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土木工程前沿结构与创新
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发展,FRP复合材料与结构正在经历一个迅速发展的时期。
CFRP碳纤维增强复合材料(Carbon Fiber Reinforced Plastic )的缩写,特点是轻质高强,比如F1赛车、波音787客机……
GFRP(Glassfiber Reinforced Plastic,玻璃纤维增强塑料,或玻璃钢)。GFRP具有良好的电绝缘性能和粘结性能,较高的机械强度和耐热性,可塑性极强,成型收缩率小,体积较轻,施工方便。
AFRP:芳纶纤维增强复合材料。
—FRP
碳纤维瓦
玻璃钢雕塑
FRP复合材料在土木工程领域的应用快速增长,可用于包括柱、墙、梁、板及面板的抗震及补强加固,新的增强构件、结构形式及结构体系也正在研究、开发和应用。
1、建筑工程应用
结构设计正转向基于性能的设计,对结构及材料性能的要求也提高了。FRP材料已用于新建结构的框架以提高其结构性能,还被大量应用于旧有民用建筑的维修加固。
2、岩土工程应用
FRP纤维复合材料在长期恶劣的地质条件下具有良好的耐腐蚀性能,已广泛用于加筋土中;FRP复合材料易被掘进机具切断,故可用于盾构法掘进竖井的混凝土墙、土钉及临时支护用的复合材料地锚,如用钢锚则会导致挖掘机机头的断裂。因GFRP复合材料价格低廉,安装方便,耐久性强,已用于潮汐变化的干湿交替的挡土墙、地基锚杆及喷射混凝土筋等。
3、桥梁工程中应用
FRP复合材料应用于桥梁工程起始于70年代末和80年代初期。可用作悬索桥及斜拉桥的缆索、预应力混凝土桥中的预应力筋,甚至可以用于整个桥梁体系;另外在桥梁补强加固方面也有应用。
4、海洋结构和近海结构应用
海洋结构和近海结构的腐蚀问题一直比较突出,对于钢结构更是如此,因而采用抗腐蚀性能良好的FRP可以很好地解决该问题,具有很好的发展前景。在建的海洋钢筋混凝土结构,采用最厚的混凝土保护层(一般为150mm左右,相当于陆地混凝土结构保护层的5倍以上)及防腐措施,其对内部钢筋防氯盐腐蚀也仅有15年左右,这与永久或半永久性的海洋结构耐久要求相距甚远。采用FRP混凝土或FRP-混凝土组合结构就可以从根本上解决海洋工程中的钢筋(钢材)腐蚀问题,其重大意义不言而喻。
板材类
注重环保
砌块类
增加抗震
砖类产品
门窗节能
节能
屋面保温
绿化
外墙外保温
挤塑板
六类新材料
新型材料的研究应用——建筑材料
一、外墙外保温,挤塑板效果最好
外保温技术就像给建筑穿上了一层棉袄,节能效果明显大于保温技术。(通过空调孔可直接观察其使用材料)
挤塑聚苯板
聚苯板
钢丝网架聚苯板
二、屋面保温,兼具绿化功能
中空玻璃
种植屋面
三、门窗节能,隔音效果好
碧桂园集团新总部大楼位于广东佛山市顺德区碧桂园大道1号。
四、砖类产品
一般常见的砖类主要有空心砖、加气砖、多孔砖等。形状为方型,以孔洞数量和材料决定节能高低。
节能砖主要以粘土、页岩、煤矿石、粉煤灰等材料为主要原料,经熔烧或压制成型。由于成本问题,多数建筑在施工过程中,使用多孔砖较多。
节能砖保温隔热性能好,导热系数一般为红砖的四分之一至五分之一。
多孔砖
加气砖
空心砖
五、砌块类产品,增加抗震能力
多用于住宅和公共建筑的非承重墙体,砌块外部密封,内部多为空心材料,形状为多排孔、矩形条孔等。体积比砖体积大,砖体壁厚>30cm用于承重墙,<30cm用于非承重墙。
保温砌块
石膏砌块
六、板材类产品,注重环保
用在室内隔墙或分户隔墙,属于节能板材类产品,厚度一般在90mm以上,因此一般墙体都会显得很“单薄”,敲起来回音比较大。
轻质隔墙使用较多的有纤维水泥板,轻集料混凝土条板,纸面石膏板,石膏空心板(卫生间禁用)等。这种材料对隔音、保温、强度的要求较高,墙体内部填充介质要求较严。
纤维水泥板
纸面石膏板
结构实验技术的发展
2、结构工程学科研究前沿
结构实验:对工程结构或构件采用加载或其他方式进行试验,测量结构或构件的内力、变形、转角、支座位移、频率、振幅等,用以核对其设计要求或检验其是否安全可靠,并为探索结构新领域和发展工程结构理论的手段和基础。结构工程学科发展进程中,结构实验及其技术的发展具有基础性的地位。
18世纪法国科学家用简支木梁沿中性轴上横断面开槽,塞入硬木块,作受弯承载能力试验,证明了跨中