原創 dop設計 dop設計 2020-01-05

本文來源于微信公衆号“dop設計（ID：dopdesign）”，向原作者緻謝！

随着建造技術和材料行業的發展，越來越多非線性的，具有流線感的設計，得以脫離紙面，落地成型。其中就離不開GRG、GRC、GRP3種材料的運用。這3種材料的使用前景廣泛，但是相關的材料知識卻比較匮乏，不便于設計師對這3種材料的了解，更限制了設計師對3種材料的運用。

今天就為大家分享有關GRP材料的知識。GRP材料也是廣泛運用在非線性的，具有流線感的設計中。可能它就在你身邊，隻是你不認識它而已。本文主要解決以下問題：

• 1、什麼是GRP（FRP）？
• 2、為什麼要了解GRP（FRP）？
• 3、如何運用GRP（FRP）？
• 4、GRC,GRG,GRP,有什麼區别？

01.什麼是GRP（FRP）？

GRP,另一個名字叫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後形成的高性能材料，具有質輕而硬、不導電、機械強度高、耐腐蝕等特性。

02.為什麼要了解GRP（FRP）？

許多設計師對GRP材料都比較陌生，其實GRP材料已經問世多年了。從20世紀40年代問世以來，FRP首先被應用于航空航天、軍事等領域。

以客機為例，客機制造材料中的FRP占比逐年增高，至波音787和空客350均已超過50%（重量比），高于鋼、鋁、钛等金屬及其合金。

随着材料制備成本的降低，FRP也開始走入大衆生活，常用的有玻璃纖維增強複合材料GFRP(俗稱玻璃鋼)、碳纖維增強複合材料CFRP。

GFRP多用于景觀雕塑、座椅、垃圾桶、儲料罐等，CFRP可用于遊艇、汽車、自行車、體育休閑器具等。

FRP最早于1960年代被用于民用建築。但直到1990年代，随着FRP加固鋼筋混凝土結構技術的興起，工程界才逐漸認可對這種新型材料，并擴展到對鋼結構、木結構、砌體結構的加固工程中。

伴随着生産技術的革新，生産成本的降低，材料性能的不斷提升，近年來GRP材料使用已經越來越廣泛。

備受青睐的GRP，具有哪些特點？

1、抗拉強度高

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

2、材料的膨脹系數相近

FRP複合材料熱膨脹系數與混凝土相近，當環境溫度發生變化時，FRP與混凝土協調工作，兩者間不會産生大的溫度應力。

3、耐腐蝕

FRP材料抗腐蝕、抗疲勞性能好，可以在酸、堿、氯鹽和潮濕的環境中長期使用，從而可提高結構的使用壽命，這是一般結構材料難以比拟的。

Ps：但是，與一般混凝土相比較，FRP複合材料的防火性能偏差，這又制約了該類結構産品的推廣應用，成為今後要解決的一大問題。

4、重量輕

FRP材料輕質高強，因此采用FRP材料可減輕結構自重，施工方便，其重量一般為鋼材的20%。應用于大跨結構中時，可極大減輕結構自重。

以喬布斯劇院為例，整個碳纖維屋蓋自重僅80t，可采用整體吊裝方式施工。按屋蓋直徑約47m計算，折合每平米平均重46kg，僅相當于約6mm厚的鋼闆。如此驚人的減重效果，才使得屋面承重與周邊結構玻璃的應用成為可能，造就了令人驚歎的空間效果。

喬布斯劇院▲

5、成型方便

FRP的生産制作工藝包括拉擠、纏繞、手糊、噴射成型等多種方式。不僅可規模化生産形狀規則的FRP制品，更可制作出幾乎任意形狀的闆材用于構築非線性建築造型。

以下展示了手糊工藝制作異形面闆的典型流程：加工底膜->手糊->脫模得到基本單元->單元組裝。

采用數控機床或3D打印技術進行模具加工，可以精确、快速地得到任意曲面造型。

6、便于拆卸組裝

FRP具有包括栓接在内的多種連接方式，其材料的輕便性使其更便于拆卸和組裝。

紮哈的香奈兒流動藝術博物館面積約700平方米，主結構構件為鋼結構，外皮為寬度不超過2.55m的GFRP曲面闆，在較短時間内就能進行拆卸和拼裝，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、工廠化生産，裝配化建造

FRP屬于人工材料，可根據工程需要，采用不同纖維材料纖維含量和鋪陳方式等不同工藝設計出不同強度指标、彈性模量及特殊性能要求的FRP産品，工廠化生産，現場安裝，有利于保證工程質量，提高勞動效率，實現建築工業化。

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

03.如何運用GRP（FRP）？

基于GRP材料各種優越的特點，我們将GRP制作成各種産品，充分發揮GRP的價值。

1、常見的GRP産品

1）FRP片材：包括FRP布和FRP闆，主要用來粘貼在混凝土結構的表面對其進行加固補強。

2）FRP棒材：包括FRP筋和FRP索；主要在FRP筋混凝土結構、FRP預應力混凝土結構和橋索中替代鋼筋和鋼絞線。

3）FRP網格材和FRP格栅：可作為混凝土結構中的配筋或簡易工作平台。

4）FRP拉擠型材：截面形式靈活多樣，力學性能好，用途廣，是FRP結構應用的主要産品。

5）FRP纏繞型材：主要用作FRP管混凝土結構，可以作為柱、樁，甚至梁，使構件性能大大優于普通鋼筋混凝土。

6）FRP夾層結構和蜂窩闆：由上下面的FRP闆和夾心材料組成，充分利用了面層FRP材料強度，有很高的強度重量比和剛度重量比，是非常合理的構件形式，主要在梁和橋闆中應用。

還有一些其他工藝的FRP産品，如模壓産品、層壓和卷管産品、熱塑性成型産品以及手糊産品等。

2、施工及安裝工藝（以FRP采光闆為例）

1）采光闆在固定前需先導孔，孔徑必須大于固定螺釘直徑的6～9mm，以适應材料的熱脹冷縮。

2）采光闆采用鋁型材扣件固定，波形采光闆采用采光闆支架和自攻螺釘連接固定，再打膠密封。采光闆的位置一般設置在跨中。

3）采光闆與鋼闆在縱向搭接時，最小必須有200mm的重疊，并貼置兩條止水帶。

4）采光闆與自攻螺釘連接，必須有蓋闆。陽光闆冷熱變形較大，容易被自攻釘剪破，因此陽光闆在打自攻釘處應開較大孔。在安裝采光闆時要考慮采光闆的伸縮性。

5）采光闆固定時，必須使用良好的泛水墊圈，使之介于螺釘與采光闆之間，以便于防水防塵。将泛水墊圈套入螺釘内以後，用電鑽鎖入模條内，即完成采光闆的固定工作。

6）采光闆在12m以内無需搭接，超過12m則需要搭接，搭接長度為200~400mm，搭接處施塗兩道密封膠，橫向搭膠不需收邊，縱向彩鋼闆的搭接需看闆型，普通壓型鋼闆一般不考慮做收邊，直接将其與彩闆用自攻釘固定，并施塗密封膠，咬合闆則需做收邊。

7）采光闆施工時，嚴禁将腳直接踩在波峰上，以免采光闆開裂。必須在采光闆的橫向位置，放置一塊1200mm×300mm的防滑厚木闆，腳踩在其上進行采光闆的導孔和固定螺釘工作。

FRP采光瓦正确的安裝示意▲

FRP采光瓦錯誤的安裝示意▲

04.GRC，GRG，GRP，有什麼區别?

1、材質區别

三種材料其實除了名稱相似，并沒有太多相似之處。因為三種材料都是與玻璃纖維複合而成的材料，所以開頭2個英文縮寫一緻。

GRG（Glassfiber Reinforced Gypsum）是指玻璃纖維增強石膏預制構件。G是石膏的意思。

GRC（Glassfiber Reinforced Cement）是指玻璃纖維增強混凝土預制構件。C是水泥的意思。

GRP,另一個名字叫FRP（Fiber Reinforced Plastics ），俗稱玻璃鋼。P是指塑料的意思。

名稱的區别，也就是材料構成的區别。不同材料，也産生了外觀和應用兩個方面的區别。

外觀方面的區别▲

由于三種材料是與不同的材料進行複合而成，所以在外觀方面具有三種材料各自的特點。

GRG材料的表面呈白色，質感與石膏一緻。

GRC材料的表面粗糙，具有水泥的質感。

GRP材料表面光滑，色彩多樣。

2、應用方面的區别

GRG産品可以使用在室内天花、牆面、隔斷等各個部位，安裝工藝均采用幹挂的形式。

GRC産品多用于室外，做建築的表皮使用，也可以使用在室内天花、牆面、隔斷等各個部位，由于其本身重量大，安裝工藝均采用幹挂的形式。

GRP産品可用于室外，适用于自重輕，造型複雜的，衆多小而美的臨時性建築。

在紫外線、風沙雨雪、化學介質、機械應力等作用下容易導緻性能下降，出現老化。所以在GRP産品使用中，應盡量避開此類環境。也因此，GRP材料更廣泛的應用于室内異形家具，室内藝術品領域。

小結.

關于GRP材料的知識點，你學到了嗎？我們一起來回顧一下吧~

• 1、GRP材料又名FRP，俗稱“玻璃鋼”。
• 2、GRP材料可用于臨時性建築，室内異形家具，藝術品領域。
• 3、GRP材料在工廠加工生産，運輸至現場安裝。

今天關于「工藝」搞定GRP的使用和安裝工藝，看這一篇就夠了！（本文來源于微信公衆号“dop設計（ID：dopdesign）”，向原作者緻謝！）就分享到這裡，希望對你有所啟發，不合理之處，也歡迎留言補充，大家一起探讨學習……

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