英國混凝土學(xué)會(huì)成立的四十年，幾乎涵蓋了我的研究生涯。四十年來，混凝土行業(yè)發(fā)生的重大變化，對(duì)研究工作的類型和數(shù)量，影響頗大，歸納起來有兩大方面。
前言
就混凝土行業(yè)而言，上世紀(jì)六十年代是一個(gè)充滿樂觀和進(jìn)取的時(shí)期。雖然在二戰(zhàn)前，鋼筋混凝土就得到應(yīng)用，但是，真正起飛的年代是在上世紀(jì)的五十年代末和六十年代。原因一是鋼材短缺，二是需對(duì)城市中心進(jìn)行重大的再開發(fā)。這是一個(gè)住宅和商業(yè)建筑的黃金時(shí)期，更不必說公路項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)劃。當(dāng)時(shí)，由于財(cái)政方面的緊縮，施工行業(yè)的建設(shè)能力及其對(duì)建設(shè)速度的追求，促使許多試驗(yàn)性的解決途徑，都向混凝土結(jié)構(gòu)的方向轉(zhuǎn)移，其中值得回憶的，或許就是開發(fā)出多種用于多層樓宇的積木式建筑體系。
高潮和低谷
混凝土
上世紀(jì)七十年代中期，一些在六十年代黃金時(shí)期建造的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了問題。1968年Ronan Point大廈的部分倒塌，標(biāo)志著對(duì)高層建筑的幻想開始破滅。雖然許多問題并非結(jié)構(gòu)問題，而是建筑、社會(huì)、或許還有維修保養(yǎng)不充分等問題所致。混凝土領(lǐng)域中，隨之的研究課題就是耐久性問題?；炷两Y(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的多種問題, 以及當(dāng)時(shí)日益大量供應(yīng)的廉價(jià)結(jié)構(gòu)鋼材，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)入不景氣和令人懷疑的時(shí)期。直到九十年代中期，即近十年來，混凝土建筑才逐步恢復(fù)其往日的自信，讓我們?cè)俅我姷搅烁嗑哂刑剿骶竦幕炷两ㄖO(shè)計(jì)和應(yīng)用。
鋼筋
第二個(gè)主要變化是在鋼筋和混凝土性能方面。雖然早已允許使用高強(qiáng)鋼筋，但是，二戰(zhàn)前和五十年代末期建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，大都采用屈服強(qiáng)度約為250Mpa的低碳園鋼筋。到英國混凝土學(xué)會(huì)成立之際，情況發(fā)生了迅速變化，屈服強(qiáng)度為410或460Mpa的鋼材，已成為常規(guī)材料。但是，使用經(jīng)驗(yàn)仍停留在低碳鋼。多年來，鋼材的強(qiáng)度一直穩(wěn)步提高，目前，一般的鋼材強(qiáng)度都能達(dá)到500Mpa，而且還能降低安全系數(shù)。因此，我們當(dāng)前常用的鋼筋應(yīng)力值等級(jí)，都要比在初期，我們憑長期經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的值高出兩倍。由于鋼材的彈性模量并不是隨其強(qiáng)度而變化，因此，在一定尺寸構(gòu)件中產(chǎn)生的裂縫和變形，將是其初期的兩倍。
水泥
水泥也發(fā)生了顯著的變化。當(dāng)前，波特蘭水泥的強(qiáng)度，也比初期的高得多。此外，在六十年代，混凝土一般都采用普通波特蘭水泥、骨料和水配制而成。但是，當(dāng)今的混凝土中，會(huì)另加各種摻合料，諸如：粉狀粉煤灰（pfa）、微硅灰或高嶺土，以及外加劑，諸如：超塑化劑?；炷烈殉蔀橐环N與過去完全不同的材料，已成為一種更具“高科技”含量的材料。六十年代早期，常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為21-28Mpa，當(dāng)今, 已很少見到強(qiáng)度低于30Mpa的結(jié)構(gòu)混凝土了。通常，混凝土的強(qiáng)度要高得多。預(yù)拌混凝土供應(yīng)商已能配制出強(qiáng)度超過100Mpa的混凝土，與早期使用的混凝土相比，這已是一種完全不同的材料了。
研究工作
結(jié)構(gòu)研究
五十年代末和六十年代，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的研究相當(dāng)普遍。在這一時(shí)期，研究工作的特色是：重點(diǎn)解決材料的行為特性，其中進(jìn)行了許多規(guī)模非常大的試驗(yàn)性研究計(jì)劃，現(xiàn)僅舉兩項(xiàng)研究計(jì)劃為例，略加說明。
其中雄心勃勃的研究計(jì)劃，可能就是由英國皇家學(xué)院Baker教授組織，歐洲混凝土委員會(huì)贊助的，對(duì)鋼筋混凝土斷面韌性的研究。該項(xiàng)研究試圖對(duì)鋼筋混凝土建立再分布規(guī)則，幾乎要開發(fā)出可對(duì)結(jié)構(gòu)鋼材進(jìn)行塑性設(shè)計(jì)的方法。16家實(shí)驗(yàn)室通力協(xié)作，進(jìn)行了此項(xiàng)研究。研究結(jié)果來自約170榀鋼筋混凝土梁。這項(xiàng)研究工作的實(shí)用性成果，已包含在CP110規(guī)程和BS8110規(guī)范的再分布規(guī)則條款中。
第二項(xiàng)研究計(jì)劃是，水泥與混凝土協(xié)會(huì)針對(duì)裂縫控制的調(diào)查研究。涉及到105榀鋼筋混凝土梁的本項(xiàng)研究工作，于1966年公布了第一份研究報(bào)告。接著，又陸續(xù)公布了若干份研究報(bào)告。參與調(diào)研的鋼筋混凝土梁超過200榀，并進(jìn)行了張拉試驗(yàn)。這項(xiàng)研究計(jì)劃的成果是：得出了在英國相繼出版的規(guī)范中列出的裂縫控制公式。這項(xiàng)研究工作的一個(gè)副產(chǎn)品是撓度計(jì)算法和有效跨高比。這項(xiàng)英國研究計(jì)劃，僅是這一時(shí)期，對(duì)英、美和歐洲的一系列大型工程，進(jìn)行大量裂縫研究的一個(gè)縮影而已。 在七十年代，采用這種途徑所進(jìn)行的混凝土研究，其資料會(huì)被規(guī)范起草委員會(huì)所用的數(shù)據(jù)庫大量采納，從而推導(dǎo)出有效的設(shè)計(jì)方法。在這一時(shí)期起草的規(guī)程，都是以大量來自試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)資料為其堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。
到了七十年代末期和八十年代，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行大規(guī)模研究的途徑基本上都停止了。其原因很多，但主要的因素是：
大學(xué)和其他研究機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)日益緊縮；
混凝土行業(yè)界認(rèn)為，所有他們所需的混凝土結(jié)構(gòu)行為特性，都已研究清楚；
研究基金的投入方向，已從結(jié)構(gòu)研究，轉(zhuǎn)移到更應(yīng)優(yōu)先考慮的耐久性研究。
這并不是說結(jié)構(gòu)混凝土研究已完全停止，比如對(duì)剪力的研究，仍是一個(gè)持續(xù)不斷的熱門研究課題。從歷史的角度看，一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，韌性又將重新成為令人感興趣的課題。早期由Baker教授組織的研究證明，混凝土結(jié)構(gòu)的終破壞，常常是由于混凝土結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊，而其中由于鋼筋斷裂引起的結(jié)構(gòu)破壞可以忽略不計(jì)。但是，近德國斯圖加特的Eligehausen教授及其合作人共同開展了一項(xiàng)研究，主要依據(jù)是，對(duì)塑性鉸接區(qū)所進(jìn)行的非線性計(jì)算機(jī)分析。研究結(jié)果認(rèn)為，上述結(jié)論不再正確。有些現(xiàn)代化加工工藝生產(chǎn)出的鋼材更脆，從而導(dǎo)致由于鋼材斷裂引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞。此外，與Baker教授研究時(shí)代的混凝土相比，當(dāng)前強(qiáng)度更高的混凝土往往更脆。因此，由于混凝土生產(chǎn)和鋼材生產(chǎn)工藝的變化，Baker教授主要研究計(jì)劃時(shí)期所收集的數(shù)據(jù)資料已過時(shí)。如果要更新設(shè)計(jì)規(guī)則，就需重復(fù)進(jìn)行類似的研究工作。
前言
就混凝土行業(yè)而言，上世紀(jì)六十年代是一個(gè)充滿樂觀和進(jìn)取的時(shí)期。雖然在二戰(zhàn)前，鋼筋混凝土就得到應(yīng)用，但是，真正起飛的年代是在上世紀(jì)的五十年代末和六十年代。原因一是鋼材短缺，二是需對(duì)城市中心進(jìn)行重大的再開發(fā)。這是一個(gè)住宅和商業(yè)建筑的黃金時(shí)期，更不必說公路項(xiàng)目的建設(shè)規(guī)劃。當(dāng)時(shí)，由于財(cái)政方面的緊縮，施工行業(yè)的建設(shè)能力及其對(duì)建設(shè)速度的追求，促使許多試驗(yàn)性的解決途徑，都向混凝土結(jié)構(gòu)的方向轉(zhuǎn)移，其中值得回憶的，或許就是開發(fā)出多種用于多層樓宇的積木式建筑體系。
高潮和低谷
混凝土
上世紀(jì)七十年代中期，一些在六十年代黃金時(shí)期建造的結(jié)構(gòu)出現(xiàn)了問題。1968年Ronan Point大廈的部分倒塌，標(biāo)志著對(duì)高層建筑的幻想開始破滅。雖然許多問題并非結(jié)構(gòu)問題，而是建筑、社會(huì)、或許還有維修保養(yǎng)不充分等問題所致。混凝土領(lǐng)域中，隨之的研究課題就是耐久性問題?；炷两Y(jié)構(gòu)中產(chǎn)生的多種問題, 以及當(dāng)時(shí)日益大量供應(yīng)的廉價(jià)結(jié)構(gòu)鋼材，導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)進(jìn)入不景氣和令人懷疑的時(shí)期。直到九十年代中期，即近十年來，混凝土建筑才逐步恢復(fù)其往日的自信，讓我們?cè)俅我姷搅烁嗑哂刑剿骶竦幕炷两ㄖO(shè)計(jì)和應(yīng)用。
鋼筋
第二個(gè)主要變化是在鋼筋和混凝土性能方面。雖然早已允許使用高強(qiáng)鋼筋，但是，二戰(zhàn)前和五十年代末期建造的鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)，大都采用屈服強(qiáng)度約為250Mpa的低碳園鋼筋。到英國混凝土學(xué)會(huì)成立之際，情況發(fā)生了迅速變化，屈服強(qiáng)度為410或460Mpa的鋼材，已成為常規(guī)材料。但是，使用經(jīng)驗(yàn)仍停留在低碳鋼。多年來，鋼材的強(qiáng)度一直穩(wěn)步提高，目前，一般的鋼材強(qiáng)度都能達(dá)到500Mpa，而且還能降低安全系數(shù)。因此，我們當(dāng)前常用的鋼筋應(yīng)力值等級(jí)，都要比在初期，我們憑長期經(jīng)驗(yàn)為依據(jù)的值高出兩倍。由于鋼材的彈性模量并不是隨其強(qiáng)度而變化，因此，在一定尺寸構(gòu)件中產(chǎn)生的裂縫和變形，將是其初期的兩倍。
水泥
水泥也發(fā)生了顯著的變化。當(dāng)前，波特蘭水泥的強(qiáng)度，也比初期的高得多。此外，在六十年代，混凝土一般都采用普通波特蘭水泥、骨料和水配制而成。但是，當(dāng)今的混凝土中，會(huì)另加各種摻合料，諸如：粉狀粉煤灰（pfa）、微硅灰或高嶺土，以及外加劑，諸如：超塑化劑?；炷烈殉蔀橐环N與過去完全不同的材料，已成為一種更具“高科技”含量的材料。六十年代早期，常規(guī)的混凝土結(jié)構(gòu)強(qiáng)度等級(jí)為21-28Mpa，當(dāng)今, 已很少見到強(qiáng)度低于30Mpa的結(jié)構(gòu)混凝土了。通常，混凝土的強(qiáng)度要高得多。預(yù)拌混凝土供應(yīng)商已能配制出強(qiáng)度超過100Mpa的混凝土，與早期使用的混凝土相比，這已是一種完全不同的材料了。
研究工作
結(jié)構(gòu)研究
五十年代末和六十年代，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土的研究相當(dāng)普遍。在這一時(shí)期，研究工作的特色是：重點(diǎn)解決材料的行為特性，其中進(jìn)行了許多規(guī)模非常大的試驗(yàn)性研究計(jì)劃，現(xiàn)僅舉兩項(xiàng)研究計(jì)劃為例，略加說明。
其中雄心勃勃的研究計(jì)劃，可能就是由英國皇家學(xué)院Baker教授組織，歐洲混凝土委員會(huì)贊助的，對(duì)鋼筋混凝土斷面韌性的研究。該項(xiàng)研究試圖對(duì)鋼筋混凝土建立再分布規(guī)則，幾乎要開發(fā)出可對(duì)結(jié)構(gòu)鋼材進(jìn)行塑性設(shè)計(jì)的方法。16家實(shí)驗(yàn)室通力協(xié)作，進(jìn)行了此項(xiàng)研究。研究結(jié)果來自約170榀鋼筋混凝土梁。這項(xiàng)研究工作的實(shí)用性成果，已包含在CP110規(guī)程和BS8110規(guī)范的再分布規(guī)則條款中。
第二項(xiàng)研究計(jì)劃是，水泥與混凝土協(xié)會(huì)針對(duì)裂縫控制的調(diào)查研究。涉及到105榀鋼筋混凝土梁的本項(xiàng)研究工作，于1966年公布了第一份研究報(bào)告。接著，又陸續(xù)公布了若干份研究報(bào)告。參與調(diào)研的鋼筋混凝土梁超過200榀，并進(jìn)行了張拉試驗(yàn)。這項(xiàng)研究計(jì)劃的成果是：得出了在英國相繼出版的規(guī)范中列出的裂縫控制公式。這項(xiàng)研究工作的一個(gè)副產(chǎn)品是撓度計(jì)算法和有效跨高比。這項(xiàng)英國研究計(jì)劃，僅是這一時(shí)期，對(duì)英、美和歐洲的一系列大型工程，進(jìn)行大量裂縫研究的一個(gè)縮影而已。 在七十年代，采用這種途徑所進(jìn)行的混凝土研究，其資料會(huì)被規(guī)范起草委員會(huì)所用的數(shù)據(jù)庫大量采納，從而推導(dǎo)出有效的設(shè)計(jì)方法。在這一時(shí)期起草的規(guī)程，都是以大量來自試驗(yàn)所獲得的數(shù)據(jù)資料為其堅(jiān)實(shí)的依據(jù)。
到了七十年代末期和八十年代，對(duì)結(jié)構(gòu)混凝土進(jìn)行大規(guī)模研究的途徑基本上都停止了。其原因很多，但主要的因素是：
大學(xué)和其他研究機(jī)構(gòu)的經(jīng)費(fèi)日益緊縮；
混凝土行業(yè)界認(rèn)為，所有他們所需的混凝土結(jié)構(gòu)行為特性，都已研究清楚；
研究基金的投入方向，已從結(jié)構(gòu)研究，轉(zhuǎn)移到更應(yīng)優(yōu)先考慮的耐久性研究。
這并不是說結(jié)構(gòu)混凝土研究已完全停止，比如對(duì)剪力的研究，仍是一個(gè)持續(xù)不斷的熱門研究課題。從歷史的角度看，一個(gè)有趣的現(xiàn)象是，韌性又將重新成為令人感興趣的課題。早期由Baker教授組織的研究證明，混凝土結(jié)構(gòu)的終破壞，常常是由于混凝土結(jié)構(gòu)受到?jīng)_擊，而其中由于鋼筋斷裂引起的結(jié)構(gòu)破壞可以忽略不計(jì)。但是，近德國斯圖加特的Eligehausen教授及其合作人共同開展了一項(xiàng)研究，主要依據(jù)是，對(duì)塑性鉸接區(qū)所進(jìn)行的非線性計(jì)算機(jī)分析。研究結(jié)果認(rèn)為，上述結(jié)論不再正確。有些現(xiàn)代化加工工藝生產(chǎn)出的鋼材更脆，從而導(dǎo)致由于鋼材斷裂引起的混凝土結(jié)構(gòu)破壞。此外，與Baker教授研究時(shí)代的混凝土相比，當(dāng)前強(qiáng)度更高的混凝土往往更脆。因此，由于混凝土生產(chǎn)和鋼材生產(chǎn)工藝的變化，Baker教授主要研究計(jì)劃時(shí)期所收集的數(shù)據(jù)資料已過時(shí)。如果要更新設(shè)計(jì)規(guī)則，就需重復(fù)進(jìn)行類似的研究工作。