再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究進(jìn)展★

陳吉光 劉 玲

(長(zhǎng)春建筑學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130607)

·結(jié)構(gòu)·抗震·

再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究進(jìn)展★

陳吉光 劉 玲

(長(zhǎng)春建筑學(xué)院,吉林 長(zhǎng)春 130607)

結(jié)合再生骨料混凝土的重要性，通過查閱國(guó)內(nèi)再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能相關(guān)文獻(xiàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能進(jìn)行了總結(jié)，進(jìn)而提出了一些待解決的問題及展望，為今后研究提供參考與借鑒。

再生混凝土,框架結(jié)構(gòu),抗震性能

0 引言

再生骨料混凝土(Recycled Aggregate Concrete，RAC)稱再生混凝土，所采用的原料一方面是廢棄建筑中拆除的混凝土，另一方面是道路改擴(kuò)建中產(chǎn)生的混凝土。這些廢棄的混凝土通常經(jīng)過破碎、篩檢、清洗并分級(jí)后使用(見圖1)，使用時(shí)要調(diào)整配合比才能形成再生混凝土骨料，將這些再生混凝土骨料全部或部分代替天然骨料，這樣配合而成的混凝土就是再生混凝土[1]。目前，我國(guó)每年新建、拆除大量的高層混凝土建筑和道路改擴(kuò)建工程，勢(shì)必會(huì)產(chǎn)生大量的廢棄混凝土建筑垃圾，會(huì)給環(huán)境造成破壞；同時(shí)，新建混凝土工程也會(huì)需要大量的骨料，如砂石天然材料。因此，研究再生混凝土的基本性能，特別是再生混凝土抗震性能，對(duì)建筑材料的可持續(xù)發(fā)展、廢棄材料再利用、保護(hù)環(huán)境和人類居住安全都有著十分重要的意義。

1 國(guó)內(nèi)研究進(jìn)展

2005年，2007年孫躍東和肖建莊等[2，3]、2006年張鵬等[4]進(jìn)行了再生混凝土框架和普通混凝土框架模型的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，結(jié)果表明，與普通混凝土框架相比再生混凝土框架承載力有所降低，但在位移和延性上接近，能應(yīng)用于工程抗震設(shè)計(jì)當(dāng)中。2010年，2011年曹萬林等[5，6]完成了2個(gè)兩層兩跨再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，一個(gè)為全再生混凝土框架結(jié)構(gòu)，一個(gè)為僅二層是再生混凝土的框架結(jié)構(gòu)(見圖2)。研究表明，2個(gè)兩層兩跨再生混凝土框架均滿足抗震的要求，再生混凝土結(jié)構(gòu)可應(yīng)用于多層或者高層框架結(jié)構(gòu)上部樓層之中。2011年余超等[7]完成了一榀兩層單跨再生混凝土框架低周反復(fù)荷載試驗(yàn)，并對(duì)其一些抗震性能指標(biāo)做了定量分析。結(jié)果表明，再生混凝土框架破壞類型表現(xiàn)為“強(qiáng)柱弱梁”，能應(yīng)用于實(shí)際工程之中。2011年閔珍等[8]完成了2榀再生骨料摻量分別為25%,50%的再生混凝土框架和1榀普通對(duì)比混凝土框架的低周反復(fù)加載試驗(yàn)。結(jié)果表明隨著再生骨料摻量的增加，再生混凝土抗震性能沒有明顯降低，表明再生混凝土框架能應(yīng)用于實(shí)際工程當(dāng)中。2011年陳健等[9]完成了一榀單跨兩層再生混凝土框架的擬動(dòng)力試驗(yàn)，研究表明再生混凝土框架滿足中震彈性的要求，框架結(jié)構(gòu)處于塑性狀態(tài)時(shí)也具有很好的變形恢復(fù)能力。2012年胡波等[10]完成了兩層單跨的再生混凝土框架的擬靜力試驗(yàn)、擬動(dòng)力試驗(yàn)和數(shù)值模擬計(jì)算，試驗(yàn)表明在小震和中震下再生混凝土框架處于彈性狀態(tài)，應(yīng)用于抗震設(shè)防地區(qū)是可行的。2012年王長(zhǎng)青等[11]完成了再生粗骨料取代率為100%的再生混凝土框架結(jié)構(gòu)的振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，結(jié)果表明再生混凝土框架在7度抗震設(shè)防烈度情況下具有很好的變形能力和抗震能力，但在8度多遇和罕遇情況下，層間位移角不滿足規(guī)范要求。2012年周穎等[12]完成了兩個(gè)8層再生混凝土框架的模擬地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)研究(見圖3)，研究表明，8度小震作用下結(jié)構(gòu)基本為彈性、中震作用下梁柱有開裂損傷，8度罕遇地震作用下盡管結(jié)構(gòu)有較嚴(yán)重的損傷，但仍具有足夠的抗倒塌能力。2014年肖建莊等[13]對(duì)現(xiàn)澆和預(yù)制裝配式兩種再生混凝土框架結(jié)構(gòu)進(jìn)行振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，實(shí)驗(yàn)表明：裝配式再生混凝土框架的抗震性能低于現(xiàn)澆式的再生混凝土框架結(jié)構(gòu)，但不同的施工方式對(duì)延性系數(shù)影響不明顯。2015年丁猛等人[14]對(duì)兩跨三層再生混凝土框架模型結(jié)構(gòu)進(jìn)行了多種不同種工況下的地震振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)，對(duì)結(jié)構(gòu)的抗震性能以及動(dòng)力特性進(jìn)行了研究，研究表明框架模型剛度分布均勻，同時(shí)也說明不同地震選取也對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)有一定影響。2016年蘇益聲對(duì)8榀方鋼管再生混凝土框架進(jìn)行試驗(yàn)，試驗(yàn)表明方鋼管再生混凝土框架的滯回曲線呈現(xiàn)為飽滿的梭形，在整個(gè)加載過程中，試件的滯回曲線均沒有發(fā)生明顯的捏縮現(xiàn)象，說明該結(jié)構(gòu)具有良好的抗震耗能性能。

2 再生混凝土結(jié)構(gòu)的問題

1)目前的研究主要集中在C40以下的再生混凝土材料或構(gòu)件基本性能研究，缺少?gòu)?qiáng)度等級(jí)高的再生混凝土性能研究。2)由于建筑垃圾的多樣性，再生骨料來源眾多，致使再生混凝土的性能不穩(wěn)定。3)與天然骨料相比，建筑垃圾中含泥量、雜質(zhì)較大，很難保證再生骨料與水泥漿體的粘結(jié)，繼而會(huì)影響再生混凝土結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。4)對(duì)再生混凝土抗震理論研究和設(shè)計(jì)方法比較欠缺。

3 研究展望

隨著工程需要的發(fā)展，還需要進(jìn)一步解決以下問題：1)研究強(qiáng)度等級(jí)高的再生混凝土的性能，并解決其在工程中的應(yīng)用問題；2)研究出一套完整的再生骨料破碎、篩選、分離設(shè)備及相關(guān)生產(chǎn)工藝，保證再生骨料不產(chǎn)生大量離散性；3)推廣其在裝配式建筑結(jié)構(gòu)和組合結(jié)構(gòu)當(dāng)中的使用；4)應(yīng)編制相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范，國(guó)家和地方政策上大力支持推廣使用。

[1] 肖建莊.再生混凝土[M].北京：中國(guó)建筑工業(yè)出版社，2007：4-6.

[2] 孫躍東，肖建莊，周德源，等.再生輕質(zhì)砌塊填充墻再生混凝土框架抗震性能的試驗(yàn)研究[J].地震工程與工程振動(dòng)，2005，25(5):126-133.

[3] 孫躍東,周德源,肖建莊.不同軸力下再生混凝土框架抗震性能的試驗(yàn)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2007，35(8):1013-1018.

[4] 張 鵬,孫躍東,肖建莊,等.再生混凝土框架結(jié)構(gòu)受力性能非線性分析[J].工業(yè)建筑，2006，36(S1):352-357.

[5] 曹萬林,張建偉,尹海鵬,等.再生混凝土框架—剪力墻結(jié)構(gòu)抗震研究與應(yīng)用[J].工程力學(xué)，2010，27(S2):135-141.

[6] 曹萬林,尹海鵬,張建偉，等．再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能試驗(yàn)研究[J].北京工業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào)，2011，37(2):191-198.

[7] 余 超,陳麗華,柳炳康.低周反復(fù)荷載下再生混凝土框架抗震性能研究[J].工程與建設(shè)，2011，25(3):356-358.

[8] 閔 珍,孫偉民,郭樟根.再生混凝土框架抗震性能試驗(yàn)研究[J].世界地震工程，2011，27(1):22-27.

[9] 陳 健,陳麗華,柳炳康,等.再生混凝土框架擬動(dòng)力試驗(yàn)研究分析[J].安徽建筑工業(yè)學(xué)院學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2011，19(3):22-25.

[10] Hu Bo, Liu Bingkang, Wang Chenggang. Seismic damage evaluation of recycled concrete frame using wavelet transform[J]. Applied Mechanics and Materials，2012(92):226-228,1076-1080.

[11] 王長(zhǎng)青,肖建莊.再生混凝土框架結(jié)構(gòu)模型振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)[J].同濟(jì)大學(xué)學(xué)報(bào)(自然科學(xué)版)，2012，40(12):1766-1772.

[12] 周 穎,張翠強(qiáng),呂西林.振動(dòng)臺(tái)試驗(yàn)中地震動(dòng)選擇及輸入順序研究[J].地震工程與工程振動(dòng)，2012，32(6):32-37.

[13] 肖建莊.現(xiàn)澆與預(yù)制再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能對(duì)比分析[J].東南大學(xué)學(xué)報(bào)，2014(5)：32.

[14] 丁 猛,王社良.再生混凝土框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究及地震易損性分析[D].西安：西安建筑科技大學(xué)，2015.

[15] 孟二從.方鋼管再生混凝土柱—再生混凝土深受彎梁混合框架結(jié)構(gòu)抗震性能研究[D].桂林：廣西大學(xué)，2016.

On research progress of seismic performance of recycled concrete framework★

Chen Jiguang Liu Ling

(ChangchunArchitecturalCollege,Changchun130607,China)

Combining with the importance of the recycled aggregate concrete, the paper checks the related literature on the seismic performance of the recycled concrete framework in China, sums up its seismic performance in China, and points out some problems needed to be solved and prospects, so as to provide some reference for the following research.

recycled concrete, framework, seismic performance

1009-6825(2017)20-0036-02

2017-04-17★：吉林省教育廳“十三五”科學(xué)技術(shù)研究課題“建筑垃圾再生骨料對(duì)混凝土性能影響的研究”，課題合同號(hào)：吉科教合字[2016]第538號(hào)；吉林省教育廳科學(xué)研究項(xiàng)目資助(JJKH20171036KJ)

陳吉光(1988- )，男，碩士，助教； 劉 玲(1982- )，女，碩士，副教授

TU352

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