高强度的混凝土和钢材结构金相分析图像显微镜

高强度的混凝土和钢材结构金相分析图像显微镜
　　通过设计方法的逐渐改进和高强度材料的应用，现代结构工程向更经济的结构发展。其结果是减小截面尺寸，随之减轻重量。这一发展在钢筋混凝土领域尤为重要，因其恒荷载占总设计荷载的很大一部分。而且，在多层建筑中，构件截面高度的减小量乘以建筑层数，代表着建筑总高度、基础上的荷载、热力和电力管道的长度、上下水管道，以及外墙和隔断墙表面积等的显著减小。
　　使用高强度的混凝土和钢材，并与能够准确估计构件承载力的现代没计方法相结合，可以实现很大的节约。但是，这一发展主要因为在使用荷载下相互有关的裂缝和挠度问题而受到了限制。高强度钢材的有效使用受到限制，是由于裂缝总量(宽度和数目)与钢材的应变也即应力成正比。虽然混凝土结构中的适量裂缝一般是无碍的，但是，在下列情况下过量的裂缝却不合要求：当它使钢筋暴露于腐蚀环境；当外观上不能接受；当可能引起早期的斜拉破坏。应用高强度材料特别是采用精确的计算方法时，还受到挠度要求的限制，设计的较细构件所允许的挠度，在功能上和外观上是不可接受的。而混凝土的开裂减小了构件的弯曲刚度，使之更加恶化。
　　普通钢筋混凝土的这些限制，因预应力混凝土的发展在很大程度上已予克服。预应力混凝土构件可以定义为：一构件中所建立起的内应力，其数值和分布能使给定外荷载引起的应力减小至要求的程度。混凝土基本上是一种抗压材料，其抗拉强度值较低。预加应力是在构件中施加一预先的压力，以减小或消除本该出现的、不符要求的拉应力。使用荷载下的裂缝可减至最少，甚至完全避免。挠度可限制至一可接受的数值。事实上，在使用荷载和预张力的共同作用下，构件可设计成挠度为零。通过预加应力控制挠度和裂缝，使工程师可以采用钢绞线、钢丝和钢筋等高效、经济的高强度钢材，以及强度大大超过普通混凝土的高强混凝土。这样，预应力从总体上改善了用于一般荷载和跨度的混凝土结构的性能，并扩展其应用范围。不仅可以实现比过去设想的长得多的大跨度，还可能采用创造性的新结构型式。