摘要：随着我国经济的不断发展和城市化进程的加快，大量建筑垃圾不断排放，其中废弃混凝土占很大比重，废弃混凝土的处理需要大量的成本，也严重污染环境。再生混凝土技术的应用为这些废弃混凝土的处理提供了有效途径，减少了环境污染，并能带来经济效益。方钢管再生混凝土是指在钢管内填充混凝土形成的构件。它将钢管与混凝土有机结合，充分发挥钢管与混凝土的优点。再生方钢管混凝土结构以其承载力高、抗震性能好等优点，在高层和超高层建筑中得到迅速发展和广泛应用，解决了施工速度与混凝土硬化时间长的矛盾。随着方管再生混凝土技术的发展，研究人员提出将再生混凝土灌入钢管中，形成钢管再生混凝土这一新型复合结构，为再生混凝土的利用提供了新的途径。
关键词：方钢管再生混凝土；火灾后抗震；性能研究
再生方钢管混凝土结构是再生骨料混凝土与钢管混凝土组合而成的一种新型复合结构。它不仅继承了普通方钢管混凝土结构的承载力高、抗震性能好、抗弯刚度大、节点连接方便等优点。同时也能有效地解决建筑垃圾资源的回收利用问题，根据静态抗压强度的要求，在工程承重结构中采用方形RACFST柱是可行的但从抗震性能指标来看，方形RACFST柱能否应用于工程承重结构中。目前国内学者对此进行了研究，结果表明方形RACFST柱的抗震性能与方形钢管混凝土柱相似，定性地表明方RACFST柱适用于中、低轴压比是可行的。然而，对于火灾后方RACFST柱的抗震性能研究较少。
为了研究方钢管混凝土柱的火灾后抗震性能，以不同的再生粗骨料取代率、轴压比、含钢率和长细比为设计参数，对13根火灾后的再生混凝土方钢管混凝土柱进行了往复荷载试验。观察试件的破坏模式，测量试件的滞回曲线，讨论设计参数对位移延性系数、强度、刚度和耗能系数等滞回性能指标的影响。结果表明，具备低轴压比、低长细比的试件的破坏模式与普通方钢管混凝土柱相似，方钢管底部鼓包破坏，再生混凝土底部被压碎，试件的滞回曲线比较饱满，滞回曲线形状发展从梭形到弓形。滞回曲线形状发展从梭形到弓形根据滞回性能指标的要求，在工程承重结构中是可行的；而轴压比和长细比较大的试件，试件的滞回曲线不饱满，方钢管底部发生曲屈，容易发生失稳现象，承载力大幅下降，失去正常使用功能。总的来说，同样的一个方形RACFST柱，火灾后抗震性能大幅度下降，特别是轴压比和长细比对试件的影响特别大。
1.方钢管再生混凝土是什么
方钢管再生混凝土是将再生混凝土灌入方钢管并捣实，以提高钢管的强度和刚度。其中，再生混凝土是指对废弃混凝土砌块进行破碎、清洗、分级后，可以替代天然骨料的新型混凝土。再生混凝土是一种新型混凝土，是由废弃混凝土破碎加工后的再生骨料部分或全部替代天然骨料而成。再生混凝土技术的研究和应用为建筑垃圾的再生利用提供了一条有效途径。方钢管再生混凝土结构将钢管与混凝土有机结合。由于其承载力高、抗震性能好等优点，被广泛应用于单层、多层工业厂房等承重结构中。再生混凝土不仅可以提高钢管的承载力，而且可以弥补再生混凝土的不足。近年来，许多专家学者对这种新型复合材料结构进行了研究。
2.在火灾后抗震的效果
影响再生钢管混凝土柱抗震性能的因素包括承载力、变形能力、耗能能力和破坏模式。相关试验主要考虑再生骨料替代率、轴压比、长细比、配筋率等对再生钢管混凝土柱抗震性能的影响。张祥刚等研究了再生方钢管混凝土柱的抗震性能。对6根再生混凝土方钢管柱进行了准静态试验。考虑了再生骨料取代率和轴压比这两个参数对试件抗震性能的影响。对四根再生混凝土圆钢管混凝土柱进行了再生骨料置换率、长细比、轴压比、含钢率等10个参数的计算，结果表明，试件的破坏过程和形状与普通混凝土柱相似；这主要表现在钢管底部的汽包失效。试件前后有明显的鼓浪。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆试件的滞回曲线饱满，与普通钢管混凝土柱的滞回曲线基本相似，试件的变形性能良好。黄义杰、肖建庄采用拟经验加载方案对6根再生钢管混凝土柱进行了低周反复试验。结果表明，再生钢管混凝土柱具有良好的抗震性能，再生骨料对再生钢管混凝土柱的极限承载力影响不明显。黄丹等考虑了钢管比和轴压比对三种再生钢管混凝土构件在水平低周反复荷载作用下的抗震性能的影响。结果表明，含钢率对试件滞回性能的影响更为明显。钢管混凝土构件的含钢率越大，延性越好，轴压比越小，延性越好，随着轴压比的增大，承载力增大，降低了试件的延性和耗能能力，再生钢管混凝土具有良好的变形性能和耗能能力，能够满足结构抗震设计要求。通过模拟试验，结果表明，在其他参数保持一定的情况下，取代率对火灾后的方钢管再生混凝土柱承载力、延性、耗能能力和刚度影响不大。对于轴压比而言，超过0.5易引起结构的局部失稳，导致各项指标快速下降，为使其保持一定的塑性和抗倒塌能力，其轴压比应该控制在一个合适的范围之内。对于含钢率，含钢率越大，试件各指标越好。对于长细比而言，过大易引起结构的局部失稳，导致各项指标快速下降，为使其保持一定的塑性和抗倒塌能力，其长细比应该控制在一个合适的范围之内。
3.方钢管再生混凝土相较于其他材料的优点
因为再生混凝土可以代替普通混凝土。再生混凝土在减少废弃混凝土对自然环境影响的同时，也能很好地保护自然资源，对建筑垃圾的处理、社会的可持续发展和人居环境的改善具有重要意义。再生混凝土能够满足世界环境组织提出的“绿色”要求，是可持续发展的新型绿色混凝土。钢管再生混凝土通过钢管的箍环作用弥补了再生混凝土力学性能的不足，对再生混凝土在工程中的实际应用是一个好消息。由于再生钢管混凝土的优越性和可行性，促进其标准化对我国的经济建设和环境保护具有重要意义。利用ABAQUS等有限元软件对再生钢管混凝土柱的力学性能进行分析，可以很好地模拟相关试验，得到的应变曲线与试验结果吻合较好。再生钢管混凝土在力学性能上与普通钢管混凝土相似。在抗震性能方面，相关试验表明，试件的破坏过程和破坏形态与普通混凝土柱相似。再生钢管混凝土组合结构可以弥补再生混凝土的缺陷，具有一定的经济效益。最重要的是保护环境，具有重大的研究意义。钢管再生混凝土结构可以促进再生混凝土在民用建筑结构中的应用和发展，为废弃混凝土的再生利用提供有效途径。钢管再生混凝土不仅可以弥补再生混凝土的不足，而且具有较高的承载力。这种组合结构越来越受到专家学者的关注，并取得了一定的成果。改革开放以来，中国经济发展不断加快。随着房地产业的空前繁荣和城市化进程的逐步加快，每年都要拆除大量的现有建筑，造成大量的建筑垃圾待处理。一般的处理方法是直接填埋法，但直接填埋法存在诸多弊端，不仅占用大量土地，而且破坏当地生态环境，进而影响当地居民的舒适度。因此，如何合理有效地处理日益增多的建筑垃圾，如何将建筑垃圾变废为宝，成为许多科学家研究的难题。再生混凝土技术的迅速发展和应用为解决这一问题提供了有益的途径。这项技术将把废弃混凝土粉碎成再生骨料，并将其重新配置成混凝土。为了使这一新技术得到更广泛的应用，相关学者提出了钢管再生混凝土的概念并进行了相关的研究。黄义杰等，张湘刚等，孟二聪等。对再生钢管混凝土柱的滞回性能进行了较为深入和详细的研究。
4.总结
现代城市建设和生产建设在不断更新换代，日新月异的技术和发展让工程材料也在不停的改变革新。方钢管再生混凝土的出现并不是很久，但其出现改变了原本材料的问题：不够环保，不够有效，效果不明显等。其不仅仅是改变了原来的材料和工程建材，更是人类进步的体现。
参考文献：
[1]龚玉云.方钢管再生混凝土柱的抗震性能实验及设计参数影响分析[J]，《长江大学学报》2017.04
[2]陈朋朋.方钢管再生混凝土柱抗震性能研究[J]，《广西大学》2015.03
作者简介：吴晋豪（1994.10-），男，汉族，2017级沈阳建筑大学土木工程学院在读研究生，研究方向：结构工程。
论文作者:吴晋豪
论文发表刊物:《基层建设》2019年第27期
论文发表时间:2020/1/2
标签：混凝土论文; 钢管论文; 骨料论文; 承载力论文; 性能论文; 结构论文; 延性论文; 《基层建设》2019年第27期论文;