织物模板？未来的混凝土可以这样搞！

一、织物模板

作为应用最广泛的建筑材料，混凝土是一种可以用来建造几乎所有几何形状的结构的流体。然而，伴随着大量的碳排放，混凝土流体被浇筑成刚性棱柱状模型来建造消耗大量材料的结构，而混凝土独特的流动性却很少被利用。

世界杰出的建筑设计师皮埃尔·奈尔维 （pier luigi nervi）

指出：“虽然钢筋混凝土已经应用了100多年，并且近几十年来人们对它的兴趣还在增长，但至今关于钢筋混凝土的特性和潜力几乎没有被充分研究……主要原因是：需要准备木模板。”

已有的研究表明，对于混凝土结构，可以利用轻质、高强、低消耗的织物片材替代常规正交模板来简单实现碳排放的大幅减少。弹性模板不仅具有环保上的优势，而且还给混凝土结构提供了多种新的建筑形式，如下图所示。

织物模板混凝土在建筑学上具有节省材料的附加优势，可以通过使用柔性模板并进行结构优化来实现。巴斯大学的新型建筑材料建筑研究中心（ＢＲＥ ＣＩＣＭ）进行的研究表明，钢筋混凝土梁经过简单优化运算并采用柔性模板浇筑混凝土，最多可以节省材料40％  。

另外，ＢＲＥ ＣＩＣＭ 的研究表明，与不可渗透性的织物模板相比，可渗透性的织物模板可以使混凝土具有更强的耐久性，并有效减少碳化深度和氯离子侵蚀 。

由此可见，织物模板的使用有如下优势：

１）将常规结构替换成非棱柱形结构，产生更有效的结构替代物，从而节省材料；

２）采用可渗透性模板获得更好的耐久性；

３）发展新的建筑形式。

因此，柔性模板具有引起设计及施工改变的可能性，进而促进材料向更分散、更可持续性的建筑工业化迈进。

二、结构性能到底如何？

通过采用由柔性织物片材组成的系统替换常规正交模板来建造最佳的可变横截面的构件，将其与等强度棱柱形构件相比，可以节省４０％的材料 。采用织物模板梁的设计原理如下图所示。

笔者在超过３０ 个不同跨度和不同工况的梁试件设计中应用了这种优化过程。大体上来说，优化过程确保了沿梁长度方向的每个截面梁的反力（弯矩、剪力、扭矩等，Ｒｄ ）与设计包络线（Ｅｄ ）的要求相吻合。这一设置的原则（Ｒｄ ＝ Ｅｄ ）可以制造复杂截面构件，并通过使用柔性织物模板来实现。尽管很多结构试验仅关注于梁，但这一优化（织物模板）也能应用于很多其他结构形式的构件。

FRP shear reinforcement

Anchorage of longitudinal FRP reinforcement

来源：Ibell  Tim等——《一种新型混凝土建筑》。版权归原作者所有，如涉及侵权请联系删除。“建筑结构土木在线”编辑整理。