GRP,另一个名字叫FRP(Fiber Reinforced Plastics ),俗称玻璃钢。由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能材料,具有质轻而硬、不导电、机械强度高、耐腐蚀等特性。

1)抗拉强度高

FRP的抗拉强度明显高于钢筋,与高强钢丝抗拉强度差不多,一般是钢筋的2~10倍。

2)材料的膨胀系数相近

FRP复合材料热膨胀系数与混凝土相近,当环境温度发生变化时,FRP与混凝土协调工作,两者间不会产生大的温度应力。

3)耐腐蚀

FRP材料抗腐蚀、抗疲劳性能好,可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用,从而可提高结构的使用寿命,这是一般结构材料难以比拟的。

Ps:但是,与一般混凝土相比较,FRP复合材料的防火性能偏差,这又制约了该类结构产品的推广应用,成为今后要解决的一大问题。

4)重量轻

FRP材料轻质高强,因此采用FRP材料可减轻结构自重,施工方便,其重量一般为钢材的20%。应用于大跨结构中时,可极大减轻结构自重。

以乔布斯剧院为例,整个碳纤维屋盖自重仅80t,可采用整体吊装方式施工。按屋盖直径约47m计算,折合每平米平均重46kg,仅相当于约6mm厚的钢板。如此惊人的减重效果,才使得屋面承重与周边结构玻璃的应用成为可能,造就了令人惊叹的空间效果。

5)成型方便

FRP的生产制作工艺包括拉挤、缠绕、手糊、喷射成型等多种方式。不仅可规模化生产形状规则的FRP制品,更可制作出几乎任意形状的板材用于构筑非线性建筑造型。

以下展示了手糊工艺制作异形面板的典型流程:加工底膜->手糊->脱模得到基本单元->单元组装,采用数控机床或3D打印技术进行模具加工,可以精确、快速地得到任意曲面造型。

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6)便于拆卸组装

FRP具有包括栓接在内的多种连接方式,其材料的轻便性使其更便于拆卸和组装。

扎哈的香奈儿流动艺术博物馆面积约700平方米,主结构构件为钢结构,外皮为宽度不超过2.55m的GFRP曲面板,在较短时间内就能进行拆卸和拼装,使其成功地完成了从香港途径东京、纽约、莫斯科、伦敦直至巴黎的全球巡展。

7)工厂化生产,装配化建造

FRP属于人工材料,可根据工程需要,采用不同纤维材料纤维含量和铺陈方式等不同工艺设计出不同强度指标、弹性模量及特殊性能要求的FRP产品,工厂化生产,现场安装,有利于保证工程质量,提高劳动效率,实现建筑工业化。

注意:因为FRP是纤维通过基体聚合而成,纤维间强度由基体决定(强度一般弱于纤维),所以垂直于纤维方向强度较弱。FRP的抗剪强度低,其强度仅为抗拉强度的5%~20%,这要求FRP构件在连接过程中需要研制专门的锚具、夹具,这也使得FRP构件的抗剪能力成为研究突出的问题

1)FRP片材

包括FRP布和FRP板,主要用来粘贴在混凝土结构的表面对其进行加固补强。

2)FRP棒材

包括FRP筋和FRP索;主要在FRP筋混凝土结构、FRP预应力混凝土结构和桥索中替代钢筋和钢绞线。

3)FRP网格材和FRP格栅

可作为混凝土结构中的配筋或简易工作平台;

4)FRP拉挤型材

截面形式灵活多样,力学性能好,用途广,是FRP结构应用的主要产品。

5)FRP缠绕型材

主要用作FRP管混凝土结构,可以作为柱、桩,甚至梁,使构件性能大大优于普通钢筋混凝土

6)FRP夹层结构和蜂窝板

由上下面的FRP板和夹心材料组成,充分利用了面层FRP材料强度,有很高的强度重量比和刚度重量比,是非常合理的构件形式,主要在梁和桥板中应用。

还有一些其他工艺的FRP产品,如模压产品、层压和卷管产品、热塑性成型产品以及手糊产品等。

△CRP模具

常规施工工艺:测量、放线→FRP板块加工图排版加工→钢龙骨制作安装→龙骨验收→安装FRP板块→表面饰面处理

▲总结-材料生产施工流程

以FRP采光板为例详细介绍下它的安装工艺:

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1)采光板在固定前需先导孔,孔径必须大于固定螺钉直径的6~9mm,以适应材料的热胀冷缩。

2)采光板采用铝型材扣件固定,波形采光板采用采光板支架和自攻螺钉连接固定,再打胶密封。采光板的位置一般设置在跨中。

3)采光板与钢板在纵向搭接时,最小必须有200mm的重叠,并贴置两条止水带。

4)采光板与自攻螺钉连接,必须有盖板。阳光板冷热变形较大,容易被自攻钉剪破,因此阳光板在打自攻钉处应开较大孔。在安装采光板时要考虑采光板的伸缩性。

5)采光板固定时,必须使用良好的泛水垫圈,使之介于螺钉与采光板之间,以便于防水防尘。将泛水垫圈套入螺钉内以后,用电钻锁入模条内,即完成采光板的固定工作。

6)采光板在12m以内无需搭接,超过12m则需要搭接,搭接长度为200~400mm,搭接处施涂两道密封胶,横向搭胶不需收边,纵向彩钢板的搭接需看板型,普通压型钢板一般不考虑做收边,直接将其与彩板用自攻钉固定,并施涂密封胶,咬合板则需做收边。

7)采光板施工时,严禁将脚直接踩在波峰上,以免采光板开裂。必须在采光板的横向位置,放置一块1200mm×300mm的防滑厚木板,脚踩在其上进行采光板的导孔和固定螺钉工作。