关于复合材料论文

　　摘要:随着建筑工程项目的生产和建设要求越来越多样化和高效化，传统建筑材料和系统设计模式已经难以满足现代建筑工程设计要求。对新型建筑材料玻璃纤维增强复合塑料(GFRP)的性能和在建筑工程节能中的具体应用进行介绍。针对建筑工程多专业协同设计特点，提出BIM技术协同设计及三维建模过程。并使用AutodeskRevitMEP2013软件，结合给排水管道系统设计要求进行建筑信息模型建模，利用软件内置碰撞检查功能，对管道系统敷设方式进行初步优化。

　　关键词:建筑信息模型;玻璃纤维增强复合材料;三维仿真;协同设计

　　随着计算机技术、电子信息技术等的发展，世界已逐渐从工业时代进入信息时代，信息技术使航空航天、机械制造、电子科技等各行业的运作方式发生了巨大变革，在生产效率、产品质量和科技含量等方面均取得大幅度提升[1-2]。而建筑工程作为一个各国生产总值占比极大的行业，其资源利用率、能源消耗率和生产效率却没有达到应有的状态，据美国建筑科学研究院(NIBS)研究结果显示，美国2015年建筑工程规模为21800亿美元，其中非增值工作量超过40%，而同年制造产业非增值工作量为21%，若建筑工程能将非增值工作量与制造产业持平，则每年可节约产值约为4000亿美元[3]。研究发现，行业发展水平的高低主要依赖于其产业生产流程及相关技术应用程度，而对于建筑工程行业而言，一个完整的建筑工程项目在设计过程中通常被分为建筑、结构、电气、给水排水系统和供暖几个独立的部分进行，由于专业不同和部门间信息不流通，导致项目信息交互过程容易出现问题，因此工作效率下降[4-5]。建筑信息模型(BIM)技术是以三维数字模型文件和计算机集成技术为基础，通过建立建筑信息数据模型，搭建项目各参与方协同合作平台，解决项目中不同部门异构性问题，实现对建筑工程各个生命阶段的全局信息共享，为建筑工程的设计、建造等方面提供集成管理环境，能够有效提高建筑工程的生产和管理效率[6]。我国的建筑工程目前还主要集中在基础建设上，其生产效率和管理水平较低，具有较大的优化发展潜力。本文提出一种基于BIM技术的建筑工程协同设计方法，并结合玻璃纤维增强复合材料，对其在建筑节能方面进行研究。

　　1复合塑料材料在建筑工程节能中的应用

　　1.1复合塑料材料性能介绍

　　使用复合塑料材料作为现有建筑改造及新建建筑施工的构件原料，能够很大程度上降低建筑能耗，节约资源。其中玻璃纤维增强塑料(GFRP)是一种由合成树脂为基体材料，玻璃纤维为增强材料，经过多层工艺制成的新型复合材料[7]。GFRP作为建筑材料具有以下性能特点:(1)力学性能优异，GFRP材料质轻，同时强度高、抗疲劳性和减振性好，适合作为承力构件;(2)设计性好，GFRP材料采用注塑成型工艺，导致其结构、尺寸和性能具有较强的可塑性，通过GFRP材料内部纤维含量及分布的变化，可以强化纤维材料作用效果，加强材料性能;(3)耐受性强，GFRP材料由于表面电阻较大，其耐化学腐蚀性和耐候性较强，具有更长的使用寿命;(4)隔音效果佳，GFRP材料阻尼性能较好，能够起到隔音作用;(5)电性能优，GFRP材料介电性较好，在一定宽度范围内的透波性能优良，同时绝缘性较好。

　　1.2复合塑料材料在建筑工程节能中的具体应用

　　GFRP材料在建筑工程节能中的具体应用包括以下几个方面:(1)建筑给水排水管道系统，与常用的.金属和钢筋混凝土材料相比，GFRP材料由三层结构组成，其中内衬层为树脂材料，摩擦阻力小、能耗低且耐腐蚀性强，在相同半径或能耗条件下，输送能力比金属管高20%以上，结构层为玻璃纤维增强材料，强度和弹性模量大，是结构中的承力作用层，外保护层为其他材料，起二次保护作用。另外，GFRP材料质量轻，施工费、安装费和材料成本均较低，生产能耗小;(2)建筑门窗，建筑工程中能耗一半以上是通过门窗损失的，因此门窗材料的选择和施工是建筑节能的关键。GFRP材料拉伸强度达360MPa，弯曲强度达270MPa，能够弥补铝合金等金属材料强度差、易变形等缺陷，热绝缘系数达9.96m2K/W，具有较好的隔热、隔音作用，热变形温度为200℃，在室内外温差较大时不易产生缝隙。同时优质GFRP材料有害物质含量在国家规定的限定范围内，符合绿色建材推广要求，是建筑门窗材质的良好选择。(3)其他建筑构件，包括停车场地板、通风橱、水箱、屏蔽房、电缆桥架等。