玻璃鋼建筑結構論文范文

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1玻璃鋼在建筑結構中的應用

1．1玻璃鋼門窗玻璃鋼門窗輕質高強，其拉伸強度為350MPa以上，彎曲強度為260MPa以上，為鋁合金的2倍、塑鋼的4倍左右，從而彌補了塑鋼門窗因強度低容易變形的弱點。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壓場合的門窗，且尺寸穩定、隔音性能好。玻璃鋼型材的熱變形溫度為200℃，其線膨脹系數較低，與建筑物和玻璃相當，在冷熱溫差較大的環境下，不易與建筑物及玻璃之間產生縫隙，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，優質的玻璃鋼/復合材料門窗的節能效果非常好，據有關部門檢測，玻璃鋼門窗的保溫性能優于國家標準中規定的保溫性能一級指標。在建筑節能設計標準中，要求門窗材料選用低導熱系數的材料，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。玻璃鋼型材耐嚴寒和耐高溫性能好，使得玻璃鋼門窗可以廣泛應用于嚴寒和高溫地區。由于玻璃鋼型材內部樹脂和纖維的結構特點，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70%，更加大了能源的損失。因此，門窗節能在整個節能建筑中起到至關重要的作用，減少門窗的能源損失是當前建筑節能的主要途徑之一，在建筑結構中大力開發使用玻璃鋼/復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/復合材料制作的模板能夠一次性達到通高，而且不易與混凝土相互粘結，所澆筑出的混凝土成品沒有橫向接縫(只是在豎向上會有一道接縫)，特別是圓柱體，澆筑出來圓度比較準確，且表面光滑平整，無氣泡和皺紋，無外露纖維和毛刺現象，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，不需另外設置柱箍或是搭設支撐架。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量輕，拆裝非常方便，具有便于清潔和維護等特點。因此，使用玻璃鋼模板能夠明顯地減輕勞動強度，提高建筑施工效率，有利于降低工程造價。另外，玻璃鋼模板有較強的耐磨性，所以重復利用次數也較多。

1．3玻璃鋼筋混凝土是應用最廣的建筑材料，通常采用鋼筋來增加其強度，但鋼筋存在著腐蝕問題，而建筑腐蝕是全球建筑業所面臨的一個十分棘手的問題。當鋼筋混凝土在具有侵蝕性的環境中工作時，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，從而導致混凝土開裂，會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、酚醛樹脂或環氧樹脂作為基體材料，以無堿玻璃纖維作為增強材料，采用拉擠工藝成型，具有耐腐蝕性強、電磁絕緣性能優良和力學性能優良的特性。在建筑結構中使用玻璃鋼筋增強材料可以提高水泥基體的抗彎、抗拉和抗沖擊強度，由于玻璃鋼筋的耐腐蝕性強，特別適用于需使用鹽防凍的混凝土結構、近海地區的混凝土結構和地下工程。玻璃鋼筋具有優良的電磁波透過性，對于某些特殊建筑設施，例如醫院中的核磁共振成像室，或采用射頻技術來識別預付費客戶的公路收費站通道來講，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目中得以應用，并有效地替代了鋼筋。由于玻璃鋼/復合材料筋的力學性能優良和良好的耐腐蝕能力，故具有廣闊的開發應用前景。

1．4玻璃鋼加固混凝土梁玻璃鋼/復合材料作為一種結構加固材料，有與混凝土共同工作的基礎，能適應各種不同的工作環境。玻璃鋼的線膨脹系數與普通混凝土相近，這樣就不會因溫度變化而引起二者之間的粘結破壞，在對混凝土表面進行適當處理后再粘糊玻璃鋼，可以保證兩者之間有良好的粘結力。玻璃鋼片材、板材作為加固材料具有強度高、施工方便且周期短、抗滲性好和耐腐蝕等優點。用玻璃絲布包覆加固混凝土梁，采用環氧樹脂作為粘結劑，玻璃絲布與混凝土結合面之間不會發生滑移破壞，粘結面會有效地傳遞應力。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，因而具有廣泛的應用前景。近幾年來，國內外的一些學者相繼開展了一種新型的纖維增強復合材料加固方法———內嵌(簡稱NSM)加固方法的試驗研究、理論分析和工程應用。與外貼玻璃鋼片材相比，嵌入式加固法除了具有高強、高效、耐腐蝕等優點外，還有表面處理工作量降低等優點。因為外貼加固的表面打磨工序往往耗時較長，而嵌入式加固只需使用專用工具在混凝土表面剔槽，不需進行大面積處理，可以節省工期;玻璃鋼因內置而得到較好的保護，其抗沖擊性、耐久性、防火性能等得以提高，如用于橋面板負彎矩區加固具有明顯的優勢;玻璃鋼筋或板條可以較方便地錨固于相鄰的構件上。隨著研究的不斷深入，玻璃鋼/復合材料作為一種輕質高強、高性能結構材料，在工程加固領域的應用將會越來越廣泛，發展趨勢良好。

1．5玻璃鋼在建筑結構中的其他應用在采暖通風工程中，玻璃鋼是一種很好的節能環保材料，從20世紀80年代開始已大量用于制造冷卻塔、通風櫥、送風管、排氣管、柵板及防腐風機罩等。目前，國內研發的玻璃鋼/復合材料保溫管可用于輸送熱水及供暖，用以替代傳統的金屬保溫管。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、殼以及穹頂等空間結構用于工業廠房等結構中，具有易成形、施工方便、質量輕、保溫性能好、色澤鮮亮和耐候性好等優點，采用輕質高強的玻璃鋼組裝件作為建筑材料，將大大減輕工人的勞動強度，減少勞動工時，縮短施工周期，對資源保護和能源消耗也有積極的作用。在美國復合材料制造商協會(ACMA)舉辦的2010年復合材料大會上，一座兩層的房屋獲得了大會的“展會最佳獎”，該房屋由預制的以防火玻璃鋼為蒙皮的夾層結構板組成;加利福尼亞的復合Kreysler公司獲獎的加利福尼亞海灣之屋是一個單體式結構，由9塊定制的防火玻璃鋼夾層板組成;另一個創新的Kreysler項目是在一個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特的藝術風格也備受推崇。另外，玻璃鋼/復合材料在冷庫、崗亭、仿古建筑、微波塔樓、屏蔽房、野營活動房等領域也得到了廣泛應用，并已發揮了重要的作用。

2玻璃鋼在建筑結構中的應用前景

目前，我國人均資源占有量為世界平均值的40%，但能源消費總量已達到世界第2位，其中建筑用能源成為我國能源消費的大戶，能耗約占所有產業能耗的30%。玻璃鋼憑借其優異的性能，在建筑節能方面的應用日益受到人們的青睞。在建筑領域研發和使用玻璃鋼/復合材料，對于節約能源、改善設計、減輕建筑物自重、提高建筑物的使用功能和提高經濟效益具有十分重要的意義。從國內外的應用情況來看，玻璃鋼是國際市場上產量最大、用途最廣的產品。在美國、日本、德國等工業發達國家，玻璃鋼已經進入大規模使用階段。我國通過自行研究開發和吸收國外先進技術，近幾年來玻璃鋼國產技術裝備水平有了較大幅度的提高。隨著國家相關產業振興規劃的實施和基礎設施投資力度的加大，對玻璃鋼的需求也將持續增長。從目前國內外玻璃鋼/復合材料的發展情況看，當前正朝著高性能、多功能、低成本和高的環境相容性方向發展。隨著玻璃鋼工藝的發展和不斷拓展產品種類，玻璃鋼在建筑工程中的應用將會越來越廣。建筑業是國民經濟的支柱產業之一，在國民經濟中占有很重要的地位。建筑業的發展方向是節約能源、保護環境、提高經濟效益和社會效益，玻璃鋼作為新型的高性能復合材料，必將成為未來新建節能建筑選材和既有建筑節能改造的首選材料，成為傳統結構材料的重要補充，并逐步替代傳統的非節能建材。隨著我國建筑節能標準的不斷提高，玻璃鋼/復合材料作為第4代新型復合材料在建筑結構中的應用前景將會更加廣闊。

作者：郭芳芳耿運貴單位：河南理工大學土木工程學院