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碳纤维复合材料（CFRP）的应用（XVIII）——建筑篇

发布时间：2023-04-06 浏览人数：人

碳纤维复合材料（CFRP）的应用（XVIII）——建筑篇

在过去的100年中，建筑师将自己的设计局限于使用普通的建筑材料，诸如木材、石材、钢和混凝土等，那么如今，复合材料正在使建筑发生革命性变化。复合材料作为一种新型的建筑材料，有着承重大、质量轻、强度高等特点，将其合理应用于土木工程中，可以为其施工建设起到积极作用，特别是对于纤维增强复合材料的应用，因其具备质地轻和硬度高等特征，使其成为提高土木工程质量的重要方式。同时，能够顺应时代的发展，符合生态文明建设的理念，使用成本低，节约能源，具有绿色环保的性能，对于土木建筑工程的发展有着很重要的意义。

CFRP建筑物抗震加固，先进材料和设计的融合

小松精炼株式会社旧本部：2014年建成

CFRP缆绳用于桥梁：Stork Road Bridge, Winterthur, 1996

利用FRP面板构造的集体住宅

FRP三明治面板水门：Wilhelmina Canal，荷兰：2017年

Shanghai Disneyland，2016

Rolex Dubai Mall，AFFAN

利用CFRP面板实现外观设计性高的建筑物

Structural Awards，Istanbul，2014

利用FRP的特点，实现高难度设计的结构

MEDINAH STATION ROOF：2012年建成

GFRP三明治结构外墙：Greater London Counsil，1969

其他

复合材料是为了改善材料的性能而结合两种或更多种材料的材料，纤维增强塑料（FRP）通常使用芳族聚酰胺、碳纤维、玻璃纤维等纤维增强。与金属材料相比，FRP 由于具有高的比强度/比刚度和优异的成型性等优点，在单位密度方面具有高机械性能，因此，复合材料在建筑领域具有一些非常重要的优势，可归纳为以下几点：

（1）轻量化：复合材料可以提供比大多数金属或合金更高的重量强度。

（2）高度抗腐蚀能力和出色的抗降解性：复合材料不会像金属般生锈、不会像木材等材料会被降解，它对各种化学和温度环境都具有长期抵抗力，同时也降低了日常维护成本。

（3）设计的灵活性：允许以高精度获得复杂的形状，释放了建筑师和设计师的思想，提供了更大的设计自由度。由于具有这种灵活性，单个复合材料件可以代替需要多个紧固件的复杂单元组，因此使用复合材料进行的设计为建筑行业提供了更广泛的应用可能性。

（4）尺寸稳定性：复合材料即使在严重机械和环境应力下也能保持其形状和功能。