https://en.wikipedia.org/wiki/Limit_state_design

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阿列克谢·格沃兹杰夫 (Alexeï Gvozdev，1897 – 1986) 最早提出了钢筋混凝土塑性性能的破坏阶段计算方法。

在格沃兹杰夫（Gvozdev）之后，许多欧美学者在此基础上继续深入研究，推动了塑性设计理论的发展。以下是一些在这一领域具有重要贡献的欧美学者：

1. J. Heyman（英国）：

   • 作为塑性理论的先驱之一，Heyman在钢结构和混凝土结构中的极限分析和塑性设计方面进行了大量的研究。他的工作强调了塑性铰的概念及其在框架结构中的应用。

2. M.R. Horne（英国）：

   • Horne在塑性设计中的重要贡献包括将极限状态设计应用于钢筋混凝土结构。他与Heyman等学者合作，进一步发展了极限分析方法，帮助推动了这种方法在实际工程中的应用。

3. J. F. Baker（英国）：

   • Baker主导了钢结构和混凝土结构的极限设计理论研究，尤其是在塑性设计理论的推广上作出了贡献。他的工作对塑性设计在桥梁和高层建筑中的应用产生了深远影响。

4. Ove Arup（英国-丹麦）：

   • Ove Arup不仅是建筑工程中的重要人物，也对极限设计理论做出了贡献，尤其是他在设计中的创造性方法帮助推动了极限设计和塑性设计理论的实际应用。

5. E. Hognestad（美国）：

   • Hognestad对钢筋混凝土结构中的应力-应变关系进行了深入的实验研究，发展了钢筋混凝土受弯构件的塑性设计方法。他的研究为欧美标准中的塑性设计理论提供了实验基础。

6. G. Maier（意大利）：

   • Maier致力于塑性设计和极限分析领域的理论发展，尤其是在弹塑性和塑性分析方法方面。他的工作影响了欧洲的结构设计规范。

7. W.F. Chen（美国）：

   • Chen是极限设计和塑性分析领域的著名学者，特别是在钢筋混凝土和钢结构的塑性分析方面做出了重要贡献。他的著作对欧美学术界和工程界影响深远。

这些学者的研究和贡献帮助塑性设计理论在全球范围内得到广泛应用，并影响了现代结构设计的规范和标准。

• https://fr.wikipedia.org/wiki/Alexeï_Gvozdev

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混凝土结构的设计和施工规范在欧洲的演变是一个复杂的过程，各个国家的标准经过了长期的积累和改进，逐渐发展到现有的欧洲统一规范——Eurocodes。下面简要介绍英国、德国等欧洲国家混凝土结构规范的演变过程：

1. 英国

• 早期规范：英国早期的混凝土结构设计规范主要基于经验法和有限的理论研究，最早的标准之一是1934年发布的CP 114《钢筋混凝土设计和施工规范》。随着科学技术的发展，英国规范逐渐引入了更为科学的设计方法。
• BS 8110：1970年代，英国发布了BS 8110《混凝土结构设计规范》，它是基于极限状态设计法，成为20世纪后期英国混凝土结构设计的主要参考规范。BS 8110对材料的强度、结构的承载力等做出了详细的规定，具有较高的实用性。
• Eurocode 2：英国逐步采用了欧洲标准。2004年，BS EN 1992-1-1发布，替代了BS 8110。这一规范是英国采用的Eurocode 2《混凝土结构设计》，与欧洲其他国家同步使用统一的设计标准。

2. 德国

• 早期规范：德国在20世纪初期发布了一系列国家标准，如DIN 1045《钢筋混凝土规范》。这个标准对德国建筑业的发展影响深远，它在结构设计中主要采用容许应力法。
• DIN 1045-1：随着极限状态设计法的普及，德国在1970年代发布了修订版的DIN 1045，加入了对钢筋混凝土极限状态的相关设计规范。这一版规范在欧洲内广为使用。
• Eurocode 2：与英国类似，德国也在20世纪末向欧洲规范过渡，逐步采用了EN 1992（Eurocode 2），并以DIN EN 1992-1-1的形式正式引入了德国，取代了原有的国家标准。

3. 欧洲统一规范（Eurocodes）

• 制定背景：欧洲国家各自制定的规范虽然满足了本国需求，但在欧洲经济一体化的背景下，不同国家的规范差异成为了贸易和工程合作中的障碍。因此，欧盟推动了Eurocodes的制定，以建立统一的技术标准。
• Eurocode 2：混凝土结构的设计在Eurocodes中对应的是EN 1992《混凝土结构设计》，通常称为Eurocode 2。它基于极限状态设计法，涵盖了各种结构的承载能力、使用性能及耐久性要求。Eurocode 2在不同国家有不同的国家附录，以适应当地的建筑文化和施工实践。

4. 主要演变趋势

• 从容许应力法到极限状态设计法：早期的设计规范大多采用容许应力法，随着结构分析和材料科学的发展，极限状态设计法逐渐成为主流，它考虑了结构在极端情况下的安全性。
• 材料性能的提升：随着混凝土和钢筋材料的性能提升，设计规范逐渐纳入了更高强度的材料，并细化了各种使用场景下的规范要求。
• 可持续性和环保要求：近年来，欧洲规范逐步加入了可持续性和环保的要求，如对混凝土材料的碳足迹、能源消耗的控制，推动建筑业向绿色环保方向发展。

总的来说，英国、德国等欧洲国家的混凝土结构规范经历了从各自独立到逐渐统一的过程，最终形成了以Eurocodes为核心的欧洲标准体系。这种演变不仅提高了结构设计的科学性，还促进了欧洲建筑业的合作和发展。

Eurocodes 的最新版本是 EN Eurocodes 第二代，它们正在逐步发布中，部分文件在2023年已经发行或即将发布。这是对第一代 Eurocodes 的修订和改进，旨在反映新材料、建筑技术、计算方法的发展，并进一步提高规范的使用便捷性和一致性。

• 第一代 Eurocodes 是在1990年代到2000年代初发布的，包括 EN 1990 至 EN 1999 共10个系列，涵盖了结构设计的各个方面。
• 第二代 Eurocodes 的修订工作始于2015年，欧洲标准化委员会（CEN）负责组织，计划在2023年到2026年之间逐步发布第二代的完整套件。

新版本的 Eurocodes 强调了数字化设计、环保要求，以及与新兴设计工具（如 BIM）的兼容性。