去年苹果举办X大会时，乔布斯剧场引起了广泛关注，同学圈子炸了。 剧院整个地上结构不仅是高科技玻璃，还有舒展优雅的屋顶。 这个屋顶使用的材料是玻璃钢。
玻璃钢简介
01
材质成分
纤维增强复合材料FRP，中文全称Fiber/，由纤维材料和碳化物材料组成。 用于建筑结构时，常用的纤维材料有碳纤维和玻璃纤维，碳化物材料有醇酸树脂、乙烯基酯树脂、不饱和聚酯树脂等。 从微观到宏观，首先将极细的纤维丝按一定方向排列或编织成板、布等，然后与硬质合金材料粘合，生产出玻璃钢制品。
02
发展历程
自20世纪40年代问世以来，玻璃钢首先应用于民用航空、航天、军事等领域。 以飞机为例frp 耐腐蚀材料 钢材，玻璃钢在飞机制造材料中的比重逐年上升，在波音787、空客350中达到50%以上（按重量计），低于钢、铝、钛等金属及其材料。合金。
随着材料准备成本的增加，玻璃钢也开始走进大众生活。 常用的有玻璃纤维增强复合材料GFRP（也称玻璃纤维增强塑料）和碳纤维增强复合材料CFRP。 GFRP多用于水景雕像、座椅、垃圾桶、储水箱等。CFRP可用于快艇、汽车、自行车、运动休闲器具等。
FRP首次应用于民用建筑是在20世纪60年代。 但直到20世纪90年代，随着玻璃钢钢筋混凝土结构技术的盛行，工程界逐渐认识到这些新材料，并扩展到钢结构、木结构、砖石结构的加固。
鉴于您可能已经对FRP加固技术有了相当的了解，本文主要选取FRP作为结构材料和建筑表皮在新建建筑中的应用案例，试图解释FRP材料的异同。
玻璃钢特性
01
轻的
玻璃钢的密度约为14-21kN/m3，约为钢的1/6~1/4，比金属铝轻。 应用于大跨度结构时，可大大减轻结构的自重。
以乔布斯剧院为例，整个碳纤维山墙墙重量仅80t，可采用整体吊装方式施工。 按照约47m的山墙半径估算，相当于每平方米平均重量为46kg，仅相当于一块厚度约为6mm的厚板。 如此惊人的减重效果使得外墙能够承受周围结构玻璃的重量，创造出令人惊叹的空间效果。
02
高硬度
天然物质的晶体结构都存在缺陷，材料越细，缺陷越少，硬度越高。 碳纤维、玻璃纤维的硬度可达到钢的10至20倍。 考虑到纤维和碳化物的硬度差异，FRP材料的硬度/重量比一般可以达到钢材的4倍以上，从而导致FRP大跨结构的跨度极限。 比传统结构大2~3倍。
有研究人员展示了直布罗陀第二桥，其跨度采用CFRP缆索搭建，其硬度由此可见一斑。
03
易于成型
玻璃钢的生产工艺包括拉挤成型、缠绕成型、手糊成型、注射成型等多种形式。 除了大规模生产规则形状的玻璃钢制品外，还可以生产几乎任何形状的薄板，用于建造非线性建筑形状。
以下为手糊工艺制作异形板的典型流程：加工基膜->手糊->脱模得到基本单元->单元组装。 利用数控铣床或3D打印技术进行磨具加工，可以准确、快速地获得任意曲面造型。
04
易于拆卸和组装
玻璃钢有包括螺栓连接在内的多种连接形式，且其材质轻，更易于拆卸和组装。 扎哈哈迪德的香奈儿移动艺术博物馆占地约700平方米。 主体结构预制钢结构采用玻璃钢弧形板，长度不超过2.55m。 它可以在较短的时间内进行拆卸和组装，使其顺利完成从台湾出发，途经东京、纽约、莫斯科、伦敦，最后在伦敦的世界巡演。
05
防腐剂
海边建房子最怕什么？ 钢材或混凝土似乎出现腐蚀。 笔者今年去鼓浪屿“考察”，恰巧看到被腐蚀的渡槽，深受感动。 玻璃钢可常年在酸、碱、盐和潮湿的环境中使用，还可以抵抗除冰盐和空气中盐的腐蚀。
萨夫迪和扎哈都设计了可以在水下通信的“建筑”——游艇。 对于长期暴露在海水中，玻璃钢表示没有压力。
萨夫迪（左）和扎哈·哈迪德（右）设计的快艇
06
各向异性
与钢、铝等材料的各向同性特性不同，由于纤维铺贴往往具有方向性（双向或单向交织），导致FRP沿纤维方向和垂直纤维方向热工性能差异较大，属于复合材料的热学类别。 热分析复杂，设计难度大。
由于层间拉伸/剪切硬度较低，接头很可能成为预制构件的薄弱部位。 需要尽量减少接缝，并高度重视接缝设计。 重要连接节点可采用钢节点。
其他特性
01
弹性挠度
FRP的弹性挠度与混凝土和木材相当。 与它的高硬度相比，结构设计往往通过变形来控制。 通过合理选择结构方法、与其他材料的结合、简单的支撑可以控制变形。
02
线膨胀系数
它比钢、铝等金属材料大得多。 一方面frp 耐腐蚀材料 钢材，应用于超长结构时，其引起的温度挠度并不显着，有利于结构设计； 另一方面，保温效果更好，不需要额外的建筑物。 保温层，节省建筑空间。
03
防火性能
树脂的热性能因低温软化而降低。 通过在树脂中添加无卤剂+FRP表面防火处理，可提高防火性能。 经过良好处理的玻璃钢具有与混凝土相同的防火效果。 详情请参见下文“旧金山现代艺术博物馆搬迁项目”案例。
04
经济
玻璃钢材料的价格比钢材低。 但考虑到其重量轻、强度高、耐腐蚀、维护要求低，综合成本具有竞争力。 并且随着科学技术的进步，材料的生产成本逐年降低。 例如，用于加固的CFRP的价格现在不到初始值的25%，FRP材料的潜力是可以预见的。
