為什麼纖維增強複合材料(FRP)在土木工程學術界比較熱門，但是設計院里工程師卻嗤之以鼻？

11-27

本人研究生一枚，暑假一位師兄去實習，設計院里的人問他課題是什麼，他說FRP，然後那個人就呵呵了，說這個是吹牛皮的項目，特此求證

我原來研究生課題也是FRC纖細增強混凝土，應用於樑柱節點（改善節點區變形能力），僅以自己感受，我們的試驗構件澆築的難度極大於普通混凝土，而且試驗所用的聚乙烯醇纖維（日本進口）價格太高。
據我所了解各個學校的FRC研究結果也不盡相同。美國密歇根大學的Victor C，Li教授的研究結果，該材料的受拉應變能達到3%，而我國各學校對該材料試驗無法達到他所述的受拉能力，同時新材料沒有規範進行約束，最重要的配合比說白了就是商業秘密，試驗階段的東西如何讓工程師理解並認同呢。。。。。
不過，師門老師也在應用國產纖維對砌體結構進行加固，聽說做的相關工程還比較多，並且效果不錯。
設計院說白了就是服務行業，服務於業主，很難以科研為目的對所設計結構使用新型材料，造價、工藝等困難業主很難接受。
個人認為結構工程這個方面如果不從實際出發來解決實際工程問題，僅以科研為目的去試驗的話兩者真的是相去甚遠啊。
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修改一下，這個材料性能還是很好的，具體試驗數據等就不放了，因為導師的基金明年結題，放兩張最終結果的照片吧（一個是普通混凝土節點，一個是FRC節點）

呵呵，等了一萬年，終於等到這個問題了！
作為讀研期間接觸了一萬遍複合纖維材料的結構同學，題主你沒有邀請我真的該慚愧一萬遍啊…一萬遍…不開心啊！

FRP大家族目前主要在建築行業供職的當屬大哥CFRP，就是俗稱的碳纖維（布），手機答題要圖沒有自己度娘。
它，油光鋥亮！它，耐力超群！它，又黑又粗！（誤）它，沾到很癢……（答主親測）
其實，說白了，是因為CFRP抗拉性能出眾，重度又小，基本完美滿足對新材料輕質高強的定義，在大部分受拉部位都有良好表現。比如板底梁底，牆體中部X型破壞區，單雙側受拉的柱邊……有些瘋狂的科學家，甚至把它應用在提升牆柱軸壓比的情況，嗯，就是我們課題組了。
它的性能和使用方法基本決定了它在結構加固補強的時候可以排上大用場，所以現階段加固領域對它比較青睞，還有一大優點就是，嗯！便宜！
現階段設計院為嘛多數不看好呢？原因是多方面的。
第一，作為一種新材料，尚未累積足夠的工程實踐經驗。讀研三年，組裡關於CFRP的實驗項目就沒斷過，主要研究的就是耐久性能，一個組合節點的實驗，從三年前的師兄開始做，做到現在小小師弟手上，還有七八十個構件。還有更牛逼的，老闆自己的項目，海工砼補強，聽說扔連雲港泡了快八年了，每年一波人去測數據，跟朝聖一樣……因為耐久性的數據實在太少了，而材料耐久是最重要的硬指標，規範少數據缺，只有靠一代代人去累積。
第二，應用條件受限。一般原結構良好的，方法得當，可以提高受力30%左右；原結構有破壞的，就不一定了。纖維材料的作用，有個前提就是共同作用，接觸面一旦出現滑移，就失去了補強作用，這就對原結構的表觀質量以及施工工藝要求很高。同時，配合複合纖維使用的修補膠浸漬膠也必須符合標準，目前滿足要求的生產廠家還很少。
第三，材料本身的使用年限較短。不管是布還是膠，目前大部分廠家估計的有效年限都在30年以下，期間還需進行每5到10年一次的檢查，確定使用狀況。

第四，因為，癢……好奇的同學可以試試拿CFRP在手臂上刮幾下，那爽快！藥效八小時以上哦！

綜上么，大部分設計院對於這種不太成熟的材料還是持保守態度的。也只有我們這種有捨我其誰的課題組還在作大死（因為有數據支持理論嘛）。

由於題目其實並不是問的很清楚，FRP其實運用還是比較廣的，我的答案是特指FRP筋，也就是本來是鋼筋混凝土，現在用FRP取代鋼筋。

學術界當然熱門，因為是新型材料，但是運用到實際來說國內目前由於成本過高和以及FRP本身製造強度問題（取決於製造商）還沒有得到普及，甚至可能根本不會考慮使用，所以會出現你說的嗤之以鼻的現象吧。

國外部分橋或加固結構已經開始用FRP了。而且國外目前每5年基本規範就會不斷更新，因為FRP複合材料製造技術越來越高，強度也在增大，成本也在降低。因此不斷的修改規範和研究實驗使得這一塊熱門。

熱門原因
1.抗拉強度
CFRP 抗拉強度1200 Mpa＋ &> 鋼筋 (400Mpa+)
GFRP 600 Mpa+&> 鋼筋 (400Mpa+)
彈性模量小於鋼筋
2.抗腐蝕性
FRP材料無需考慮腐蝕問題！
3.熱膨脹係數
FRP複合材料熱膨脹係數與混凝土相近, 當環境溫度發生變化時, FRP與混凝土協調工作,兩者間不會產生大的溫度應力
4.高強度重量比（high strength－to－weight ratios）
FRP材料可減輕結構自重，施工方便, 其重量一般為鋼材的20%。
5.結構穩定，開裂少（less cracks）
FRP添加預應力使結構在正常使用的情況下不產生裂縫或者裂得比較晚。提高了構造本身剛性（stiffness），減少振動和彈性變形這樣做可以明顯改善受拉模塊的彈性強度，使原本的抗性更強。
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分割線順便再補充點知識！

目前FRP鋼筋，廣泛使用的有CFRP（碳纖維）和GFRP（玻璃纖維）。GFRP，由於價格優勢（對比CFRP），目前運用比較多。

FRP型筋基本有2大組成部分，隨著製造技術水平的提高，成本逐年下降，強度也在增大。
下圖為製作工藝

在設計配筋計算過程中比較大的區別是雙層FRP配筋不能簡單等效為單層來計算。具體原因就不展開了，原理和鋼筋混凝土的設計方法都不同。屈服點也不一樣。

由於FRP材料應力應變曲線是線性關係，以及FRP有較低彈性模量，斷裂時Curvature較大，因此對比普通鋼筋，FRP筋在設計時要考慮多Deformation這一因素。

具體各個參數就不展開了，比較複雜，在此就簡單介紹說明下區別。希望回答對題主有所幫助！

設計院不喜歡新東西很正常。他們需要穩定的，有過很多成功經驗的東西。做出東西可是人命關天。跟試驗室裡面不一樣，試驗容得失敗，結構設計容不得失敗。
想要推廣一個新生事物，遠比想像的困難。

看了前面幾個答案，可能有些同學把纖維增強複合材料外貼加固構件（簡稱FRP加固構件）的技術，與混雜纖維混凝土混淆了。
纖維增強複合材料外貼加固構件技術，形象地理解就是在構件上貼狗皮藥膏，貼完了大概是這樣：

混雜纖維混凝土的技術，形象地理解就是往素混凝土裡加些小骨頭（小骨頭可以是鋼纖維、聚丙烯纖維等等一些聽都沒聽過的纖維）。下面很像棉花的是聚丙烯纖維。

根據題主的描述，我猜測題主所講的FRP應該就是指纖維增強複合材料外貼加固構件的技術，下面我也是基於這點說說我對這個問題的理解。

1、FRP加固構件技術的優點：
優點真的很多，大伙兒也吹了了很久這貨的優點，例如高強、耐腐等等很多很多。然而……然而下面是缺點……
2、FRP加固構件技術的缺點：
說缺點其實有點嚴重，其實更貼切是應用於工程的難度與加固效果未盡人意。
（1）
首先是施工工藝。與較為成熟的傳統加固方式相比，FRP外貼技術還處於比較落後的作坊工藝階段。在此需向不熟悉FRP加固技術的同學介紹下貼FRP的施工
步驟。剛買回來的碳纖維布都是柔軟的，下圖是我在淘寶搜到的碳纖維布（畫風變得有點快，小廣告亂飛），然後要把這些布泡在預浸料里（預浸料的組分有多種，
有興趣的自己查下，但估計氣味都是不好聞），充分浸泡後取出，等FRP稍微有點發乾就將其綳直，用專門建築用膠水粘貼在構件上。

從整個工藝過程來看，機器參與度極少，人工參與度極高，導致加固效率偏低。而且如果運用在橋樑結構加固中，試想下，要加固20米的梁就要20米左右的FRP 布，在機械參與如此之低的加固工藝里，要預製20米的浸漬完成的FRP幾乎難以做到，即使做到質量也不能達到保證，單單就保證FRP長布粘貼在一條直線
上，不靠機器單靠工人幾乎做不到。纖維不直，其加固效果也大打折扣。
然而，在實驗室里，一般構件都較小，粘貼都比較容易。工程應用中的諸多問題都不存在了。
（2）其次是FRP加固技術與構件的粘結界面的問題。由於FRP與構件是用環氧樹脂膠水粘結，而環氧樹脂受外界溫度濕度影響較大，導致FRP粘貼效果大大下降。想想南方潮濕天氣，貼牆上的春聯都很容易剝落，FRP也是這個道理。這就很尷尬——FRP壞一般都不是斷了，而是整塊剝落，這就不能保證FRP與構件的偕同工作，很好的發揮FRP高強的特性。以橋樑的服役環境來看，溫度來個四五十攝氏度，濕度來個95%以上很正常。

（3）還有就是FRP是典型的脆性材料，FRP加固構件的如果發生斷裂，破壞的發生都是非常突然，沒有大變形的先兆就「崩」了……用在工程還是有點不放心……

（4）用FRP包的嚴嚴實實的混凝土構件，如果產生了裂縫，是很難從肉眼看出來的……

（5）最後我猜還有個心理作用吧：FRP這貨，施工也挺麻煩的，優缺點都明顯，和鋼板一比勝不了多少，尼瑪還這麼薄一層，對於普遍沉（duo）著（yi）穩（bu）重（ru）深（shao）諳（yi）中（shi）庸之道的中國工程師來講，最後還是選個塊頭較大的吧，看著結實……心裡踏實……

我且認為題主所說的FRP是纖維增強混凝土，而不是貼在結構件外部的碳纖維布等等。我就是研究這個的。研究就是探索新的知識和解決沒有解決的問題。也就意味著多少還有些不成熟的地方。設計院的同行們不願意用我覺得有以下幾點。

第一，規範裡面並沒有相關纖維增強混凝土的具體說明。在規範里，普通的混凝土只能承受很小的拉應力。設計樑柱等單元的設計方法里，當拉應力超過混凝土的拉應力時，就假設混凝土失效了。拉應力只能通過梁裡面的鋼筋提供，剪切應力只能通過箍筋提供。而FRC最主要的一個賣點就是在超過混凝土拉應力之後，由於纖維將斷口拉住，還能提供相當的應力支持，如下圖但拉實驗。

有一些規範中，比如CEB-FIP model code中，有FRC的材料模型。但結構中採用纖維混凝土對結構的影響也還在探索階段。規範中並沒有涉及。
第二，不同的纖維混凝土性能差別巨大。有的注重提高延伸率，比如密歇根李教授的ECC。有的注重強度和能量的吸收，比如很多高性能纖維混凝土high-performance-concrete。纖維種類有無數種，鋼纖維、玻璃纖維、自然纖維、上百種合成纖維。纖維直的，纖維帶鉤的，纖維扭曲的，一束纖維綁在一起的，纖維網，圓形截面，方形截面。天吶，想想都要嗤之以鼻了。不同的纖維有不同的作用，A+B是一個樣，B+C又是一個樣。我這個結構到底用哪種？價錢怎麼樣？對結構有什麼影響？我想規範中沒有，設計院的同行們也並不十分清楚。怎麼設計呢？
第三，商用的困難。目前FRC發展最快的應該是日本。因為FRC相對高的應變率用在樑柱節點上，很有利於結構抗震。而日本又是一個地震很多的國家。但即使在日本也沒有很多建築採用FRC。造價是一方面。另一方面是實際生產和實驗室的結果並不能完全等同起來。實驗室里做材料實驗時，各種材料的配比，攪拌的流程、速率、澆築的方式方法都經過很嚴格的控制才能達到比較好的結果。做結構實驗時讓外面的承包商來製作結構件，再三叮囑也做得不是很好，更不要說真正在工地上施工能夠保證質量。工程問題，一般都是管理問題。
最後說一下結構上的影響。FRC聲稱能提高延性。但真正的鋼筋混凝土結構都是用鋼筋提供拉力的。你加了纖維又怎樣？有沒有直徑20毫米的鋼筋提供的拉力多？顯然沒有。ECC的耐久性比較好，因為裂紋都是幾十微米級的。水和溶液都不容易滲透進去。這當然是好事，但在地震爆炸或者火災條件下，樓不塌就萬幸了。不太考慮耐久的。

單說FRC材料，確實比普通混凝土好。但用在結構里就一定好嗎？在梁承受大變形的條件下，樑柱節點處會斷裂

如果是普通混凝土，鋼筋就會把周圍的混凝土拉壞，自己來承受拉力。假設鋼筋損壞0.5m混凝土，就有0.5m鋼筋承受拉力。

而FRC有纖維的保護，不會被鋼筋拉壞。那就沒有很長的鋼筋承受拉力，最終鋼筋只有很短一部分達到屈服和斷裂，這樣就導致整個梁吸收能量很少。FRC自己並沒有多少承載拉應力的能力，又阻止鋼筋吸收能量。所以FRC對梁不一定有利。
FRC對樑柱節點有好處，然而對梁沒有好處。設計院怎麼設計？梁和節點分開澆築？承包商又要瘋了。

碳纖維布加固沒有那個工程師說得那麼不堪，實際工程中還是有很多使用的。相對於粘鋼板加固，碳纖維加固的施工方法更簡單，速度更快。因為片材又薄又輕，粘貼效果也更好。但是現在碳纖維布不如粘鋼板用得多，我覺得跟碳纖維布材料性能有關。碳纖維材料是各向異性，沿著纖維方向可以承受很大的拉力，其他方向就不行了。而鋼材是各向同性材料，適用於受力複雜的地方。而且鋼板能增強構件剛度，碳纖維布則沒什麼貢獻。

本科時候做過十多根cfrp和gfrp加固的混凝土短柱軸壓試驗，做完了就感覺這個材料在土木工程領域基本沒有前途，理由如下
1、材料本身強度絕對沒問題，但施工時候用的環氧樹脂等膠凝材料強度和剛度都太差，而且施工的時候號稱不用現澆，但膠水其實並不比現澆乾淨多少
2、材料延性太差，對於鋼材，規範有明確的伸長率要求，而frp材料破壞時候都是脆性破壞，做試驗時候非常明顯，柱壓壞時像爆炸一樣巨響，然後瞬間失去承載力
3、一般的frp很難對結構剛度有貢獻，不能滿足正常使用需求
4、之前題主提到的抗火問題，目前幾乎無解
5、綜合成本高，材料加人工的費用超過一般的結構加固方法
綜合來看，frp短期在我國土木領域很難發展起來，我們系搞frp的老師前兩年已經換方向了。。。。

呵呵，設計院當然嗤之以鼻了。原因有幾點: 一、frp防火等級低(很難做到B1以上)，試問普通的工民建項目那個敢用；二、設計師靠什麼做設計？設計規範，frp(當然加固還是有的，甲板也有)連本設計規範都沒有，那個設計師敢用啊。除了被甲方逼上梁山的。三、frp行業其實不是國內新行業，從五幾年到現在，已經有相當多的企業從事這一行業。但是，隨著市場競爭的惡性化，價格越做越低，質量越做越次。一個frp新產品市場一出現，很快被做爛。如此往複，市場信譽越做越低。
以上三點，僅供參考。
另外，如果你說的設計院，不是指工民建的(如專業院)，可能不適用以上三條。

謝釗叔腰~

第一次回答專業問題，我還有點小緊張啊。

其實我有時候也覺得課題組做的東西有點虛。

畢竟許多東西還在試驗階段，沒有統一標準，即沒有規範，這對設計院而言，大概根本等於廢物吧。

此外，可能部分研究成果太不成熟了，比如我看自己師兄的論文寫得花團錦簇的，而他試驗過程中的各種問題...哎...不忍直視。所以，我偶爾還覺得虛...

還有，關鍵點都是機密。前段時間跟某友大學的師兄軟磨硬泡的要了篇沒公開的論文看（不公布學校名稱，怕師兄被處罰...），發現我們做的他們好像已經做完了...心灰意冷。

對，正如大家說的，特別貴，還不穩定。

總之尚未進入成熟應用階段，所以被呵呵。

當然優點很多啊，缺點也很顯著。

目前水平只能答成這樣了，如果沒貢獻，我補充幾張入圖片吧？

這是師兄的，製作過程，哎....不說也罷。

了解一些有關複合材料和結構動力學的研究。
說玻璃纖維，玻纖如果是短纖維放在混泥土裡面做研究的不少，但是不夠成熟。如果是指碳纖維，除了不成熟意外還有成本問題。
不過，如果用一層或帶取向少層纖維增強複合材料作為建築表面修復（例如橋墩），保護是有不少應用的。期刊上有不少這樣的例子。

我做過一些frp在工程上應用的預研工作，比如管道、加強筋等。首先要說即使是最一般的玻璃纖維frp強度和模量都能比鋼的高，更何況碳纖維。玻纖的強度是工程鋼的3倍，模量是1/3，但可以按照鋼度設計，完全可以達到鋼結構的模量要求。碳纖維強度是鋼的5倍，cfrp模量是鋼的4/5，也完全達到應用的要求。 -—---------------但是！按結構剛度要求最便宜的玻璃鋼ftp價格是鋼筋混凝土的2倍，碳纖維就更不用說了。誰能用得起？何況鋼筋和水泥的熱脹係數匹配性很好，這是先天優勢。frp的減重優勢在建築上根本不值一提。只有耐腐蝕性還值得拿出來說說。

簡單來說，這是科研工作者與工程師的區別。

是Sheldon 與Harward 的區別。。

謝邀。
因為FRP不耐火，建築結構應用有限。

採光瓦也許只是這個行業用途最廣的了

是不是解決粘合劑的問題就可以了

frp是好東西，本人搞了十多年了，行業本身發展也挺好並且是大多產品逆經濟周期運行，抗風險能力很強，至於你說的研究性質的項目確實不敢恭維，因為有很多學術界的把研究做臭了，研究與工程化脫節是大問題。

成熟度低，性能穩定性差。
當然，性能穩定性差來源於生產工藝隨意性大，國內製造業通病

個人感覺並不是FRP材料不好，而是不成熟，一般在學術界熱門的東西基本上都處於研究階段，而實際應用的東西基本上都已經成熟

做建築不是做公益，不賺錢的事不做

新事物從科研到工程總需一個過程，只要真的好，早晚有一天會被應用，現存的施工困難也會被克服。

碳纖維加固構件用的很多。黏貼鋼板一般都是碳纖維粘不下來了，選用鋼板。但節點區的加固，始終是一個沒解決的問題。有條件還是用置換或者加大截面法加固。

謝邀！很抱歉，對這方面知之甚少，等有機會再來補充！