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[分享]结构材料—FRP[第二弹]
国外案例
知乎上有一篇热帖《为什么纤维增强复合材料（FRP）在土木工程学术界比较热门，但是设计院里工程师却嗤之以鼻？》感兴趣的亲们可以移步前往。楼主想说的是：
- 物尽其用，材料一定要用在最适合的地方。
- 从材料进步到工程实践需要时间，但如果大家不做了解、不去尝试，这个结果永远不会出现。
接下来搜集了一些FRP在新建民用建筑中的案例，看看它能实现的效果(点击可查看大图)，也和大家一起探讨可能的应用场景。
拉宾中心 Yitzhak Rabin Center![结构材料—FRP[第二弹]_1](/img/pubimg/grey.gif "结构材料—FRP[第二弹]_1")
建筑: Safdie Architects, 结构:ARUP;以色列特拉维夫, 2005
以两侧屋面白色的不规则曲面象征和平鸽的双翅，纪念诺贝尔和平奖得主以色列前总理拉宾遇刺十周年。采用类似帆船船体的FRP夹芯板作为屋面材料，在荷兰分块生产后运抵建造地进行单片翼（最大尺寸可达20x30m）拼装，并在其表面涂上防紫外线和防火涂层，而后将5片翼吊装就位。本工程为早期的建筑结构一体化的成功案例，为后续工程提供了宝贵的经验。
新加坡艺术科学博物馆 ArtScience Museum
建筑: Safdie Architects, 结构:ARUP, 2011
建筑高62m，屋顶最宽处80m，建筑面积约6000m2。固定在中央圆形基座上的10 只造型奇特的手指内部为钢结构，外部为弯曲程度各异的建筑表皮。为保证造型效果完整流畅、构件便于预制和组装，同时满足结构、消防和安全性的需求，设计方对多种材料进行了比选，最终选用了聚乙烯树脂基GFRP面板，共计使用12500m2。
弗莱彻酒店 Fletcher Hotel
A2高速公路旁这栋60m高的筒状建筑，由外层曲面玻璃和内层GFRP曲面板构成的双层表皮。原先的设计方案是将玻璃固定在木龙骨上，但参与本项目的Octatube公司由于具有拉宾中心等应用FRP曲面板的经验，最终采用了更具表现力的FRP彩色曲面板，并将圆形窗扇直接镶嵌于其中。每层使用10块GFRP面板，每块GFRP面板上固定4块曲面玻璃 (1.8mx3m)，表皮面积总计4000m2。
ARCHI:Benthem & Crouwel Architects; 荷兰阿姆斯特丹,2012
安装时，首先将曲面板通过钢埋件固定至混凝土结构上，再在FRP面板上伸出钢爪固定曲面玻璃，而内外表皮中的800mm空隙提供了温度控制及隔绝高速公路噪音的功能。这是一次非常有意义的功能结构一体化的尝试。
蛇形画廊 (SerpentineSackler Gallery)
ARCHI: Zaha Hadid Architects; 伦敦肯辛顿花园, 2013
此建筑是为原有画廊扩建增设的第二艺术区和餐厅，建筑面积约900m2，其主体结构为钢结构，屋面、天花板及异形柱外覆多种FRP[白色壳体PTFE涂层玻璃纤维布(外)+有机硅涂层玻璃纤维布(内)+GFRP收口+钢结构异形柱外包GFRP]。
旧金山现代艺术博物馆扩建工程
San Francisco Museum of Modern Art expansion
ARCHI: Snøhetta & EHDD; 美国旧金山, 2016
采用FRP面板对10层楼总计近22000m2的墙体进行了大面积翻新。利用五轴CNC辅助机械成型加工，单块面板尺寸约1.7mx9m，厚度平均为4.8mm，重量仅0.24kN/m2，无需在主体结构上额外附加钢框架即可附着。同时，面板通过了National Fire Protection Association’s 285 standard极为严格的测试，实现了墙体在30分钟内受火不扩散。
直岛云亭 Naoshima Port
ARCHI: SANNA; 日本直岛, 2017
这是日本度假小岛上的一个8m高的休憩中转站，主要功能为自行车摩托车停放点和卫生间。设计者希望这个不大的作品成为岛上的地标，让居民和旅行者能顺利地找到渡口所在地，这个目的确实达到了。直径4m的FRP球体支撑于木框架上，堆砌形成的泡沫成了岛上独特的存在，夜晚时分更是成为了小岛灯塔。
德国ICD/ITKE科研展馆
从2011年或更早开始，德国斯图加特大学计算设计研究所（ICD）和建筑结构研究所（ITKE）师生综合了建筑设计、仿生工程、机器制造学科的方法，共同完成了若干采用的新建造方式、新材料的极具张力的预制建筑作品，其中至少4年的作品使用了CFRP或GFRP。
▲2013年度作品
▲2014年度作品 ▲2015年度作品
▲2017年度作品
这些作品的共同特征有：
- 完全采用FRP作为结构材料，无需其它结构体进行支撑，由纤细的FRP丝缠绕交织构建出的穹顶或悬挑体十分轻薄。13年作品仅4mm厚，跨度8m，总重320kg；15年作品跨度7.5m，总重260kg，折合每平米0.065kN/m2；17年作品悬挑12m，总重1000kg。
- 基于仿生学的思维进行设计，模拟自然中的花瓣、甲壳、蜘蛛巢穴等物，并利用计算机进行参数化建模、结构计算和形态优化。
- 采用机器人手臂和无人机进行“打印”或“编织”，以期发展建筑设计的计算机指令系统，提高建筑的功能整合度，探索未来新的机器人制造策略。
国内案例
武汉阳光凯迪
ARCHI:XWG建筑工作室; 武汉,2013
这个非线性曲面建筑主体结构为钢管框架，外皮采用了FRP夹芯板（表层为3mm厚的GFRP面板，夹芯层为100mm厚阻燃聚氨酯泡沫材料）。设计时，将非线性外皮分割为53块尺寸约为1.5mx4.5m的夹芯板单元，在工厂预制成型后运送现场拼装。此建筑将保温隔热等功能特性集成到FRP夹芯板的结构骨架中，是结构功能一体化非线性建筑在我国的成功实践。
南京玉竹楼
ARCHI:张永和; STRU:南京工业大学. 南京, 2017
柱和楼板分别为木芯GFRP立柱和木芯夹层楼板，结构抗侧力构件为钢框架剪力墙（长向）和斜拉索（短向），部分连接节点采用钢材。整个结构的复合材料重量占比为85%，是将FRP作为主结构材料用于传统形式结构中的重要尝试。
北京通州某桥
•项目设计信息不明，小i只知此桥正在建设中，桥两侧富有层次感的曲面造型采用FRP曲面板进行塑造，使用面板面积约9000m2。看图片中的面板造型还是很流畅的。
FRP编织网结构体系研究
针对FRP材料抗拉强度高且自重轻的特点，清华大学学者以体育场结构为例提出并对FRP编织网结构形式进行了理论和试验研究，通过对土耳其某体育场的试设计发现，其FRP编织网屋盖的自重可降低为原钢桁架方案的1/7，看图片的试设计造型，小i觉得颜值也不输于原方案。
目前情况正在改观，国内有关FRP型材的产品规范已经发布，设计规范正在编制中，顺利的话明年就可以发布。相信有了设计规范的指导，设计师们选用FRP材料会更有底气。小i也热切期望以后国内能出现越来越多的合理应用FRP材料的结构作品。如果您知道其它FRP建筑作品，希望能与我们分享。
![[分享]装配式施工技术](/e/data/images/no.jpg)
