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復(fù)合材料成為現(xiàn)代建筑發(fā)展新趨勢(shì)，讓令人遐想的建筑成為現(xiàn)實(shí)
文章來(lái)源：賢集網(wǎng) 更新時(shí)間：2024-01-03 15:08:19
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隨著科技的不斷進(jìn)步，建筑行業(yè)也在不斷進(jìn)行創(chuàng)新和改進(jìn)。其中，復(fù)合材料作為重要的技術(shù)突破，在建筑施工領(lǐng)域引發(fā)了巨大的變革。本文將探討復(fù)合材料的特點(diǎn)以及對(duì)建筑行業(yè)的影響。 復(fù)合材料是一種由兩種或多種不同材料組合而成的新材料，具有輕質(zhì)、高強(qiáng)度和耐腐蝕等特點(diǎn)。在建筑領(lǐng)域，復(fù)合材料被廣泛應(yīng)用于結(jié)構(gòu)部件和裝飾材料上。它的優(yōu)勢(shì)在于既能滿(mǎn)足建筑物的結(jié)構(gòu)需求，又能賦予建筑獨(dú)特的外觀(guān)和設(shè)計(jì)。 建筑發(fā)展趨勢(shì)：更輕、更大、更強(qiáng) 與任何其他行業(yè)一樣，現(xiàn)代建筑也會(huì)隨著行業(yè)變化而不斷發(fā)展。一個(gè)最新的趨勢(shì)是越來(lái)越多地使用非現(xiàn)場(chǎng)模塊化施工方法。這在很大程度上是由經(jīng)濟(jì)和環(huán)境形勢(shì)所推動(dòng)的，在這種形勢(shì)下，現(xiàn)場(chǎng)勞動(dòng)力越來(lái)越昂貴和稀缺，建筑項(xiàng)目受到具有挑戰(zhàn)性的環(huán)境和可持續(xù)性目標(biāo)的制約。 然而，復(fù)合材料卻能提供完美的響應(yīng)。GFRP和CFRP的高強(qiáng)度重量比，加上它們先進(jìn)的結(jié)構(gòu)性能，使大型模塊化元件能夠在非現(xiàn)場(chǎng)以低成本高效地制造。與傳統(tǒng)方法相比，當(dāng)這些材料運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)，只需少量安裝人員就可以非?？焖?、經(jīng)濟(jì)高效地完成大面積的建筑。除了明顯的現(xiàn)場(chǎng)優(yōu)勢(shì)外，在工廠(chǎng)控制的環(huán)境中制造通常會(huì)產(chǎn)生更高質(zhì)量、更具成本效益的產(chǎn)品，并大大減少現(xiàn)場(chǎng)缺陷。 環(huán)境和壽命成本效益 除了節(jié)省時(shí)間和成本外，在建筑中使用復(fù)合材料還可以帶來(lái)強(qiáng)大的環(huán)境和可持續(xù)性效益。最近一項(xiàng)有關(guān)復(fù)合材料軌道隧道建設(shè)的研究表明，通過(guò)使用結(jié)構(gòu)復(fù)合材料模塊化元件而不是傳統(tǒng)的預(yù)制混凝土，可以減少60%的碳排放。 同一項(xiàng)研究估計(jì)，由于預(yù)制水平高、構(gòu)件大、重量輕，結(jié)構(gòu)復(fù)合材料模塊化軌道隧道設(shè)計(jì)可將施工時(shí)間縮短80%。使用標(biāo)準(zhǔn)起重設(shè)備，小團(tuán)隊(duì)可以快速輕松地處理模塊，極大地減少了安裝時(shí)間和現(xiàn)場(chǎng)成本。 復(fù)合材料的獨(dú)特特性也大大降低了擁有成本。復(fù)合材料面板不透水，耐鹽、耐化學(xué)品和其他腐蝕性影響，使用壽命長(zhǎng)，免維護(hù)。這些因素在許多應(yīng)用程序中都很常見(jiàn)。 幾乎沒(méi)有限制的應(yīng)用 建筑師們尋求獨(dú)特的形式來(lái)區(qū)分他們的建筑。復(fù)合材料可以塑造幾乎毫無(wú)限制的，通常是自支撐的形狀和飾面，元件的尺寸僅受運(yùn)輸和安裝限制。自20世紀(jì)80年代以來(lái)，GFRP材料已成功用于建造大型結(jié)構(gòu)屋頂圓頂。巴林法特赫大清真寺始建于1986年，直徑25米，至今仍是世界上最大的復(fù)合材料屋頂圓頂。 近年來(lái)，這項(xiàng)技術(shù)已擴(kuò)展到更廣泛的應(yīng)用領(lǐng)域，包括模塊化結(jié)構(gòu)屋頂系統(tǒng)、立面和覆層元件、裝飾雨棚、遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)等。為碳屋項(xiàng)目設(shè)計(jì)的世界上最大的自支撐懸臂屋頂最近在沙特達(dá)曼竣工。 碳屋20米高的碳纖維懸臂屋頂結(jié)構(gòu)由CFRP筋和拱支撐，不使用鋼支撐。碳纖維板采用高壓釜外預(yù)浸工藝生產(chǎn)。每個(gè)面板都由內(nèi)部肋條組成，當(dāng)組裝時(shí)，這些肋條作為一個(gè)連續(xù)的結(jié)構(gòu)，將荷載轉(zhuǎn)移到基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)上。大約450平方米的面積由16塊外板覆蓋，這些外板又支撐著32塊內(nèi)部天花板。 在形式和功能必須結(jié)合的地方，復(fù)合材料提供了完美的解決方案。在沙特最近完工的沙特基礎(chǔ)工業(yè)公司總部，遮陽(yáng)是該地區(qū)第一座碳中和的建筑交付過(guò)程中不可或缺的一部分。這座龐大的建筑群由24層、15層和13層塔樓組成，旨在與周?chē)h(huán)境緊密結(jié)合。玻璃外立面覆蓋著超過(guò)30000平方米的高度復(fù)雜的幾何遮陽(yáng)結(jié)構(gòu)，這些結(jié)構(gòu)由玻璃纖維增強(qiáng)塑料制成。 另一個(gè)具有挑戰(zhàn)性的形式和功能應(yīng)用是最近在英國(guó)國(guó)營(yíng)鐵路流動(dòng)橋。這種創(chuàng)新的模塊化GFRP系統(tǒng)旨在提高整個(gè)英國(guó)鐵路網(wǎng)平交道口的安全性。該套件提供了一系列靈活且具有成本效益的階梯式、坡道式和電梯配置，以適應(yīng)廣泛的系統(tǒng)，階梯式“S”配置于2023年1月在什羅普郡向公眾開(kāi)放。 超高性能混凝土：水泥基復(fù)合材料 就像用玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)聚合物材料一樣，最近的發(fā)展趨勢(shì)顯示，水泥基復(fù)合材料通過(guò)集成微纖維實(shí)現(xiàn)了復(fù)雜的形狀，并獲得了非常高的結(jié)構(gòu)和強(qiáng)度特性。 超高性能混凝土的引入為建筑師提供了與GFRP或CFRP相似的成型特性，其面板比GFRP更薄、更堅(jiān)固。該產(chǎn)品使用微纖維（通常直徑小于0.20毫米，長(zhǎng)度為9-17毫米)以最大限度地減少橫截面厚度并最大限度地提高彎曲強(qiáng)度。 使用最大粒徑為1毫米的超細(xì)材料，并以二氧化硅煙霧作為填充劑，來(lái)實(shí)現(xiàn)最佳包裝密度，由此產(chǎn)生的產(chǎn)品抗壓強(qiáng)度通常大于120兆帕，抗彎強(qiáng)度為15兆帕至40兆帕。伴隨著高延展性，使非常薄的面板能夠形成復(fù)雜、精確的形狀。該產(chǎn)品具有潛力的一個(gè)典型案例是溫哥華的Oakridge項(xiàng)目，該項(xiàng)目使用超?。?4毫米厚）UHPC面板設(shè)計(jì)和建造了模塊化的“避難所吊艙”。 每個(gè)吊艙尺寸為4米×3米，由12個(gè)高度復(fù)雜、精確的UHPC面板和集成的UHPC座椅組成，這些面板以模塊化形式運(yùn)輸，在安裝前在溫哥華組裝。完全組裝好的模塊被提升到位并連接到建筑結(jié)構(gòu)上。富有遠(yuǎn)見(jiàn)的開(kāi)發(fā)商Westbank正在通過(guò)這種獨(dú)特而創(chuàng)新的應(yīng)用，對(duì)一種真正先進(jìn)的復(fù)合材料進(jìn)行改造，從而改變溫哥華的天際線(xiàn)和建筑景觀(guān)。 氣凝膠復(fù)合材料 在建筑領(lǐng)域，保溫材料種類(lèi)繁多，主要分為兩大類(lèi)：無(wú) 機(jī)棉類(lèi)保溫材料和有機(jī)高分子類(lèi)保溫材料。無(wú)機(jī)棉類(lèi)保溫材料具有優(yōu)異的防火及耐高溫性能，但吸水能力強(qiáng)且吸水 后產(chǎn)品本身保溫效果變差；有機(jī)高分子保溫材料具有質(zhì)輕、 導(dǎo)熱系數(shù)低、吸水率低等特點(diǎn)，曾經(jīng)在建筑保溫材料市場(chǎng)中占據(jù)主流地位。 但隨著國(guó)家對(duì)產(chǎn)品防火性能要求的提高，很大程度上限制了其在國(guó)內(nèi)建筑中的應(yīng)用。氣凝膠復(fù)合制品因其優(yōu)異的保溫性能、防火性能和高溫穩(wěn)定性等，同時(shí)滿(mǎn)足了建筑領(lǐng)域?qū)Ρ夭牧系谋丶胺阑鹨?，已成為建筑保溫領(lǐng)域中備受關(guān)注的新型材料。氣凝膠是由膠體粒子或高聚物分子相互聚集構(gòu)成的具有納米多孔網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，并在孔隙中充滿(mǎn)氣態(tài)分散介質(zhì)的 一種高分散固態(tài)材料，其固體相和孔隙結(jié)構(gòu)均為納米尺度。氣凝膠被譽(yù)為世界上密度最小的固體之一，密度為3.0kg/m3，僅為空氣密度的2.75倍，被稱(chēng)為“凍結(jié)的煙”。正是由于其微觀(guān)結(jié)構(gòu)呈現(xiàn)出“蜂窩狀”的多孔形貌，使其具有比表面積大、孔隙率高、密度低、熱導(dǎo)率低等特點(diǎn)。 原文鏈接：https://www.xianjichina.com/special/detail_538915.html 來(lái)源：賢集網(wǎng) 著作權(quán)歸作者所有。商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)聯(lián)系作者獲得授權(quán)，非商業(yè)轉(zhuǎn)載請(qǐng)注明出處。 |
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