玻璃鋼建筑結(jié)構(gòu)論文范文

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1玻璃鋼在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用

1．1玻璃鋼門窗玻璃鋼門窗輕質(zhì)高強(qiáng)，其拉伸強(qiáng)度為350MPa以上，彎曲強(qiáng)度為260MPa以上，為鋁合金的2倍、塑鋼的4倍左右，從而彌補(bǔ)了塑鋼門窗因強(qiáng)度低容易變形的弱點(diǎn)。玻璃鋼型材的彎曲彈性模量較高、剛性好，故玻璃鋼門窗適宜較大尺寸的窗或較高風(fēng)壓場合的門窗，且尺寸穩(wěn)定、隔音性能好。玻璃鋼型材的熱變形溫度為200℃，其線膨脹系數(shù)較低，與建筑物和玻璃相當(dāng)，在冷熱溫差較大的環(huán)境下，不易與建筑物及玻璃之間產(chǎn)生縫隙，門窗的氣密性能好，大大提高了門窗的密封性能。與目前市場上使用的鋁合金門窗和塑鋼門窗相比，優(yōu)質(zhì)的玻璃鋼/復(fù)合材料門窗的節(jié)能效果非常好，據(jù)有關(guān)部門檢測，玻璃鋼門窗的保溫性能優(yōu)于國家標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的保溫性能一級指標(biāo)。在建筑節(jié)能設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)中，要求門窗材料選用低導(dǎo)熱系數(shù)的材料，玻璃鋼門窗不但密封性能良好，而且有較好的遮陽功能和良好的保溫性能。玻璃鋼型材對熱輻射和太陽輻射具有隔斷性，故玻璃鋼窗體具有很好的隔熱性能。玻璃鋼型材耐嚴(yán)寒和耐高溫性能好，使得玻璃鋼門窗可以廣泛應(yīng)用于嚴(yán)寒和高溫地區(qū)。由于玻璃鋼型材內(nèi)部樹脂和纖維的結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，使得其具有微觀彈性，有利于吸收聲波，從而使玻璃鋼窗體具有良好的隔音性能。在建筑物中，門窗、墻體、屋面、地面為建筑能耗的四大部位，其中門窗排列首位，房屋建筑的能源損失中有50%是通過門窗流失的，尤其是公共建筑的窗墻比高達(dá)70%，更加大了能源的損失。因此，門窗節(jié)能在整個(gè)節(jié)能建筑中起到至關(guān)重要的作用，減少門窗的能源損失是當(dāng)前建筑節(jié)能的主要途徑之一，在建筑結(jié)構(gòu)中大力開發(fā)使用玻璃鋼/復(fù)合材料門窗具有十分重要的意義。

1．2玻璃鋼模板使用玻璃鋼/復(fù)合材料制作的模板能夠一次性達(dá)到通高，而且不易與混凝土相互粘結(jié)，所澆筑出的混凝土成品沒有橫向接縫(只是在豎向上會(huì)有一道接縫)，特別是圓柱體，澆筑出來圓度比較準(zhǔn)確，且表面光滑平整，無氣泡和皺紋，無外露纖維和毛刺現(xiàn)象，其密封性、表面平整度是木模和鋼模所無法比擬的，而且色澤一致，垂直角度的誤差也較小。采用玻璃鋼制作圓柱模板只需要在接口處用角鋼加螺栓予以固定，之后用鋼絲纜風(fēng)繩的一端拉住柱筋上端，而另一端只需固定在澆筑之后的混凝土樓板上即可，不需另外設(shè)置柱箍或是搭設(shè)支撐架。玻璃鋼模板與木模、鋼模相比易加工成型，可以一次性封模，不用接長，而且玻璃鋼模板由于質(zhì)量輕，拆裝非常方便，具有便于清潔和維護(hù)等特點(diǎn)。因此，使用玻璃鋼模板能夠明顯地減輕勞動(dòng)強(qiáng)度，提高建筑施工效率，有利于降低工程造價(jià)。另外，玻璃鋼模板有較強(qiáng)的耐磨性，所以重復(fù)利用次數(shù)也較多。

1．3玻璃鋼筋混凝土是應(yīng)用最廣的建筑材料，通常采用鋼筋來增加其強(qiáng)度，但鋼筋存在著腐蝕問題，而建筑腐蝕是全球建筑業(yè)所面臨的一個(gè)十分棘手的問題。當(dāng)鋼筋混凝土在具有侵蝕性的環(huán)境中工作時(shí)，鋼筋在各種腐蝕性氣體、添加劑和鹽的作用下生銹而使鋼筋本身體積膨脹，從而導(dǎo)致混凝土開裂，會(huì)降低混凝土的使用壽命。玻璃鋼筋通常是以乙烯基樹脂、聚酯樹脂、酚醛樹脂或環(huán)氧樹脂作為基體材料，以無堿玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，采用拉擠工藝成型，具有耐腐蝕性強(qiáng)、電磁絕緣性能優(yōu)良和力學(xué)性能優(yōu)良的特性。在建筑結(jié)構(gòu)中使用玻璃鋼筋增強(qiáng)材料可以提高水泥基體的抗彎、抗拉和抗沖擊強(qiáng)度，由于玻璃鋼筋的耐腐蝕性強(qiáng)，特別適用于需使用鹽防凍的混凝土結(jié)構(gòu)、近海地區(qū)的混凝土結(jié)構(gòu)和地下工程。玻璃鋼筋具有優(yōu)良的電磁波透過性，對于某些特殊建筑設(shè)施，例如醫(yī)院中的核磁共振成像室，或采用射頻技術(shù)來識(shí)別預(yù)付費(fèi)客戶的公路收費(fèi)站通道來講，采用玻璃鋼筋是最好的選擇。目前，玻璃鋼筋已在很多工程項(xiàng)目中得以應(yīng)用，并有效地替代了鋼筋。由于玻璃鋼/復(fù)合材料筋的力學(xué)性能優(yōu)良和良好的耐腐蝕能力，故具有廣闊的開發(fā)應(yīng)用前景。

1．4玻璃鋼加固混凝土梁玻璃鋼/復(fù)合材料作為一種結(jié)構(gòu)加固材料，有與混凝土共同工作的基礎(chǔ)，能適應(yīng)各種不同的工作環(huán)境。玻璃鋼的線膨脹系數(shù)與普通混凝土相近，這樣就不會(huì)因溫度變化而引起二者之間的粘結(jié)破壞，在對混凝土表面進(jìn)行適當(dāng)處理后再粘糊玻璃鋼，可以保證兩者之間有良好的粘結(jié)力。玻璃鋼片材、板材作為加固材料具有強(qiáng)度高、施工方便且周期短、抗?jié)B性好和耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)。用玻璃絲布包覆加固混凝土梁，采用環(huán)氧樹脂作為粘結(jié)劑，玻璃絲布與混凝土結(jié)合面之間不會(huì)發(fā)生滑移破壞，粘結(jié)面會(huì)有效地傳遞應(yīng)力。用玻璃鋼加固的梁在其初始受力階段，玻璃絲布的包裹層數(shù)對梁的剛度及變形的影響均很小。在受拉鋼筋屈服以后，外包的玻璃鋼對梁的剛度的作用效果很明顯，從而使梁的變形減小。由此可以看出，運(yùn)用玻璃鋼加固混凝土梁可明顯提高混凝土梁的受力特性，延長梁的使用壽命，因而具有廣泛的應(yīng)用前景。近幾年來，國內(nèi)外的一些學(xué)者相繼開展了一種新型的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料加固方法———內(nèi)嵌(簡稱NSM)加固方法的試驗(yàn)研究、理論分析和工程應(yīng)用。與外貼玻璃鋼片材相比，嵌入式加固法除了具有高強(qiáng)、高效、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)外，還有表面處理工作量降低等優(yōu)點(diǎn)。因?yàn)橥赓N加固的表面打磨工序往往耗時(shí)較長，而嵌入式加固只需使用專用工具在混凝土表面剔槽，不需進(jìn)行大面積處理，可以節(jié)省工期;玻璃鋼因內(nèi)置而得到較好的保護(hù)，其抗沖擊性、耐久性、防火性能等得以提高，如用于橋面板負(fù)彎矩區(qū)加固具有明顯的優(yōu)勢;玻璃鋼筋或板條可以較方便地錨固于相鄰的構(gòu)件上。隨著研究的不斷深入，玻璃鋼/復(fù)合材料作為一種輕質(zhì)高強(qiáng)、高性能結(jié)構(gòu)材料，在工程加固領(lǐng)域的應(yīng)用將會(huì)越來越廣泛，發(fā)展趨勢良好。

1．5玻璃鋼在建筑結(jié)構(gòu)中的其他應(yīng)用在采暖通風(fēng)工程中，玻璃鋼是一種很好的節(jié)能環(huán)保材料，從20世紀(jì)80年代開始已大量用于制造冷卻塔、通風(fēng)櫥、送風(fēng)管、排氣管、柵板及防腐風(fēng)機(jī)罩等。目前，國內(nèi)研發(fā)的玻璃鋼/復(fù)合材料保溫管可用于輸送熱水及供暖，用以替代傳統(tǒng)的金屬保溫管。玻璃鋼可制成波紋板、帶肋板、空心板或夾芯板，組成各種形狀的拱、殼以及穹頂?shù)瓤臻g結(jié)構(gòu)用于工業(yè)廠房等結(jié)構(gòu)中，具有易成形、施工方便、質(zhì)量輕、保溫性能好、色澤鮮亮和耐候性好等優(yōu)點(diǎn)，采用輕質(zhì)高強(qiáng)的玻璃鋼組裝件作為建筑材料，將大大減輕工人的勞動(dòng)強(qiáng)度，減少勞動(dòng)工時(shí)，縮短施工周期，對資源保護(hù)和能源消耗也有積極的作用。在美國復(fù)合材料制造商協(xié)會(huì)(ACMA)舉辦的2010年復(fù)合材料大會(huì)上，一座兩層的房屋獲得了大會(huì)的“展會(huì)最佳獎(jiǎng)”，該房屋由預(yù)制的以防火玻璃鋼為蒙皮的夾層結(jié)構(gòu)板組成;加利福尼亞的復(fù)合Kreysler公司獲獎(jiǎng)的加利福尼亞海灣之屋是一個(gè)單體式結(jié)構(gòu)，由9塊定制的防火玻璃鋼夾層板組成;另一個(gè)創(chuàng)新的Kreysler項(xiàng)目是在一個(gè)辦公樓上采用了仿造石材的玻璃鋼建筑外飾。玻璃鋼文化墻因其高雅亮麗的外形和獨(dú)特的藝術(shù)風(fēng)格也備受推崇。另外，玻璃鋼/復(fù)合材料在冷庫、崗?fù)ぁ⒎鹿沤ㄖ⑽⒉ㄋ恰⑵帘畏俊⒁盃I活動(dòng)房等領(lǐng)域也得到了廣泛應(yīng)用，并已發(fā)揮了重要的作用。

2玻璃鋼在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景

目前，我國人均資源占有量為世界平均值的40%，但能源消費(fèi)總量已達(dá)到世界第2位，其中建筑用能源成為我國能源消費(fèi)的大戶，能耗約占所有產(chǎn)業(yè)能耗的30%。玻璃鋼憑借其優(yōu)異的性能，在建筑節(jié)能方面的應(yīng)用日益受到人們的青睞。在建筑領(lǐng)域研發(fā)和使用玻璃鋼/復(fù)合材料，對于節(jié)約能源、改善設(shè)計(jì)、減輕建筑物自重、提高建筑物的使用功能和提高經(jīng)濟(jì)效益具有十分重要的意義。從國內(nèi)外的應(yīng)用情況來看，玻璃鋼是國際市場上產(chǎn)量最大、用途最廣的產(chǎn)品。在美國、日本、德國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家，玻璃鋼已經(jīng)進(jìn)入大規(guī)模使用階段。我國通過自行研究開發(fā)和吸收國外先進(jìn)技術(shù)，近幾年來玻璃鋼國產(chǎn)技術(shù)裝備水平有了較大幅度的提高。隨著國家相關(guān)產(chǎn)業(yè)振興規(guī)劃的實(shí)施和基礎(chǔ)設(shè)施投資力度的加大，對玻璃鋼的需求也將持續(xù)增長。從目前國內(nèi)外玻璃鋼/復(fù)合材料的發(fā)展情況看，當(dāng)前正朝著高性能、多功能、低成本和高的環(huán)境相容性方向發(fā)展。隨著玻璃鋼工藝的發(fā)展和不斷拓展產(chǎn)品種類，玻璃鋼在建筑工程中的應(yīng)用將會(huì)越來越廣。建筑業(yè)是國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)之一，在國民經(jīng)濟(jì)中占有很重要的地位。建筑業(yè)的發(fā)展方向是節(jié)約能源、保護(hù)環(huán)境、提高經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，玻璃鋼作為新型的高性能復(fù)合材料，必將成為未來新建節(jié)能建筑選材和既有建筑節(jié)能改造的首選材料，成為傳統(tǒng)結(jié)構(gòu)材料的重要補(bǔ)充，并逐步替代傳統(tǒng)的非節(jié)能建材。隨著我國建筑節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的不斷提高，玻璃鋼/復(fù)合材料作為第4代新型復(fù)合材料在建筑結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用前景將會(huì)更加廣闊。

作者：郭芳芳耿運(yùn)貴單位：河南理工大學(xué)土木工程學(xué)院