モジュール化およびプレキャスト構造における炭素繊維

モジュール化及びプレキャスト構造における炭素繊維：応用及びエンジニアリング効果

炭素繊維は航空宇宙格納庫から建設業界の工場工場に移転した。モジュール化とプレハブ建築の発展に伴い、プロジェクトチームは工場の公差を現場まで維持するために十分に軽い構造材料を必要とし、十分に硬い構造材料を乗り越えることができ、かつ十分に安定している。本文はモジュール化とプレハブ建築における炭素繊維の実際の応用とその解決する工事問題を回顧した。

1.なぜプレキャストが材料要件を変更したのか

従来の現場建設構造は、構造が1枚ずつ組み立てられているため、重材料に耐えることができます。モジュール構造の動作方法は異なります。各モジュールは制御された工場で構築され、現場で揚重、積み付け、輸送、接続されています。このシーケンスは重量を罰し、次元精度を奨励する。

重量を20%軽減するモジュールには、より小さなクレーン、より低い輸送コスト、より簡単なクレーンフレームが必要です。工場と現場の間で構造が膨張したり反ったりしないモジュールは、その立面シーム、サッシ、サービスの整列を完全に維持することができます。これらは二次的な利点ではありません。彼らはプレハブプロジェクトが予算に合致するかどうかを決定した。

2.モジュール化構造における炭素繊維のコア応用方法。（2）：モジュール化構造における炭素繊維のコア応用方法。（3）：（3）：（3））（3）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）（4）

CFRPは単一の製品ではなく、一連の形式である。各形式はプレハブ建築システムの異なる部分に自然にマッピングされる。

2.1耐力板と床箱

炭素繊維板とサンドイッチ板は、薄くて剛性の高い床と壁箱を形成する。CFRP面サンドイッチ板は、より厚い鋼またはコンクリート要素の代わりに、同時に相当な曲げ荷重を受け、利用可能な建築面積を解放し、基礎が支持しなければならない定荷重を減らすことができる。体積モジュール化ユニットの場合、これは、1回の輸送負荷のユニットが多く、フィールドクレーンが少ないことを意味します。

2.2構造フレームワークと接続ノード

モジュール間の接続は、プリフォーム構造の中で最も力を受け、公差が最も敏感な部分である。炭素繊維形材、引張押出形材、機械加工板は硬く、腐食のない連結ブラケットと繰り返しボルト接続可能なモーメントフレームを生産した。

2.3カーテンウォールと建築断面図

炭素繊維プリプレグから作られた外壁板と窓枠は、薄くて優雅な部分を高剛性に結合し、重い縦枠なしで大型ガラス開口を使用することができる。この材料は熱循環にも抵抗でき、熱循環は金属フレームの膨張とシール剤の継ぎ目の故障を招き、建築保護構造の全ライフサイクルにわたって耐候性を維持することができる。

2.4既存構造の補強と改造

建物の拡張、改築、またはその元の設計を超える荷重を加えると、コンクリートまたはブロックに結合された炭素繊維織物と積層スラットは曲げとせん断の荷重力を増加させ、増加した重量は鋼板の結合重量のほんの一部にすぎない。これはモジュール化プロジェクトの一般的な補足であり、モジュール化プロジェクトでは、新しいユニットが既存のフレームワークと結合しなければなりません。

3.炭素繊維工学事例

建築におけるCFRPの利点は、マーケティング言語ではなく、測定された材料性能に直接由来する。

3.1高比強度と剛性

重量比に基づいて、CFRP部材の引張弾性率は鋼よりはるかに高いため、質量の小さな部分で等価鋼の剛性と整合することができる。向上を主とするモジュール化作業では、この減少はクレーンの積載能力と輸送経済性に直接影響する。

3.2耐食性

鋼と異なり、ポリマーマトリックスは錆びない。沿海開発、駐車場、水処理施設、湿気のある環境の中で、炭素繊維の補強は鋼材に必要な保護コーティングのメンテナンスを回避し、ライフサイクル全体のコストを削減した。

3.3低熱膨張

CFRPは、特に繊維方向に沿った低い熱膨張係数を示す。そのため、外壁と構造要素は冬と夏の間の移動が小さく、これによりプリフォームハウジング内のシール、ガラス、および精密継ぎ目が保護される。

3.4疲労と耐久性

複合材料構造は反復的な循環荷重によく耐えることができ、これはフロアボックス、ブリッジ、および交通または振動を受ける任意の要素にとって利点である。

4.実用的な実施説明

これらは私たちが材料選択の過程で建築顧客に提案したポイントです。

4.1消防問題の早期解決

有機ポリマーマトリックスは、建築防火規範を満たすための保護措置を講じる必要がある。膨張塗料、鉱物充填樹脂システム及び不燃性表面層は所望の防火等級を達成するために使用され、予備酸化繊維及びアラミドフェルトは防火アセンブリ中の有効な不燃バリア材料である。消防対策は、構造部分が最終的に決定される前に決定する必要があります。後ではありません。

4.2金属界面での電気対腐食の防止

炭素繊維がアルミニウムまたは鋼の固定部材に接触すると、スペーサ、ブッシュまたは薄い絶縁層が湿潤条件下で電気的に対腐食するのを防止することができる。この小さなディテールは耐久性に大きな影響を与えます。

4.3強度だけでなく剛性を考慮する

CFRP剛性は指向性であるため、舗装層は実際の荷重経路に向かわなければならない。誤った繊維配向を有する部分は、必要以上に重く、柔軟である可能性がある。

4.4コネクタの設計拡張性

炭素繊維強化プラスチック（CFRP）は鋼に比べて頑丈で硬いが割れやすい。スリーブ、インサート、または混合鋼複合継手を結合して荷重を分配する接続詳細により、突然の故障を引き起こす可能性のある点荷重を防止することができる。

5.製品シリーズにおける炭素繊維の適用範囲

次の表では、一般的なプレキャスト建築部材を、一般的に使用される炭素繊維製品の形態にマッピングします。

6.短い応用例

低層住宅プロジェクトのためにスタック式体積モジュールを構築している開発者は、各ユニットのスチールフロアボックスを同等の剛性を持つCFRP面サンドイッチボードに置き換えた。軽量化された自重により、設置に必要なクレーンのレベルが低下し、トラックごとに2つの追加モジュールを納品できるようになります。

7.同一ソースからの補充材料

プレキャスト建築プロジェクトでは炭素繊維を単独で使用することは少なく、あるサプライヤーから完全な織物包装を購入することで購入が簡略化された。

• アラミド織物と糸 高流量領域用の耐衝撃立面ライニングと保護層。

• プレ酸化繊維フェルト及び織物 サービスコア内の防火障壁と高温断熱に使用されます。

• 炭素繊維織物 湿式舗装の修復、局所補強、原型パネルの製造に使用されます。

8.なぜTanchainを選んだのか

製品は管理された品質管理システムの下で製造され、サイズは納品後に発見されるのではなく、生産前にプロジェクト図面に基づいて合意されている。

適切に規定されている場合、炭素繊維は事前に製造された重量と公差圧力を競争優位に変換します：より軽いモジュール、より低い輸送と揚重コスト、および建築寿命内で整列したシェルを維持します。

モジュール化またはプレキャストプロジェクトを計画し、材料を比較しますか？ 炭素繊維製品シリーズをご覧ください またはチームへの連絡 建築システムのパネル、断面、補強について議論します。