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强度性质“1+1大于2”的复合: 热度 1 fdc1947 2019-11-9 08:07; 强度性质 “1+1大于2”的复合宿舍正在安装楼外电梯，前几天从窗户向下看去，工人们正准备浇注混凝土的地井。先用钢筋扎好地基和墙体，然后用金属模板围在墙的两边。下图中，这位工人正在把模板拼装起来。然后才可以往墙体之间浇注混凝土。看到这种浇注混凝土墙体的过程，就想起来近半个世纪前在农村盖房子的情况。东北农村盖房子打墙的过程，从原理上来说，与上面所说的浇铸混凝土墙体是基本上一样的，相差的仅仅是材料的不同。这里所说的打墙就是筑墙，可不是现在城市里房子装修把间壁墙打掉。过去盖房子总要先打墙，《红楼梦》里凤姐说： “ 打墙也是动土，已经惊动了人，今日乐得还去逛逛。 ” 俗话 “鬼打墙”也是说“鬼”在人前“筑墙”。这种打墙的原理，其实至少在两千多年前就已经被人们运用了。过去这种筑墙方式，称为版筑。版筑先得有版，即八尺或一丈长、二尺来宽的木板。在需要筑墙处的两边分别立下木桩，称为 “榦（干的繁体字，音 gan4，去声） ”，把两块版分别靠着两边的“榦”放好，然后往两块版中间夯土。但是，上面已经说了，每一块版有八尺或一丈长，那么在版的两端也需要立上木头，不然墙打高时土就要从两端塌下。这立在两端之木就称为“桢”。 “ 桢 ”字的原意是硬木，筑墙时立在两端。如果没有桢和榦，就无法放版，也就无法筑墙。《尚书 ·费誓》：“ 峙乃桢榦 ”。唐 · 孔颖达疏： “桢当墙兩端者也，榦在墙两边者也。 ” 这种打墙的方法，一直沿用到现代，我在农村盖房子或者筑围墙时还是那样做的。现在建电梯地井的模板是金属板，农村打墙用的是木板。这里浇注的是混凝土，里面放着钢筋。农村打墙用的是泥土，里面的 “筋骨”是麦秸。虽然打墙所用的材料不同，可是在材料的分类中，二者都属于复合材料。所谓复合材料是指将不同性质的材料组分优化组合而成的新材料。把水泥、沙子和砾石组成了混凝土本身就是一种复合材料。它的强度比单纯的水泥块高，价格却低得多。混凝土的抗压性能很好，却不抗拉伸。钢筋的抗拉伸性能却很好。把两者符合在一起，成为钢筋混凝土，就既抗压又抗拉，强度大大提高，其成本却比钢铸件低了很多。所以，钢筋混凝土就是一种传统的优秀典型复合材料。北方农村的土墙也因为里面放置了麦秸而强度提高了不少。当然，南方用土墙较少，原因是多雨，虽然加上了 “草筋骨”，土墙还是容易被水淋坏，这是材料本身的问题，掺上石灰就好一些。过去在砖墙外抹上墙皮，要用石灰、纸筋或麻刀（碎麻丝）组成的纸筋灰、麻刀灰等，使得墙皮牢固、不容易开裂。等到时间长了，石灰在空气中形成碳酸钙就比较不怕雨淋了。这种放了麦秸的土，放了纸筋、麻刀的纸筋灰、麻刀灰等都可以算是复合材料的滥觞。复合材料是两种或多种组分按一定方式复合而成的。所谓复合，是宏观上可以看得见的，最多用放大镜或者一般的显微镜能够看得到的一种 “放在一起”，而不是发生了化学反应，进行了微观上结合。这种方法是发挥每一种组分材料的优势而避免单一材料的缺陷。虽然现在我们有很多现代化的复合材料，但是，从这些复合的形态来说，都有很古老的起源。例如，民间盖房子脱坯（打土坯），如果用的土过于细（黏土），往往太阳一晒就开裂了，这就需要往黏土里面掺沙子。这就是现今所谓 “ 颗粒增强复合材料 ”的原理。混凝土也是颗粒增强复合材料。传统的三合板，利用木材在两个方向上强度的差别，重新组合，就比相同厚度的木板强度许多倍。这是 “ 夹层增强复合材料 ”最原始的应用。上面已经所说的纸筋灰、麻刀灰那就是 “ 纤维增强复合材料 ”的古典范例了。当然，虽然现在流行的这三种增强复合的方式都有很古老的传统，但是，毕竟现在的材料比过去先进得多。现在我们所使用的材料大致分为：金属材料、无机非金属材料以及有机高分子材料。这些材料各有它们的优缺点。众所周知，金属材料有韧度好、硬度大的优点，但是普通的金属材料如钢铁等有比重大、易腐蚀等缺陷。而无机非金属材料即各种氧化物、氮化物、碳化物、硅化物、磞化物等有特别硬、特别耐高温的优点，但是往往比较脆。合成高分子材料则都很轻、比较软、抗酸碱腐蚀而不耐高温。而现代复合材料则要想办法发挥上面这些材料的长处而克服其缺陷。例如，我们常用的普通塑料（树脂）制品，强度往往是很低的，但是人们把玻璃纤维掺入聚酯类树脂之中，其强度就大大提高了，而且可以和塑料一样注塑成型。这就是玻璃钢。过去，我们去公园游玩，公园湖泊里的游船都是木头的，强度低而且容易腐烂。现在都是玻璃钢的，又不怕腐烂，又不怕碰撞（游人划船，船间碰撞，船与湖岸石条碰撞是常事）。玻璃钢现在已经被广泛应用与航空、汽车、船舶、建筑和家具行业。又如，撑杆跳高运动所用的撑杆，最早欧洲人用木杆，笨重而强度低，后来日本人用竹竿，就好得多。金属杆强度也更大，但是过于刚硬。到了使用玻璃纤维树脂，就有了质的飞跃，当然，如今用碳纤维复合树脂的，那就更好了。碳纤维强度大，又比较耐高温。在环氧树脂、聚酰亚胺树脂等热固性树脂中加入碳纤维成为增强复合材料，是用于航天器材如某些航天器外壳的好材料。它也大量被用于体育运动器材，例如自行车、球拍、球杆、弓箭、滑雪板等等。这些材料都很轻，却有非常高的强度。玻璃钢、碳纤维增强树脂的基体都是树脂，它们耐高温的性能毕竟较差。金属也可以做增强复合材料的基体，与树脂基体相比较，金属材料基体更耐高温、导电、导热的性能也好，有更好的韧性、更能够抗疲劳。用于做纤维增强复合材料基体的金属有铝、镁、钛和它们的合金，纤维有碳纤维、碳化硅纤维、氧化铝纤维等。这些增强金属复合材料主要用在航空、航天器材、汽车中做结构材料。如果要求材料能够耐极高的温度，那就需要用无机非金属材料即所谓陶瓷材料做复合材料的基体了。例如，在氧化铝、二氧化硅、氧化锆、氮化硅等陶瓷材料中加入碳纤维、碳化硅晶须等可增加陶瓷的韧性。像航天器进入大气层时将遭遇极高的温度，这时候能够抵抗这种高温的就需要这些增强的陶瓷材料了。现在，复合材料正越来越多地进入人们的日常生活中，像汽车、火车等交通设备中的各种器材、手机、电脑等日用电器等。很多已经不算什么高科技的东西了，像汽车中的用滑石粉增强聚丙烯（这是一个颗粒增强复合材料的例子）的零件如仪表盘、控制杆等就到处可见。; 个人分类: 科教与社会|5681 次阅读|3 个评论

话说城里城外的环境作用: 热度 1 陈龙珠 2011-12-6 12:59; 不久前参加一位研究气候环境对钢筋混凝土耐久性影响评估的博士学位论文答辩。论文研究思路相当新颖，研究成果也颇具潜在应用价值，其观点中包括城市环境对钢筋混凝土构件耐久性的影响，比城外更不利。提问时，我笑问道，城市环境若是钢筋混凝土构件都受不了了，在其中生活的人又将如何呢？其实，城里的钢筋混凝土结构，民用甚至包括许多工业建筑，外部大多有较好的围护，而市政桥梁等基础设施中钢筋混凝土构件抵抗环境作用的途径则是主要靠那表层几厘米厚的混凝土保护层。对两者来说，城内城外混凝土耐久性受环境作用影响的差别会有所不同：城里城外桥梁和路面的混凝土需要经常维修，而城里大量房屋则未必。因此，在同一个区域研究钢筋混凝土结构的耐久性与环境作用的关系，看似应该对其建筑进行分类才是。; 个人分类: 防灾减灾|2872 次阅读|1 个评论

钢筋混凝土框架柱试验模拟: 热度 1 pcabaqus 2011-8-4 21:59; 最近参与了中国建筑学会抗震防灾分会建筑结构抗倒塌专业委员会组织的钢筋混凝土框架柱滞回分析竞赛。分析对象是清华大学完成的两根钢筋混凝土框架柱的拟静力试验，在已知试验的竖向轴力和水平位移数据的前提下预测水平滞回反力。我采用OpenSees进行了模拟，用一个forceBeamColumn单元（2个积分点）模拟柱子，混凝土材料选用Concrete02，钢筋选用Hysteretic Material，模拟结果与试验对比发现滞回曲线捏缩过于严重。于是重新调整模型，单元增加一个积分点，钢筋换成较简单的Steel02，得到了较为理想的结果。目前计算结果主要存在的问题是强度退化未能较好地预测，这个问题估计需要考虑材料的损伤、钢筋的滑移等因素，且待日后考察。图1 参赛提交结果图2 修正结果; 个人分类: 结构分析|7028 次阅读|2 个评论

钱江三桥上的桥面系钢筋哪里去了: 热度 2 zjc78 2011-7-15 21:11; 看了杭州钱江三桥塌陷事故照片，发现桥面系钢筋没有，要不是横向钢筋齐刷刷断了，应该在预制箱梁上面还有一层钢筋混凝土桥面系，与箱梁共同工作。质量上有点问题。; 个人分类: 未分类|2516 次阅读|2 个评论

提问：混凝土结构复习题。: 热度 1 nickyk 2011-7-1 16:17; 4.受拉混凝土应力-应变曲线下降段的物理意义； 9.采用规范的等效矩形应力分布计算构件的正截面承载力，什么情况下偏于不安全； 16.可否采用高强钢筋作为箍筋抗剪； 18.钢筋混凝土构件和结构的延性怎样评估，与哪些因素有关？; 个人分类: 专业学习|4132 次阅读|2 个评论

初来乍到，还请各位前辈大师多多指教。: 热度 1 nickyk 2011-6-28 12:35; 还有一年硕士毕业，研究方向：钢筋混凝土板柱结构冲切破坏可靠度。关键词：钢筋混凝土，板柱结构，冲切破坏，可靠度，一次二阶矩，蒙特卡罗模拟，回归分析。来到科学网学习，请各位多指教。; 个人分类: 学位论文|3760 次阅读|4 个评论

汶川地震的小故事（4）：“钢筋混凝土很硬、很强、很坚固”: majorite 2009-5-25 08:52; 汶川地震的小故事（4）：钢筋混凝土很硬、很强、很坚固嵇少丞 2008年5月12日14点15分，北川中学魏明芳老师像往常一样按时来到教学楼的4楼给一个高一班上化学课，那天讲的是非金属材料这一章，在魏老师讲到混凝土材料时，她说混凝土很强、很坚固。她的话刚说完，就地震了，十秒钟之后，教学楼塌了，魏老师和她的学生们被埋进废墟。废墟中，没有被立即砸死的学生们一起喊：魏老师，没有人答应，魏老师已经走了。有个叫卢冬玲的16岁的女学生，想起魏老师最后的那句话，就开玩笑问身边同学们：混凝土很硬，是不是？一位同学回答说：确实很硬、我腿很疼，他的腿被压在混凝土横梁下面。随后就有同学反驳道，混凝土很硬、很强、很坚固，那怎么还倒塌了呢。之后，一阵沉默。是的，混凝土很硬、很强、很坚固，但是内中若没有足够多的粗钢筋，地震中混凝土就会破裂，建筑就会倒塌。; 个人分类: 地震与地球|3682 次阅读|1 个评论

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