1、材料概要

GRP,另一個(gè)名字叫FRP（Fiber Reinforced Plastics?），俗稱玻璃鋼。由纖維材料與基體材料按一定的比例混合后形成的高性能材料，具有質(zhì)輕而硬、不導(dǎo)電、機(jī)械強(qiáng)度高、耐腐蝕等特性。

2、材料特性

1）抗拉強(qiáng)度高

FRP的抗拉強(qiáng)度明顯高于鋼筋，與高強(qiáng)鋼絲抗拉強(qiáng)度差不多，一般是鋼筋的2~10倍。

2）材料的膨脹系數(shù)相近

FRP復(fù)合材料熱膨脹系數(shù)與混凝土相近，當(dāng)環(huán)境溫度發(fā)生變化時(shí)，F(xiàn)RP與混凝土協(xié)調(diào)工作，兩者間不會(huì)產(chǎn)生大的溫度應(yīng)力。

3）耐腐蝕

FRP材料抗腐蝕、抗疲勞性能好，可以在酸、堿、氯鹽和潮濕的環(huán)境中長(zhǎng)期使用，從而可提高結(jié)構(gòu)的使用壽命，這是一般結(jié)構(gòu)材料難以比擬的。

Ps：但是，與一般混凝土相比較，F(xiàn)RP復(fù)合材料的防火性能偏差，這又制約了該類結(jié)構(gòu)產(chǎn)品的推廣應(yīng)用，成為今后要解決的一大問題。

4）重量輕

FRP材料輕質(zhì)高強(qiáng)，因此采用FRP材料可減輕結(jié)構(gòu)自重，施工方便，其重量一般為鋼材的20%。應(yīng)用于大跨結(jié)構(gòu)中時(shí)，可極大減輕結(jié)構(gòu)自重。

以喬布斯劇院為例，整個(gè)碳纖維屋蓋自重僅80t，可采用整體吊裝方式施工。按屋蓋直徑約47m計(jì)算，折合每平米平均重46kg，僅相當(dāng)于約6mm厚的鋼板。如此驚人的減重效果，才使得屋面承重與周邊結(jié)構(gòu)玻璃的應(yīng)用成為可能，造就了令人驚嘆的空間效果。

5）成型方便

FRP的生產(chǎn)制作工藝包括拉擠、纏繞、手糊、噴射成型等多種方式。不僅可規(guī)?；a(chǎn)形狀規(guī)則的FRP制品，更可制作出幾乎任意形狀的板材用于構(gòu)筑非線性建筑造型。

以下展示了手糊工藝制作異形面板的典型流程：加工底膜->手糊->脫模得到基本單元->單元組裝，采用數(shù)控機(jī)床或3D打印技術(shù)進(jìn)行模具加工，可以精確、快速地得到任意曲面造型。

6）便于拆卸組裝

FRP具有包括栓接在內(nèi)的多種連接方式，其材料的輕便性使其更便于拆卸和組裝。

扎哈的香奈兒流動(dòng)藝術(shù)博物館面積約700平方米，主結(jié)構(gòu)構(gòu)件為鋼結(jié)構(gòu)，外皮為寬度不超過2.55m的GFRP曲面板，在較短時(shí)間內(nèi)就能進(jìn)行拆卸和拼裝，使其成功地完成了從香港途徑東京、紐約、莫斯科、倫敦直至巴黎的全球巡展。

7）工廠化生產(chǎn)，裝配化建造

FRP屬于人工材料，可根據(jù)工程需要，采用不同纖維材料纖維含量和鋪陳方式等不同工藝設(shè)計(jì)出不同強(qiáng)度指標(biāo)、彈性模量及特殊性能要求的FRP產(chǎn)品，工廠化生產(chǎn)，現(xiàn)場(chǎng)安裝，有利于保證工程質(zhì)量，提高勞動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)建筑工業(yè)化。

注意：因?yàn)镕RP是纖維通過基體聚合而成，纖維間強(qiáng)度由基體決定（強(qiáng)度一般弱于纖維），所以垂直于纖維方向強(qiáng)度較弱。FRP的抗剪強(qiáng)度低，其強(qiáng)度僅為抗拉強(qiáng)度的5%~20%，這要求FRP構(gòu)件在連接過程中需要研制專門的錨具、夾具，這也使得FRP構(gòu)件的抗剪能力成為研究突出的問題

3、材料分類

1）FRP片材

包括FRP布和FRP板，主要用來(lái)粘貼在混凝土結(jié)構(gòu)的表面對(duì)其進(jìn)行加固補(bǔ)強(qiáng)。

2）FRP棒材

包括FRP筋和FRP索；主要在FRP筋混凝土結(jié)構(gòu)、FRP預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)和橋索中替代鋼筋和鋼絞線。

3）FRP網(wǎng)格材和FRP格柵

可作為混凝土結(jié)構(gòu)中的配筋或簡(jiǎn)易工作平臺(tái)；

4）FRP拉擠型材

截面形式靈活多樣，力學(xué)性能好，用途廣，是FRP結(jié)構(gòu)應(yīng)用的主要產(chǎn)品。

5）FRP纏繞型材

主要用作FRP管混凝土結(jié)構(gòu)，可以作為柱、樁，甚至梁，使構(gòu)件性能大大優(yōu)于普通鋼筋混凝土

6）FRP夾層結(jié)構(gòu)和蜂窩板

由上下面的FRP板和夾心材料組成，充分利用了面層FRP材料強(qiáng)度，有很高的強(qiáng)度重量比和剛度重量比，是非常合理的構(gòu)件形式，主要在梁和橋板中應(yīng)用。

還有一些其他工藝的FRP產(chǎn)品，如模壓產(chǎn)品、層壓和卷管產(chǎn)品、熱塑性成型產(chǎn)品以及手糊產(chǎn)品等。

? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? △CRP模具

4、材料施工工藝

常規(guī)施工工藝：測(cè)量、放線→FRP板塊加工圖排版加工→鋼龍骨制作安裝→龍骨驗(yàn)收→安裝FRP板塊→表面飾面處理

▲總結(jié)-材料生產(chǎn)施工流程

以FRP采光板為例詳細(xì)介紹下它的安裝工藝：

1）采光板在固定前需先導(dǎo)孔，孔徑必須大于固定螺釘直徑的6～9mm，以適應(yīng)材料的熱脹冷縮。

2）采光板采用鋁型材扣件固定，波形采光板采用采光板支架和自攻螺釘連接固定，再打膠密封。采光板的位置一般設(shè)置在跨中。

3）采光板與鋼板在縱向搭接時(shí)，最小必須有200mm的重疊，并貼置兩條止水帶。

4）采光板與自攻螺釘連接，必須有蓋板。陽(yáng)光板冷熱變形較大，容易被自攻釘剪破，因此陽(yáng)光板在打自攻釘處應(yīng)開較大孔。在安裝采光板時(shí)要考慮采光板的伸縮性。

5）采光板固定時(shí)，必須使用良好的泛水墊圈，使之介于螺釘與采光板之間，以便于防水防塵。將泛水墊圈套入螺釘內(nèi)以后，用電鉆鎖入模條內(nèi)，即完成采光板的固定工作。

6）采光板在12m以內(nèi)無(wú)需搭接，超過12m則需要搭接，搭接長(zhǎng)度為200~400mm，搭接處施涂?jī)傻烂芊饽z，橫向搭膠不需收邊，縱向彩鋼板的搭接需看板型，普通壓型鋼板一般不考慮做收邊，直接將其與彩板用自攻釘固定，并施涂密封膠，咬合板則需做收邊。

7）采光板施工時(shí)，嚴(yán)禁將腳直接踩在波峰上，以免采光板開裂。必須在采光板的橫向位置，放置一塊1200mm×300mm的防滑厚木板，腳踩在其上進(jìn)行采光板的導(dǎo)孔和固定螺釘工作。

▲FRP采光瓦正確的安裝示意

▲FRP采光瓦錯(cuò)誤的安裝示意

? ? ? ? ? ? ? ? 應(yīng)用案例

01-羅卡倫敦畫廊

02-香奈兒流動(dòng)藝術(shù)博物館

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