原创 dop设计 dop设计 2020-01-05
本文来源于微信公众号“dop设计（ID：dopdesign）”，向原作者致谢！
随着建造技术和材料行业的发展，越来越多非线性的，具有流线感的设计，得以脱离纸面，落地成型。其中就离不开GRG、GRC、GRP3种材料的运用。这3种材料的使用前景广泛，但是相关的材料知识却比较匮乏，不便于设计师对这3种材料的了解，更限制了设计师对3种材料的运用。
今天就为大家分享有关GRP材料的知识。GRP材料也是广泛运用在非线性的，具有流线感的设计中。可能它就在你身边，只是你不认识它而已。本文主要解决以下问题：
- 1、什么是GRP（FRP）？
- 2、为什么要了解GRP（FRP）？
- 3、如何运用GRP（FRP）？
- 4、GRC,GRG,GRP,有什么区别？
01.什么是GRP（FRP）？
GRP,另一个名字叫FRP（Fiber Reinforced Plastics ），俗称玻璃钢。由纤维材料与基体材料按一定的比例混合后形成的高性能材料，具有质轻而硬、不导电、机械强度高、耐腐蚀等特性。
02.为什么要了解GRP（FRP）？
许多设计师对GRP材料都比较陌生，其实GRP材料已经问世多年了。从20世纪40年代问世以来，FRP首先被应用于航空航天、军事等领域。
以客机为例，客机制造材料中的FRP占比逐年增高，至波音787和空客350均已超过50%（重量比），高于钢、铝、钛等金属及其合金。
随着材料制备成本的降低，FRP也开始走入大众生活，常用的有玻璃纤维增强复合材料GFRP(俗称玻璃钢)、碳纤维增强复合材料CFRP。
GFRP多用于景观雕塑、座椅、垃圾桶、储料罐等，CFRP可用于游艇、汽车、自行车、体育休闲器具等。
FRP最早于1960年代被用于民用建筑。但直到1990年代，随着FRP加固钢筋混凝土结构技术的兴起，工程界才逐渐认可对这种新型材料，并扩展到对钢结构、木结构、砌体结构的加固工程中。
伴随着生产技术的革新，生产成本的降低，材料性能的不断提升，近年来GRP材料使用已经越来越广泛。
备受青睐的GRP，具有哪些特点？
1、抗拉强度高
FRP的抗拉强度明显高于钢筋，与高强钢丝抗拉强度差不多，一般是钢筋的2~10倍。
2、材料的膨胀系数相近
FRP复合材料热膨胀系数与混凝土相近，当环境温度发生变化时，FRP与混凝土协调工作，两者间不会产生大的温度应力。
3、耐腐蚀
FRP材料抗腐蚀、抗疲劳性能好，可以在酸、碱、氯盐和潮湿的环境中长期使用，从而可提高结构的使用寿命，这是一般结构材料难以比拟的。
Ps：但是，与一般混凝土相比较，FRP复合材料的防火性能偏差，这又制约了该类结构产品的推广应用，成为今后要解决的一大问题。
4、重量轻
FRP材料轻质高强，因此采用FRP材料可减轻结构自重，施工方便，其重量一般为钢材的20%。应用于大跨结构中时，可极大减轻结构自重。
以乔布斯剧院为例，整个碳纤维屋盖自重仅80t，可采用整体吊装方式施工。按屋盖直径约47m计算，折合每平米平均重46kg，仅相当于约6mm厚的钢板。如此惊人的减重效果，才使得屋面承重与周边结构玻璃的应用成为可能，造就了令人惊叹的空间效果。
乔布斯剧院▲
5、成型方便
FRP的生产制作工艺包括拉挤、缠绕、手糊、喷射成型等多种方式。不仅可规模化生产形状规则的FRP制品，更可制作出几乎任意形状的板材用于构筑非线性建筑造型。
以下展示了手糊工艺制作异形面板的典型流程：加工底膜->手糊->脱模得到基本单元->单元组装。
采用数控机床或3D打印技术进行模具加工，可以精确、快速地得到任意曲面造型。
6、便于拆卸组装
FRP具有包括栓接在内的多种连接方式，其材料的轻便性使其更便于拆卸和组装。
扎哈的香奈儿流动艺术博物馆面积约700平方米，主结构构件为钢结构，外皮为宽度不超过2.55m的GFRP曲面板，在较短时间内就能进行拆卸和拼装，使其成功地完成了从香港途径东京、纽约、莫斯科、伦敦直至巴黎的全球巡展。
7、工厂化生产，装配化建造
FRP属于人工材料，可根据工程需要，采用不同纤维材料纤维含量和铺陈方式等不同工艺设计出不同强度指标、弹性模量及特殊性能要求的FRP产品，工厂化生产，现场安装，有利于保证工程质量，提高劳动效率，实现建筑工业化。
注意：因为FRP是纤维通过基体聚合而成，纤维间强度由基体决定（强度一般弱于纤维），所以垂直于纤维方向强度较弱。FRP的抗剪强度低，其强度仅为抗拉强度的5%~20%，这要求FRP构件在连接过程中需要研制专门的锚具、夹具，这也使得FRP构件的抗剪能力成为研究突出的问题。
03.如何运用GRP（FRP）？
基于GRP材料各种优越的特点，我们将GRP制作成各种产品，充分发挥GRP的价值。
1、常见的GRP产品
1）FRP片材：包括FRP布和FRP板，主要用来粘贴在混凝土结构的表面对其进行加固补强。
2）FRP棒材：包括FRP筋和FRP索；主要在FRP筋混凝土结构、FRP预应力混凝土结构和桥索中替代钢筋和钢绞线。
3）FRP网格材和FRP格栅：可作为混凝土结构中的配筋或简易工作平台。
4）FRP拉挤型材：截面形式灵活多样，力学性能好，用途广，是FRP结构应用的主要产品。
5）FRP缠绕型材：主要用作FRP管混凝土结构，可以作为柱、桩，甚至梁，使构件性能大大优于普通钢筋混凝土。
6）FRP夹层结构和蜂窝板：由上下面的FRP板和夹心材料组成，充分利用了面层FRP材料强度，有很高的强度重量比和刚度重量比，是非常合理的构件形式，主要在梁和桥板中应用。
还有一些其他工艺的FRP产品，如模压产品、层压和卷管产品、热塑性成型产品以及手糊产品等。
2、施工及安装工艺（以FRP采光板为例）
1）采光板在固定前需先导孔，孔径必须大于固定螺钉直径的6～9mm，以适应材料的热胀冷缩。
2）采光板采用铝型材扣件固定，波形采光板采用采光板支架和自攻螺钉连接固定，再打胶密封。采光板的位置一般设置在跨中。
3）采光板与钢板在纵向搭接时，最小必须有200mm的重叠，并贴置两条止水带。
4）采光板与自攻螺钉连接，必须有盖板。阳光板冷热变形较大，容易被自攻钉剪破，因此阳光板在打自攻钉处应开较大孔。在安装采光板时要考虑采光板的伸缩性。
5）采光板固定时，必须使用良好的泛水垫圈，使之介于螺钉与采光板之间，以便于防水防尘。将泛水垫圈套入螺钉内以后，用电钻锁入模条内，即完成采光板的固定工作。
6）采光板在12m以内无需搭接，超过12m则需要搭接，搭接长度为200~400mm，搭接处施涂两道密封胶，横向搭胶不需收边，纵向彩钢板的搭接需看板型，普通压型钢板一般不考虑做收边，直接将其与彩板用自攻钉固定，并施涂密封胶，咬合板则需做收边。
7）采光板施工时，严禁将脚直接踩在波峰上，以免采光板开裂。必须在采光板的横向位置，放置一块1200mm×300mm的防滑厚木板，脚踩在其上进行采光板的导孔和固定螺钉工作。
FRP采光瓦正确的安装示意▲
FRP采光瓦错误的安装示意▲
04.GRC，GRG，GRP，有什么区别?
1、材质区别
三种材料其实除了名称相似，并没有太多相似之处。因为三种材料都是与玻璃纤维复合而成的材料，所以开头2个英文缩写一致。
GRG（Glassfiber Reinforced Gypsum）是指玻璃纤维增强石膏预制构件。G是石膏的意思。
GRC（Glassfiber Reinforced Cement）是指玻璃纤维增强混凝土预制构件。C是水泥的意思。
GRP,另一个名字叫FRP（Fiber Reinforced Plastics ），俗称玻璃钢。P是指塑料的意思。
名称的区别，也就是材料构成的区别。不同材料，也产生了外观和应用两个方面的区别。
外观方面的区别▲
由于三种材料是与不同的材料进行复合而成，所以在外观方面具有三种材料各自的特点。
GRG材料的表面呈白色，质感与石膏一致。
GRC材料的表面粗糙，具有水泥的质感。
GRP材料表面光滑，色彩多样。
2、应用方面的区别
GRG产品可以使用在室内天花、墙面、隔断等各个部位，安装工艺均采用干挂的形式。
GRC产品多用于室外，做建筑的表皮使用，也可以使用在室内天花、墙面、隔断等各个部位，由于其本身重量大，安装工艺均采用干挂的形式。
GRP产品可用于室外，适用于自重轻，造型复杂的，众多小而美的临时性建筑。
在紫外线、风沙雨雪、化学介质、机械应力等作用下容易导致性能下降，出现老化。所以在GRP产品使用中，应尽量避开此类环境。也因此，GRP材料更广泛的应用于室内异形家具，室内艺术品领域。
小结.
关于GRP材料的知识点，你学到了吗？我们一起来回顾一下吧~
- 1、GRP材料又名FRP，俗称“玻璃钢”。
- 2、GRP材料可用于临时性建筑，室内异形家具，艺术品领域。
- 3、GRP材料在工厂加工生产，运输至现场安装。
今天关于「工艺」搞定GRP的使用和安装工艺，看这一篇就够了！（本文来源于微信公众号“dop设计（ID：dopdesign）”，向原作者致谢！）就分享到这里，希望对你有所启发，不合理之处，也欢迎留言补充，大家一起探讨学习……
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