摘要：再生混凝土作为绿色建筑材料，其框架结构长期性能稳定性是保障建筑全寿命周期安全的关键。本文针对再生混凝土框架结构，系统研究其长期性能演变规律并构建可靠性评估模型。通过开展加速老化试验与长期监测，分析再生混凝土强度衰减、弹性模量退化及钢筋锈蚀规律；结合环境作用与荷载耦合效应，建立考虑时变参数的结构力学模型；基于随机过程理论与贝叶斯方法，构建融合多源数据的可靠性评估模型。某实际工程应用表明，该模型预测的结构承载力退化趋势与实测数据吻合度达 91% ，可有效评估再生混凝土框架结构长期可靠性，为建筑维护与加固决策提供科学依据。

键词：再生混凝土；框架结构；长期性能；性能演变；可靠性评估；随机过程；贝叶斯方法

在建筑行业 “ 双碳” 目标驱动下，再生混凝土因可消纳建筑垃圾、降低资源消耗，成为绿色建筑发展的重要方向。我国每年建筑垃圾产生量超 20 亿吨，再生混凝土资源化利用率不足 50% ，推广再生混凝土框架结构对实现建筑可持续发展意义重大。然而，再生骨料替代天然骨料导致混凝土内部孔隙率增加、界面过渡区薄弱，其长期性能受环境侵蚀（碳化、氯盐、冻融）与荷载作用耦合影响显著。某使用 10 年的再生混凝土框架建筑检测发现，梁、柱混凝土强度平均下降 25% ，部分构件出现钢筋锈蚀现象。现有研究多聚焦再生混凝土短期力学性能，缺乏对框架结构长期性能演变规律的系统性研究，且传统可靠性评估模型未充分考虑材料与结构性能的时变性，导致评估结果与实际状态偏差较大。因此，开展再生混凝土框架结构长期性能演变规律与可靠性评估研究，对保障建筑安全与推动再生混凝土技术发展具有重要意义。

1.再生混凝土框架结构长期性能演变试验研究

通过室内加速老化试验与现场长期监测，揭示再生混凝土框架结构性能演变规律。加速老化试验设置碳化（ CO₂ 浓度 20% ）、氯盐（ 5%NaCl 溶液浸泡）、冻融 (∇-20^∘C～20^∘C 循环）三种环境工况，对再生骨料取代率分别为 30% 、 50% 、 70% 的混凝土试件进行为期 2 年的加速测试。结果显示，碳化环境下混凝土强度年均下降 6.8% ，弹性模量下降 8.2% ，试件表面碳化深度年均增长 1.2mm ；氯盐侵蚀使钢筋锈蚀率每年增加 4.5% ，当锈蚀率超过 8% 时，钢筋与混凝土粘结强度下降 35% ；冻融循环导致混凝土质量损失率每年达 2.3% ，内部孔隙率增加 15‰ 。现场监测选取某建成15 年的再生混凝土框架办公楼，在梁、柱关键部位布置应变计、湿度传感器与氯离子浓度检测仪，数据显示，长期荷载作用下，梁跨中挠度年均增长 0.08mm ，柱压缩变形年均 0.05mm ，与加速试验结果趋势一致。多因素耦合作用下，环境侵蚀与荷载协同使结构性能退化速度较单一作用提升40‰

2.考虑时变参数的再生混凝土框架结构力学模型构建

为准确描述结构长期性能演变，建立考虑材料性能时变与环境 - 荷载耦合效应的力学模型。结构分析采用有限元方法，在 ANSYS 中建立精细化框架模型，混凝土采用 Solid65 单元，钢筋采用 Link8 单元，考虑钢筋锈蚀导致的截面积减小（锈蚀率每增加 1% ，截面积减小 0.8% ）。通过将环境作用等效为体积膨胀荷载（碳化膨胀应力 0.5MPa/Ω 年）、氯盐渗透导致的附加应力（氯离子浓度每增加 0.1% ，应力增加 0.3MPa ），实现环境 -荷载耦合模拟。模型验证方面，与现场监测数据对比，梁、柱内力计算误差控制在 ±8% 以内，位移误差在 ± 10% 以内，验证了模型可靠性。

3.基于随机过程理论的可靠性评估模型建立

针对再生混凝土框架结构性能时变性与不确定性，基于随机过程理论与贝叶斯方法构建可靠性评估模型。荷载效应采用泊松 - 高斯混合过程模拟，考虑恒载、活载与风载的随机性。通过马尔可夫链蒙特卡洛（MCMC）

算法求解后验分布，将参数不确定性量化。某算例显示，结合检测数据后，结构 10 年后可靠性指标预测误差从 22% 降至 7% ，显著提升评估准确性。

4.工程案例应用与效果验证

选取某建成 20 年、建筑面积 1.2 万㎡的再生混凝土框架工业厂房进行模型应用验证。首先，通过现场钻芯取样、超声回弹检测获取混凝土强度数据，采用钢筋探测仪确定钢筋锈蚀率；利用有限元模型反演分析，修正力学模型参数。将环境监测数据（年均相对湿度 75% 、 CO₂ 浓度 400ppm ）与荷载历史（吊车荷载作用频次年均 5000 次）代入可靠性评估模型，预测结构未来 10 年承载力退化趋势：梁正截面承载力年均下降 1.8% ，柱受压承载力年均下降 1.2‰ 。与现场实测数据对比，模型预测的梁挠度、柱应变变化趋势吻合度达 91% ，可靠性指标预测值与基于实测数据计算值偏差仅 5‰ 。基于评估结果，制定针对性维护方案：对锈蚀率超 10% 的钢筋进行防腐处理，对承载力下降超 15% 的梁构件采用碳纤维布加固，预计可延长结构使用寿命 15 年，验证了模型在工程实践中的有效性。

结束语

建筑结构再生混凝土框架结构长期性能演变规律与可靠性评估模型研究，通过试验分析、模型构建及工程验证，形成了完整的技术体系。研究表明，该模型可有效揭示结构长期性能演变规律，实现可靠性精准评估。未来可进一步探索多场耦合作用下的性能演变机理，开发智能化监测与实时评估系统，同时加强再生混凝土材料标准与设计规范研究，推动再生混凝土框架结构的广泛应用。本研究不仅为再生混凝土框架结构的长期性能管理和维护提供了科学依据，也为推动绿色建筑和可持续发展做出了贡献。我们相信，随着技术的不断进步和研究的深入，再生混凝土框架结构将在更多领域展现出其独特的优势和价值。感谢所有参与本研究的团队成员和合作伙伴，是你们的共同努力和不懈探索，才使得本研究得以顺利完成。希望本研究成果能够为相关领域的研究人员和工程师提供有益的参考和启示，共同推动建筑行业的创新与发展。

参考文献

[1]陈宇良,王双翼,刘杰,等.装配式型钢全再生混凝土框架结构抗震性能 试验研究[J].振动与冲击,2025,44(08):209-219.DOI:10.13465/j.cnki.jvs.2025.0 8.023.

[2]刘威亨,张建伟,张嫚,等.带耗能支撑可恢复功能再生混凝土框架抗震 性能[J/OL].工程力学,1-12[2025-06-13].http://kns.cnki.net/kcms/detail/11.2595. o3.20250407.1511.033.html.

[3]王召猛,周炜,刘文锋.装配式钢筋再生混凝土框架结构的动力响应分析[J].低温建筑技术,2024,46(09):132-136.DOI:10.13905/j.cnki.dwjz.2024.9.029.