钢在混凝土中的作用

钢筋混凝土是一种将混凝土和某种形式的钢筋组合成一个复合整体的材料。虽然钢筋、钢丝和钢筋网是目前应用最广泛的钢筋形式，但其他材料用于特殊应用，例如碳纤维钢筋和钢纤维。新利客户

混凝土具有较高的抗压强度，但抗拉强度较低。另一方面，钢具有很高的抗拉强度（以及很高的抗压强度），但相对于其承载能力而言，钢要比混凝土昂贵得多。通过将钢和混凝土组合成一种复合材料，我们能够利用钢的高抗拉强度和混凝土的相对低成本抗压强度。

以这种方式结合钢和混凝土还有其他一些优势，这些优势来自于材料的特性。（这些特征总结在新利客户表-1).

表1钢和混凝土的特性
混凝土的特性	钢的特性
高抗压强度	高抗压强度
低抗拉强度	高抗拉强度
相对较高的耐火性	相对较低的耐火性
塑料，新鲜时可模制	除非在高温下，否则难以成型
相对便宜	相对昂贵

例如，混凝土的可塑性使其易于模制成不同的形状，而其相对较高的耐火性使其能够保护嵌入其中的钢筋。

钢筋混凝土设计师的目标是将钢筋与混凝土结合在一起，使足够的相对昂贵的钢筋能够抵抗可能出现的拉力和剪力，同时利用相对便宜的混凝土抵抗压缩力。

为了实现这一目标，设计师不仅需要确定要使用的钢筋数量，还需要确定钢筋的分布方式和位置。后一种决定对钢筋混凝土的成功性能至关重要，在施工期间，钢筋必须完全按照设计师的规定进行定位。

因此，重要的是，监督现场钢筋固定的人员和固定钢筋的人员必须基本了解钢筋混凝土的原理以及固定钢筋的原理和实践。

与钢筋混凝土一样，预应力混凝土也是一种复合材料，在这种材料中，混凝土在拉伸过程中的脆弱性由钢的抗拉强度来补偿——在这种情况下，是钢丝、钢绞线或钢筋。

混凝土的抗压强度通过向其施加外部压缩力来发挥优势，该外部压缩力可使其保持永久压缩，即使在其使用寿命期间（完全预应力）向其施加荷载，也可限制荷载（部分预应力）下产生的任何拉应力值。

混凝土的预压缩或预加应力可以比作通过将书压在一起捡起一排书图1. 书籍数量越多（跨度越长），为防止书行（梁）在自身重量作用下倒塌，必须在书行两端施加的力就越大。施加在书本顶部的荷载需要施加更大的力，以防止倒塌。

在钢筋混凝土中，钢筋承受所有拉应力，在某些情况下，甚至承受部分压应力。在预应力混凝土中，钢筋束主要用于保持混凝土受压。钢筋束被拉伸（使其处于拉伸状态），然后在释放之前粘结到硬化混凝土上。钢筋束中的力转移到混凝土上，压缩混凝土。

全预应力混凝土构件设计为永久受压，有效消除大部分裂缝。在这种情况下，如果构件轻微过载，可能会形成一些拉伸裂纹，但一旦过载消除，这些裂纹应闭合并消失，前提是钢材的过度应变始终没有超过其弹性极限。在部分预应力构件中，在设计极限荷载下可接受一些拉应力，因此也可接受一些裂缝。

在钢筋混凝土中，钢的设计不是为了在高应力水平下工作，因为钢的伸长会导致混凝土开裂。在预应力混凝土中，钢材确实承受非常高的拉伸应力。虽然它很有能力做到这一点，但也有一些附加的处罚。首先，由于所涉及的力，在拉伸和固定钢筋束时必须非常小心。应始终由熟练人员执行或至少监督应力操作。其次，结构必须能够压缩，否则有益的预应力不能作用在混凝土上。设计师必须详细说明结构，以便进行必要的移动。