2022年由非金属材料创新中心创新基金资助的FRP(纤维增强聚合物)工程项目“增强纤维复合材料结构构件的承载和耐火性”(TDA1-1)展示了超轻量、大规模复合材料拉挤型材应用的重大进步。这些拉挤型材在青岛高层建筑外框梁中的应用取得了突破性的成功。
南京斯贝尔复合材料郑一有限公司提供的GFRP(玻璃纤维增强聚合物)材料是由万科绿色研发有限公司和北京理工大学共同设计的。主梁采用800*300大矩形管,梁跨17米,高2.8米。上下横梁总共重1.2吨。型材的重量约为每米33千克。
针对青岛沿海高层建筑中传统钢架梁的重量大、成本高、安全风险、严重腐蚀和维护困难等关键问题,项目团队创新开发了一种新型外悬架梁。通过采用复合材料拉挤型材,该团队不仅满足了所需的结构强度和刚度,还显著减轻了结构重量75%,确保了项目的顺利实施。
所用的拉挤型材包括主梁(三室箱形)、立柱(单室箱形)和格栅(单室箱形),由玻璃纤维和不饱和聚酯树脂组成,纤维质量含量约为70%。这些材料是由项目组的南京斯贝尔复合材料正益有限公司生产和制备的。
与钢架梁相比,拉挤型材结构的自重减少了约75%。这种显著的重量减轻不仅降低了工程机械的负载要求,缓解了建筑工地的空间需求,还提高了安装效率,节省了劳动力和时间成本。经设计和施工单位计算,拉挤型材法可为工程节省约500万元的测量费用。
拉挤玻璃钢梁具有重量轻、强度高、耐腐蚀等显著特性,在国内外土木工程建设中显示出巨大的潜力。它们的应用是一种创新的理想,为传统材料和方法提供了一种可行的替代方案,标志着向更可持续和更具成本效益的建筑实践迈出了一大步。