译文：混凝土建造的历史 Zur Gesichte des Bauens mit Beton（二）

译文：混凝土建造的历史 Zur Gesichte des Bauens mit Beton（一） https://www.douban.com/note/854232243/?_i=65333659JrrHWw

2.构造

2.1夯混凝土和石材替代物（Stampfbeton und Steinersatz）

鉴于后来钢筋混凝土的巨大成功，人们经常忽视了19世纪非加筋的浇筑混凝土（夯混凝土）的主导地位，它其实在建筑业中扮演了相当重要的角色。因此，新粘结材料水泥主要被用于建造夯混凝土。这种建筑技术遵循了用黏土或土壤实施的”夯筑技术”（Pisé-Technik），即将黏土或土壤混合物倒入模板并压实，用以建造墙壁。Francois Cointereaux（1740-1830）在他于1790年左右写的教科书中提到夯筑建筑法：“这种仅使用泥土的建筑法，称为Pisé，不是一种可能还存在疑问的新发明；它实际上是一种非常古老的建筑法，古罗马人曾经使用过，在法国的南部省份得以保留，甚至在今天，特别是在德国的某些地区和城市，在近年来的某些地方，也被非常成功地应用。它最近已经发展到近乎完美程度，以至于可以与用砖瓦精心砌筑的建筑相媲美，并且可以用于建造整个城市；而不知情的人可能会一直认为它们是由优质的砌筑工匠完成的。”

装饰和建造本体

主要是由于18世纪末木材短缺的原因，夯筑技术在法国得到了广泛应用，并且在19世纪后期在德国也引起了建筑师和建筑工匠的兴趣。他们正在寻找一种便宜且普遍可得的替代品，以取代稀缺和昂贵的传统建筑材料。这种技术主要应用于农村地区的建筑。在涂上一层保护性的黏土或石灰石灰浆后，这些建筑至今在一些地区仍然可以找到。将夯筑技术应用到水泥基建筑材料上并不困难；F·科涅（Francois Coignet, 1814-1888）的名字代表着这种新型压实混凝土技术的系统发展。与夯筑技术中使用的材料相比，水泥基混凝土具有更大的强度，尤其是其抗水性，极大地扩展了压实混凝土技术的应用领域，特别是基础设施（Tiefbau）和基础（Fundament）。夯实湿的混凝土不仅可以提高密实度，即消除混凝土中的空洞，还可以使混凝土均质化。

夯土建筑构造，注意地平 / 地下做法

19世纪中叶以后，随着水泥的工业化生产，水泥价格变得更容易被承受，未加筋的夯混凝土建筑开始出现。除了个别案例，如混凝土先行者James Parker和Francois Coignet的豪华私人住宅，夯混凝土主要用于生产性建筑(Wirtschaftsgebäude)及简单的居住建筑。

2.2钢筋混凝土建造的开始

通过钢筋加固混凝土，易碎的混凝土既能受压也能受拉。这样一来，混凝土结构的应用范围得到了显著扩展，特别是在需要承受弯矩的结构中，比如大跨度的板或梁。1903年，德语为这种“复合材料”创造了术语“Eisenbeton”，偶尔也使用“Betoneisen”这个词。直到大约1940年，现在通用的术语“钢筋混凝土Stahlbeton”才开始被广泛接受。在接下来的文字会使用这个正确术语。

传统上，尤其是在欧洲，人们普遍将钢筋混凝土的发展归功于法国园艺商人Joseph Monier(1823-1906)。大约在1860年，他开始试图用混凝土取代那些易腐的木制植物花盆。他使用了一个用水泥砂浆包裹的金属网格进行实验。1867年，他获得了第一个专利，其中已包含了实用钢筋混凝土建筑的基本理念。之后，他又获得了用于管道和容器（1868年）、平板（1869年）、桥梁（1873年）、楼梯（1875年）等方面的附加专利。

在19世纪上半叶，法国和英格兰的多位发明家都尝试了混凝土加固方法。1854年，英国纽卡斯尔的石膏工匠(Gipsermeister) W·B·威尔金森（William Boutland Wilkinson, 1819-1902）获得了第一个相关专利，他在混凝土天花板上使用钢丝绳进行加固。下一年，法国人J·L·兰博（Joseph-Louis Lambot, 1814-1887）和F·科涅（Francois Coignet, 1814-1888）分别获得了用钢筋加固混凝土构件的专利（译者注，所以科涅既使用夯混凝土，也使用钢筋混凝土）。J·L·兰博在1848年设计了两艘小船，壁厚只有几厘米，用金属丝网加固的混凝土制成。他将这种新型建筑材料称为'ferciment'，由于它能实现薄壁且防水，因此他认为这是一种适合取代木材的材料。他成功地在1855年的巴黎世博会上展示了其中一艘小船。而F·科涅用夯混凝土建造房屋的提案则因为与传统的夯筑技术相似而被拒绝（入选世博会）。

钢筋混凝土的发展基于发明家的实践经验和试验。即便是在J·莫尼埃（Joseph Monier）这样的发明家那里，他的发明也是在J·L·兰博（Joseph Louis Lambot）之后的十年，即1867年，才申请了专利。最初，对于"包裹式骨架”的概念在这些发明家中占主导地位。混凝土和钢筋之间的静力学作用以及钢筋主要应位于结构的拉力区这些概念在当时还不为人所知。他的前辈和同时代人主要凭直觉确定了钢筋的正确放置位置，而并没有真正理解静力学上的关系。

到1880年代中期，Monier的建筑技术在德语国家开始引起关注。最早采用这种新建筑方式的包括C·弗莱塔格（Conrad Freytag, 1846-1921）和不久之后的G·A·瓦伊斯（Gustav Adolf Wayss, 1851-1917）。他们是1881年德国莫尼埃专利的许可证持有人之一，并于1893年合并成立了Wayss & Freytag公司。这些专业的钢筋混凝土建筑公司建造了小型桥梁、管道、容器、屋顶、墙壁和楼梯，尤其是在需要特别纤细比例、防火和防水的情况下。然而，这种新建筑方式的普及却非常缓慢，新建材料迅速取得胜利的希望并未实现。天然石材、砖块和“现代的”钢铁结构依然占主导地位。钢筋混凝土对于建筑师、工程师和监察机构来说都还很陌生。缺少实际经验，而且没有建造许可，也就没可能诞生具有指导意义的项目。

德国发展过的Monier系统，有木梁，有整体钢结构（对Mies后来的构造有深刻影响）

与此同时，在法国、英格兰，尤其是在美国，对钢筋混凝土作为建筑材料的研究继续进行。在那里以及伦敦，律师和发明家T·海特（Thaddäus Hyatt, 1816-1901）进行了许多系统性的混凝土和钢筋混凝土部件试验。他不仅关注了混凝土的防火性能，还强调了混凝土和钢的热膨胀相似性作为两者相互作用的前提条件，以及相对于轧制型材，钢筋的优势。他可能是第一个指出，在受弯曲应力的横截面上，钢筋应该位于拉力一侧。人们开始在不同地方理论上和实践上改进混凝土构件的加固，并且这些实际试验往往演变为流行的、具有广告效应的示范活动。

在柏林国会大厦的建筑工程中，G·A·瓦伊斯实施了大规模的钢筋混凝土工程，特别是楼板部分。1887年，他发表了《莫尼埃手册》（Monier Broschüre）。这本书主要由负责工程的政府建筑师M·科南（Matthias Koenen）所写，第一次将当时已知的钢筋混凝土的理论和实践知识进行了系统总结。这标志着对混凝土和钢筋混凝土建造知识的系统性拓展开始了，（这不仅是知识层面的）更是为了克服当时官方对新建造方式的不信任。（此前）科南已于1886年在《建筑管理中央杂志》（Centralblatt der Bauverwaltung）发表了有关计算处理钢筋混凝土的建议。

在《莫尼埃手册》出版以及新建造方式的基础知识公开之后，钢筋混凝土领域涌现出了众多发明。1902年，J·A·斯皮策（Josef Anton Spitzer）写道：“今天已经有200多种不同的混凝土钢筋结构系统，它们多多少少都在声称是这个领域里最好的。”除了莫尼埃系统(Monier-System)外，巴黎建筑承包商F·埃纳比克（Francois Hennebique, 1842-1921）于1892年申请专利的建造系统是其中最重要的一种。

当年五花八门的混凝土系统

2.3 埃纳比克系统（Hennebique System）

埃纳比克这个名字代表了一种系统化的、整体式的钢筋混凝土骨架结构建造方法的开发和推广。与莫尼埃（Monier）不同，埃纳比克法不仅用混凝土建造楼板和墙，而是包括支撑柱、楼板梁和楼板的整体框架都由钢筋混凝土建造。这种方法起源于比利时的石匠和建筑师F·埃纳比克（Francois Hennebique, 1842-1921），其作为建筑师在巴黎开展业务。在那他还成立了一家公司来使用他于1892年取得的专利，该公司迅速开始为整个欧洲的“埃纳比克体系Hennebique System”许可证持有人设计大规模钢筋混凝土建筑。在1900年前后的鼎盛时期，埃纳比克公司在巴黎（办公楼位于rue Danton）布鲁塞尔和伦敦的分支机构共有数百名员工；仅在1892年至1901年的九年间，该公司就设计和建造了近5500个采用相同体系的钢筋混凝土建筑。

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工业建筑应用

古典风格建筑应用，1905

海外殖民地应用

在德国，最知名的埃“埃纳比克体系”的基础是一种由支柱、横梁和楼板组成的钢筋混凝土整体结构，其构造方式仿照了木结构或钢结构。在结构上，埃纳比克摆脱了像莫尼耶那样将结构分成独立元素（如支柱、板材或楼梯）的传统观念。他利用了连续加固和现场浇筑的新方法，通过钢筋将横梁和楼板刚性地连接在一起，从而发展出了钢筋混凝土建筑中最重要的元素之一——'板梁'。在1892年到1895年之间，他对构造细节进行了完善：横梁的下部和上部加固筋使用了箍筋，这些箍筋既用于承受剪力，也用于在浇筑混凝土时确保纵向筋的准确位置，这构成了埃纳比克建筑特有的构造细节。在支柱或支承处以及横梁端部的连接处，重点放在了加固筋的引导上，以确保相邻横梁或板元件的连续承载作用。横梁与支柱的连接使用了“Vouten”(英语Modillon)，即横梁在支承附近的三角形加固结构。还有支柱和下层横梁的折边，这是在19世纪木结构建筑中所熟悉的构造，但在这里，它们用于通过三角形木条密封角落的模板。除了典型的钢筋混凝土骨架建筑，埃纳比克还从事许多其他建筑任务，并为此开发了相应的构造形式。

Vouten即放大的柱头

钢筋布局。注意，梁板虽然分次浇筑，但钢筋一体，整体受力，已经区别于木结构

尽管几十年来许多工程师和发明家一直在研究钢筋混凝土构件的结构设计，但只有弗朗索瓦·埃纳比克成功地优化了这种建筑方法，并使其在建筑法规上得到认可并广泛传播。然而，他未能在国际上垄断这种新的建筑方式，因为他的专利权并未在所有地区得到承认。但是，他的成功激发了各种变体和改进提案。每个大型公司都努力开发自己的具有专利价值的墙体和楼板结构，这些改进方案在专业期刊上得到讨论，几乎填满了《钢筋混凝土建筑手册Handbuch für Eisenbetonbau》中的整整一章。

1903年法国取消了“埃纳比克体系”专利保护，最终为钢筋混凝土结构打开了市场。由此产生的情况是，之前为数不多的专业钢筋混凝土建筑公司开始面临无数小型企业的竞争，这些企业大多数在那时仅限于传统建筑领域。这使得制定钢筋混凝土建筑的普遍规则变得迫在眉睫。只有通过这种方式，才能防止这种刚刚在当局中艰难引入并得以实施的建筑方式因为不慎和错误的施工而再次受到质疑。

纳比克许可证持有人是斯特拉斯堡的E·兹布林（Eduard Züblin, 1850-1916）。他以新建造方式实现的第一个重要项目是1898年在斯特拉斯堡莱茵港建造的容量为80000袋的谷物仓库。然而，随后的散货仓库被持有莫尼埃许可证的Wayss＆Freytag公司承包。这位富有创新精神的工程师迅速走上了自己的道路，并且作为埃纳比克的少数几位内部工程师之一，获得了自主设计建筑的权限。虽然表面上是依据莫尼埃专利在1878年的上诉，但事实上是因为存在太多平行改进（译者注：即不同许可证持有者的独立改进）和建造方式普及，以及受到竞争对手的压力，法国于1903年3月4日最终取消了专利保护，很快在其他国家也同样取消了。这是钢筋混凝土建筑自由应用的重要开端。尽管埃纳比克仍然继续活跃，但他的影响力已经明显下降。

2.4 钢筋混凝土建筑的先行者

埃纳比克并不是钢筋混凝土复合结构的唯一先驱者。在法国，弗朗索瓦·科涅的儿子埃德蒙·科涅（Edmond Coignet, 1856-1915）于1890年创办了自己的建筑公司，至今仍在繁荣发展。这位机械工程师接受过深入的技术科学培训，使他能够在1894年至1897年间与工程师拿破仑·德·特德斯科（Napoléon de Tedesco, 1848-1922）一起开发了钢筋混凝土建筑的重要新计算方法。这些方法代表了从单个构件计算到考虑到实际上具有连续承载性能的过渡，这正是钢筋混凝土结构所具有的特点。由于法国的地上建筑(Hochbau)在当时仍受到莫尼耶专利和后来的埃纳比克专利的限制，埃德蒙·科涅在他的建筑公司一开始主要致力于地下工程和水利工程。他的活动的顶峰是在1900年巴黎世界博览会上建造水坝。三年后，他启动了与德国的哈特维希·休泽(Hartwig Hüser)和尤金·迪克霍夫(Eugen Dyckerhoff)以及他们所代表的“德国混凝土协会”类似的倡议，即法国混凝土建筑公司的合并。

注意：F. Coignet已经注册了自己的专利，E. Coignet发展了计算方法

在美国，钢筋混凝土建筑也经历了类似的发展，这得归功于欧内斯特·莱斯利·兰瑟姆(Ernest Leslie Ransome, 1844–1917)。他是英国人，父亲是一位人造石制造商，他还发明了水泥回转窑。在他于1870年移居美国后，他建立了一家现代化的水泥厂，并在人造石制造领域引入了许多创新。1886年，他开始研究钢筋混凝土。他立即将他对复合结构的认识应用于大型建筑项目，因此被认为是钢筋混凝土工业建筑的真正奠基人。他在1902年获得了他的复合结构(Verbundbauweise)专利。同年，世界上第一座钢筋混凝土摩天大楼——辛辛那提的英格斯大厦(Ingalls Building)，以兰瑟姆系统建造。在1904年的巴尔的摩大火和1906年的加利福尼亚大地震中，这些新的钢筋混凝土建筑通过其稳定性得到了验证。

译者注：Ransome系统的影响在这里是被低估的，另外美国的Kahn系统则完全未被提及。这两种美国系统实际上与欧洲Hennebique系统平分秋色。Ransome其亮点是扭转钢筋，更接近于现代钢筋，Kahn系统的没有剪力筋而以斜向钢筋为特色。日本引进的也是，并将其应用于本土和伪满洲国。上海租界中用的是另一种Kahn系统。细节待考。

译者补图：

1902年，法国的阿尔芒·康西代尔（Armand Considère，1841-1914）获得了一项针对受压混凝土支柱进行螺旋缠绕加固的专利，从而使其显著增强了稳定性。在此之前，德国工程师约翰·鲍辛格（Johann Bauschinger，1834-1893）和奥古斯特·费普尔（August Föppl，1854-1924）已经表明，通过限制受力体在负载下的横向伸展，可以显著提高受压结构的承载能力。然而，直到退休的法国交通道路总检查官康西代尔找到了这种方法的实际应用途径，他将其称为“béton fretté”（编织混凝土），这项技术才得以实际应用。这一对钢筋混凝土建筑方法的重要改进的专利权被德国的Wayss & Freytag AG公司购得。

另一个使钢筋混凝土建筑在思想、理论和美学上与传统的木结构和铁结构脱离的重要步骤是发展了“无梁楼板”，即楼板不再像传统的那样横跨在墙壁之间的网格状排列的横梁和纵梁系统上，而是直接支撑在支柱上。尽管1901年美国建筑师奥兰多·W·诺克罗斯（Orlando W. Norcross，1839-1920）已经建造了这样的楼板，并在一年后获得了相应的专利，但直到1909/10年，这种楼板在欧洲才被瑞士工程师罗伯特·马亚尔（Robert Maillart，1872-1940）所推广。他成功地通过计算向人们证明了支柱的点状支撑，并相应地进行了尺寸和加固。马亚尔提出并在理论上支持的将楼板简化为支柱和板（即所谓的蘑菇楼板）的概念在1920年代成为前卫建筑的普遍做法，例如在勒·柯布西耶（Le Corbusier）的作品中（译者注）。放弃承重外墙或者外部支柱使得新的、自由的立面设计成为可能。然而，1923年米斯·凡·德·罗（Mies van der Rohe）为一座钢筋混凝土办公楼设计的方案仍然采用了传统的支柱、主横梁和次横梁的结构形式。（译者注）

译者注：柯布从未真正设计和建造过无梁楼板。密斯的实践以砖铁结构为核心，曾经设计，但却从未真正使用混凝土建造。

2.5现代钢筋混凝土构造原则

钢筋混凝土建筑技术的发展，特别是钢筋混凝土技术，是私营利益、政府监管和科学研究的相互作用结果。在这个过程中，混凝土生产商和混凝土建筑公司迅速意识到，只有对新建筑技术及其应用进行尽可能准确的科学研究和描述，才能在私人客户和政府（既是公共客户又是建筑监管机构）中建立信任。因此，必须建立一个基于稳固的科学和理论知识的新建筑技术及其使用的标准和规则体系。为此，首先必须整理关于新建筑材料及物质和静力特性的理论知识已经相当成熟。在这方面，德国土木工程师埃米尔·默斯（Emil Mörsch，1872-1950）在苏黎世联邦理工学院（ETH Zurich）（1904-1908）和斯图加特理工大学（TH Stuttgart）（1916-1939）任教时做出了重要贡献。作为Wayss & Freytag AG公司技术部主任，他编写了1902年出版的教科书《钢筋混凝土结构：其应用与理论》（Der Betoneisenbau, seine Anwendung und Theorie），该书基于实验结果系统地介绍了钢筋混凝土构件设计的规则。埃米尔·默斯多次修订和扩充了这本书，它在1929年已经出版了第六版。这本书获得了国际认可，至今仍然是钢筋混凝土文献的标准著作之一。

各型配筋梁的工作性能 1

各型配筋梁的工作性能 2

在钢筋混凝土建筑的早期发展和传播中，奥地利土木工程师弗里德里希·爱德勒·冯·恩珀格（Friedrich Edler von Emperger，1862-1942）的出版工作也具有重要意义。他创建了杂志《Beton & Eisen》，即今天的《Beton- und Stahlbetonbau》杂志（第1期，维也纳，1902年），以及1906年首次出版的《Beton-Kalender》。这本书是在德语区内不可或缺的，每年都会更新，为混凝土和钢筋混凝土建筑提供帮助。此外，他还开始了于1907年出版的《Eisenbetonbau手册》。

在埃米尔·默斯1902年出版书籍的影响下，1903年，在'Verband Deutscher Architekten und Ingenieurvereine'（德国建筑师和工程师协会联合会）与'Deutschen Beton-Verein'（德国混凝土协会）的合作下，成立了一个委员会来制定钢筋混凝土规范。这个'Gemeinsame Eisenbetonausschuss'（共同钢筋混凝土委员会）在1904年初发布了《钢筋混凝土建筑的准备、执行和检验的临时准则》，这些准则在四月份就被普鲁士的公共工程部门作为“用于地上建筑钢筋混凝土结构执行的规定”正式颁布。随后，不仅德国的其他地区，而且全球范围内的规定都以它为标杆。1905年，'Deutsche Beton-Verein'和'Verband Deutscher Architekten- und Ingenieurvereine'向帝国总理府提出成立一个委员会，负责“审查钢铁结构并制定钢筋混凝土建筑规范”。在该提议影响下，在1907年“Deutscher Ausschuss für Eisenbeton”（德国钢筋混凝土委员会）成立，该委员会于1941年更名为“Deutscher Ausschuss für Stahlbeton”（德国钢筋混凝土委员会），至今仍负责制定混凝土和钢筋混凝土建筑领域的标准。

在1907年普鲁士对“用于地上建筑钢筋混凝土结构执行的规定”进行了微不足道的修订后，直到1916年，帝国一致的“用于混凝土建筑结构执行的规定”和“用于钢筋混凝土建筑结构执行的规定”才被引入。这些规定在1925年（此后被称为DIN 1045），1932年，1935年，1936年和1937年进行了调整，以符合当时的科学水平，并通过其他标准进行了补充。从1943年的第四版开始，它们被称为“用于钢筋混凝土建筑结构执行的规定”。这些规定的早期版本不仅包含了有关钢筋混凝土构件的设计和结构的规则，还定义了使用的材料 - 混凝土、混凝土骨料和混凝土钢筋的要求，然后随着时间的推移，混凝土骨料和混凝土钢筋的规范逐渐制定出来。直到1972年的第五次修订，也就是将近七十年的时间里，Emil Mörsch的钢筋混凝土理论，特别是在材料行为方面引入了一系列理想化的近似和简化，成为了钢筋混凝土建筑设计的基础。在1972年版的DIN 1045中，首次采用了更贴近实际的方法来描述材料行为，以及在接下来的几年中进一步精细化的统计观点。

在第二次世界大战后，国际科学组织对于国家法规的影响逐渐增大。因此，1953年成立的'Comité Euro-International du Béton'（CEB）和1955年成立的'Fédération Internationale de la Précontrainte'（FIP）制定了一系列关于混凝土和钢筋混凝土结构设计的模型规定，这些规定在全球范围内在制定国家法规时得到了部分或全部的考虑。1997年，这两个组织合并成为'fédération internationale du béton'（fib），以继续进行国际标准制定工作。在欧洲共同体和欧洲联盟层面，'Comité Européen de Normalisation'（CEN）制定了欧洲标准，即'Eurocodes'。由CEN编制的Eurocode EC2 'Stahlbeton- und Spannbetontragwerken设计'在德语国家的最新版本的钢筋混凝土和预应力混凝土标准中得到了广泛应用。

2.6 建筑中的预应力混凝土

在受拉力或弯曲应力的情况下，如果混凝土的拉伸强度和延展性被轻微超过，混凝土中就会出现裂缝。裂缝区域内的拉伸应力将由钢筋吸收。为了避免这种裂缝的形成，美国人Peter H. Jackson在1886年就建议使用预应力筋。通过将预应力筋在混凝土上张紧并在张紧状态下锚定，可以在结构受外部载荷作用之前就对混凝土施加足够的压力，以中和外部作用引起的拉伸应力。在两年后，德国的工程师C.F.W.Döhring也申请了一项类似的专利。预应力的概念并非新颖：例如，在制作木桶时，桶匠通过首先用热的钢带包裹桶板来对其施加压力。随着冷却，钢带缩短，将桶板压在一起，关闭相邻桶板之间的缝隙，并因此密封它们。制作木轮时，木匠在将热铁箍套在木轮上时也会采用类似的方法。（译者注）

译者注：拉筋和预应力拉筋应作出区别。但无论如何，预应力的工程应用最早出现于木桥和铁桥，后来经过Peter H. Jackson这样跨领域的工程师被引入混凝土建造中。

Peter H. Jackson 1872年已经在砖拱中尝试拉筋

用于预应力混凝土需要高质量的混凝土和钢材；特别是钢材必须具有高拉伸强度，以便足够地预应力混凝土。Peter H. Jackson及其他研究人员和工程师在各个国家的尝试最初失败，因为所用钢材的拉伸强度不足。卡尔·韦特斯坦（Karl Wettstein）取得了首次实际成功，他在1921年在德国和奥地利获得了一项用高强度钢绞线（Klaviersaiten）预应力的混凝土块的专利（译者注：AT95934，钢绞线强度高达2000N/mm2），以作为木材的替代品。尤其是法国工程师尤金·弗雷辛内（Eugène Freyssinet, 1879-1962），他自1911年以来一直在研究混凝土预应力的问题，研究并阐述了成功预应力方法必须满足的条件。他明确指出，在评估所需预应力力的过程中，应考虑到混凝土的收缩(Schwinden)和蠕变(Kriechen)这一几乎不被关注的现象，因为随着时间的推移，混凝土的预应力会明显下降。弗雷辛内于1928年在法国申请了专利（译者注：1928年FR 680547A及之后一系列专利，先张法。1939年FR926505及之后的一系列专利，后张法）。凭借其理论知识和实际经验，他成功地在德国工程师强烈反对的情况下在德国也获得了专利。Wayss＆Freytag AG公司在德国采用了这种方法，并于1935年左右引入了“Spannbeton”一词，作为国际上“prestressed concrete”或“预应力混凝土”的替代术语。Emil Mörsch于1943年编辑了第一本德国关于Spannbeton的教科书。

在德国，其他工程师也为预应力混凝土的发展做出了贡献，并获得了世界认可。其中包括 Franz Dischinger（1887-1953）、Ulrich Finsterwalder（1897-1988）和Hubert Rüsch（1903-1979），他们既在Dyckerhoff＆Widmann AG公司担任工程师，也在科研和高校任教，以及 Fritz Leonhardt（1909-1999），他作为设计师、研究员和书籍作者尤为突出。在Hubert Rüsch于1943年提出了一份初步的“预应力混凝土构件设计指南”的草案后，德国混凝土协会于1953年通过了DIN 4227标准《预应力混凝土，设计和执行指南》，这是世界上第一份预应力混凝土标准。

成功使用预应力混凝土结构的前提是发展出适用的材料和建筑原理。很快人们意识到，有三种主要方法可以用于混凝土结构的预应力。首先是在钢模板中在浇筑混凝土之前拉紧钢筋，然后将已拉紧的钢索（Spannglieder）浇入混凝土中。这被称为“立即粘结预应力（译者注：先张法）”(Vorspannung mit sofortigem Verbund)，例如，C.F.W.Döhring和Karl Wettstein就成功地应用了这种方法。另一种方法是将套管浇入混凝土中，经过足够硬化后，通过这些套管引入张拉结构，在一端固定，另一端拉伸并在那里固定，从而对混凝土施加压力。如果随后用水泥浆浇入套管，这就被称为“后施加有粘结预应力（译者注：后张法）”(Vorspannung mit nachträglichem Verbund)。相反，如果套管没有浇入，以便拉应力相对于套管和因此相对于预应力横截面是可移动的，那么这被称为“（后张法）无粘结预应力”(Vorspannung ohne Verbund)。在这种情况下，当然需要采取特殊措施来保护张拉钢筋免受腐蚀。由于对套管中的预应力钢筋进行事后检查和永久保护钢筋防腐蚀的困难，还发展出了无粘结预应力的一种特殊形式，即所谓的“体外预应力”(externe Vorspannung)。在这种情况下，张拉结不是在预应力横截面内的套管中进行，而是在预应力构件之外进行。这样可以更容易地检查张拉钢筋。此外，如果发生腐蚀损坏，可以更换张拉钢筋。

译者补图：文中分类可概括为下表

如前所述，Karl Wettstein的成功主要归因于他使用了许多非常细且高强度的钢绞线（Klaviersaiten）（译者注：同上，钢绞线强度高达2000N/mm2），取代了此前商业上常见的几根直径相对较大、拉伸强度相对较低的圆钢。由于细钢绞线较大的表面积，这些细钢丝与周围混凝土之间有很好的附着力，因此能够在混凝土中安全地引入压力。在进一步发展预应力钢绞线的过程中，冷拉伸和因此直径只有几毫米的高强度钢丝起着重要作用。后来，多个钢丝或单根钢筋被组合成“股线”(Litzen)。这样一来，可以利用细钢丝的有利特性，同时也容易实现它们的锚固。除了光滑的钢丝外，还开发了与常规钢筋类似但直径较大的单根钢筋作为预应力钢筋（Vorspannstähle），通过相应的表面轮廓处理来确保其与混凝土的结合。这些钢筋具有圆形或椭圆形的截面，并通过各种不同的工艺制造和调质。在一些国家，这种多样性导致了对预应力钢键（Spannstähle）的要求没有在标准中明确定义，而是由建筑部门根据每个具体情况对预应力钢键和预应力方法进行审批。这种精细的控制之所以必要，一方面是因为这些部分非常高强度的钢对腐蚀和环境影响特别敏感。

译者注：预应力钢键（Spannstähle）是提供预应力的钢构件，分为预应力钢锁（Spannglieder）与预应力钢筋（Vorspannstähle）两种。预应力钢锁系统包括锚点(Anker)，股线(Litzen)，套筒(Hüllrohre)等。中文其实有"钢键"这个与"stähle"严格对应的词，但现在几乎没人用了。

现代预应力构件

在预应力构件的制造中，通过预应力钢与周围混凝土之间的附着或结合来引入预应力。然而，在没有结合或在后来才结合预应力的情况下，需要在预应力筋的末端采取措施来锚固。随着时间的推移，出现了许多不同的系统。在Peter H. Jackson的第一项专利中，他提出使用预应力钢的两端通过螺纹和螺母锚固，使其压在预应力混凝土构件的端面锚板上。后来，开发了各种系统，可以在混凝土中直接锚固预应力筋的末端，例如通过埋入的环或对单个钢丝进行简单的分组，有时还带有末端钩或卷曲头。对于在施加预应力的一端的锚固，也开发了许多系统：从螺纹锚固到通过楔形物在锚板上锚固拉伸的钢材或钢绞线。

E. Freyssinet后张法专利的端头

各种现代预应力端头节点

在预应力混凝土发展的初期，主要是一些相对较小的在浇筑床上制造的预制混凝土构件，例如梁和板，由于预应力而能够更轻松地进行运输。随着时间的推移，越来越大的预应力混凝土构件不仅要预制构件生产，还要在现场浇筑。这使得施工复杂的整体模板得以被避免，尤其是在采用现浇混凝土施工时，这是必需的，仅能在一定程度上通过攀爬和滑模来替代。

C.F.W.Döhring的浇筑床，1888

Freyssinet先张法浇筑床，1928

50/60年代的现场施工，进一步避免使用大型模版

基于高品质混凝土和钢材的预应力混凝土技术显著扩展了建筑的可能性，尤其是在桥梁建设领域有很大的好处，尽管在这里无法详细介绍。此外，由于在两次世界大战后，德国的钢铁行业受到了战争经济和赔款的严重限制，因此在地上建筑建筑中，预应力混凝土允许制造比以前尺寸更小、跨度更大的梁和板。

在大型场馆建筑(Hallenbau)中，预应力混凝土梁从桥梁建筑中直接引入；在这里，预制部件确保了精心设计和可控的施工。在第二次世界大战后，除了预应力的预制梁和板外，还开发了在现场浇筑的预应力混凝土壳、棚和拱顶。例如，根据埃森的建筑工程师威廉·J·西尔伯库尔（ Wilhelm J. Silberkuhl, 1912-1984）的系统，制造了由双曲抛物面构成的预制壳，这些壳被放置在钢结构梁和预制支柱之上。在大型场馆建筑方面，1956年至1958年的巴黎CNIT展览馆（Centre National des Industries et Techniques）是世界上最大的混凝土壳之一。另外其他许多新的屋顶形式的实施也成为可能，比如1957年柏林国际会议厅(Berlin Kongresshalle)的屋顶。然而，1980年5月21日，在这个结构中，由于南部边缘拱的疲劳和腐蚀而坍塌，这导致了屋顶结构的重建。

利用双曲面几何特性，预应力以直线施加

带体外拉筋的双曲面预应力壳

约束失效，导致预制板滑移坠落

在建造圆形液体容器时，预应力混凝土变得非常重要，因为通过环形预应力，可以可靠地避免混凝土开裂，从而确保容器的密封性。预应力混凝土的另一项重要技术和经济意义的应用是曾经以木材传统制造的构件，例如桅杆或铁路枕木。

预应力混凝土还使得在广播和电视发射塔的建设中出现了巨大而新颖的塔构造，这在第二次世界大战后取代了此前常见的钢框架塔和铁塔。Fritz Leonhardt于1954年在斯图加特设计了第一座预应力混凝土电视塔。这座塔高138米，采用了预应力混凝土管，底部直径和厚度分别为10.80米和60厘米，顶部直径和厚度分别为5.04米和19厘米，并配有一种同样新颖的混凝土基础，由两个圆锥壳体组成，为世界上许多类似的塔楼树立了榜样；在莫斯科和多伦多，这些塔楼的高度超过了500米。

下接《译文：混凝土建造的历史 Zur Gesichte des Bauens mit Beton（三）》