建筑结构体系以及新材料的相关问题

建筑结构体系以及新材料的相关问题- 结构理论

近些年来，随着市场经济的不断发展，我国建筑事业也获得了更大的发展空间，与此同时，出现了多种新型的建筑结构，促进了建筑市场的快发展，其中最具有代表性的现代建筑结构体系以膜结构建筑、特种玻璃建筑结构为主。新型建筑结构的广泛运用，代表着我国建筑行业实现了一个飞跃，同时也有效的促进了建筑工程领域内结构设计和施工技术的快速更新。本文就主要对当前典型的建筑结构体系以及新材料的相关问题进行简单的介绍。

一、膜结构建筑结构体系

自上世纪50年代，薄膜结构就已经出现，而在我国的应用却稍晚，经过几十年的发展与更新，薄膜结构的设计计算以及新型膜材料的应用方面都已经逐渐成熟。通常薄膜结构建可以分为张拉薄膜结构、充气式薄膜结构、骨架支撑膜结构及复合膜结构（或称索穹顶）等几种类型，其中应用的最为广泛的是拉张薄膜结构。在膜结构建筑体系中，薄膜既是一种建筑结构，同时也是一种建筑材料，这种可以作为建筑材料的薄膜具有较高的强度，能够承受来自其本身的自重以及建筑结构产生的应力。同时，薄膜具有较强的防水、隔热等性能，才能将其运用到建筑结构中。在现代的膜建筑结构体系中，PVC薄膜是应用的最为广泛的一种薄膜材料，其施工成本较低，而且使用方便，使用寿命通常在5-10年左右。膜结构建筑体系能够实现较大的跨度结构，因此其适用于跨度较大的建筑结构，而且膜结构通常都具

有较强的透光性，在节能降耗方面具有一定的优势。另外，膜结构的施工方法较为简便，材质较轻，也可以根据建筑设计师的创意和想法做出想要的艺术造型，使膜结构建筑体系更具艺术性。在我国，膜建筑结构体系处于起步阶段，但是却已经受到了诸多的关注，因此其在我国建筑领域有着广泛的应用前景。

二、玻璃建筑结构体系

近些年来，玻璃、金属等材料越来越多的应用在建筑领域中，最具代表性的如玻璃幕墙，在国外已经有着十分广泛的应用，以建筑点式玻璃技术为依托，利用金属连接和紧固件将玻璃与建筑支撑结构进行有效的连接而组成新型的建筑结构体系。玻璃建筑结构体系在我国的运用时间较短，在施工技术方面也逐渐成熟，如北京植物园大型展览温室建筑，便是典型的玻璃建筑结构体系。玻璃建筑结构体系具有很强的通透性，而且具有艺术感，可以按照设计时的思想形成多种不同的造型，增加建筑结构的美感。同时玻璃建筑结构的施工方法较为灵活，在施工的过程中可以自由转动，能够减少施工误差的产生。随着点式玻璃技术的不断发展，玻璃建筑结构体系在我国的应用也将日渐广泛，这在促进我国建筑市场发展的进程中，发挥了重要的推动作用。

三、纤维增强塑料（FRP）的应用

纤维增强塑料（FRP）是现代建筑结构体系中一种新型的施工材

料，其可以在建筑工程应力结构中，作为非金属预应力筋进行应用。一般FRP包括三个品种：一是由碳素纤维和环氧树脂组成的碳素纤维增强塑料（CFRP），二是由聚酯纤维和环氧树脂组成的聚酰胺纤维增强塑料（SFRP），三是玻璃纤维增强塑料（GFRP），其主要是由玻璃纤维和环氧树脂组成。

FRP作为一种新型的建筑材料，其在现代建筑结构体系中的应用也受到了越来越多的重视，FRP所具有的特点包括以下几个方面：①FRP自重较轻，而且具有较大的强度，其中的CFRP在破断强度方面已经能够与最高级别的PC钢材相当，因此其可以作为预应力筋被运用到钢结构施工中。同时FRP的自重很轻，施工过程也较为方便，而且能够有效的节省材料，节约成本。②FRP具有较强的耐腐蚀性，尤其是与PC钢材相比具有更强的耐腐蚀性，因此能够在海水或者是其他恶劣的环境中应用，这样便能够减少对建筑结构体系的维修工作量，无论是在工作强度还是在施工成本控制方面，都有着较大的优势。

③FRP的线性膨胀系数不高，不会由于受到温度或者是其他外力因素的影响而产生巨大的变化。④FRP是无磁性材料，因此其可以在无磁性的环境下进行应用，这也是其他建筑材料不具有的功能。⑤FRP使用寿命较长，具有较好的抗疲劳性。在实际的应用过程中，可以根据不同的使用需求，按照不同的建筑结构形式、不同的力学性能要求、不同的耐热性等要求选择不同类型和规格的FRP材料，因为其使用化学合成方法生产，所以品种和规格较多，能够适应各种不同的使用要求，而且耗能较低。

FRP在具有诸多优点的同时，也存在着一些不足，如：①FRP的弹性模量不高，虽然多年我们一直在针对弹性模量方面进行不断的改进，但是要使FRP的弹性模量达到PC钢材的水平，仍然是具有较大的难度；②FRP的抗剪性不强，因为其在运用的过程中，脆性较大、没有屈服阶段，所以在延性和抗剪度方面都极大的低于PC钢材；③FRP的生产锚具较为复杂，而且价格较高，所以在大量推广的过程中仍然存在着较多的困难。

四、结束语：

当前，我国建筑市场正处在蓬勃发展的时期，各种新型建筑结构和新材料的应用，不仅促进了建筑物本身功能的更新与发展，同时对我国建筑市场的发展也起到的积极的推动作用。在市场经济快速发展的背景下，建筑工程领域的发展已经逐渐成为了影响我国综合国力的重要方面，因此说，不断更新的现代建筑结构和新的建筑材料为我国建筑市场的发展带来了更多的机遇和挑战，我们应当对国外相关的成功经验进行科学的借鉴，并且不断促进我国建筑结构体系的创新，才能在激烈的国际市场竞争中获得胜利。

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