引言
在现代都市建设的过程中，超高层建筑迅速崛起，并逐渐成为国内主要城市的标志性建筑。在我国高层建筑工程中，纤维原料的种类越来越多，如碳纤维、玻璃纤维、芳纶等。碳纤维复合材料是目前应用最广泛、最早用于建筑领域的复合材料。
1.纤维材料主要特性
1.1.防腐蚀性能
纤维材料诞生之初即是美军寻找的一种高强度、耐候性及耐腐蚀作用的轻型材料，之后其优异的耐腐蚀性被外界所熟知。而目前我国各个地区的高楼大厦也相继拔地而起，高层、超高层建筑更是层出不穷。不同的地区，尤其是沿海地区气候湿润，常年空气湿度较大，这就对材料的耐腐蚀性提出了更高的要求，而具备优异的耐腐蚀性的纤维复合材料可全面提升高层建筑的施工质量，大大延长建筑的使用寿命。
1.2.优良的可设计性
纤维材料是一种可以根据建筑施工需要来进行设计及生产的人造材料，这也就说明其具备良好的适应性。高层建筑的建设会对建筑工程材料的强度提出更高的要求，同时对材料形状也有一些特殊性需求。传统材料很难满足这些条件，纤维复合材料则可以通过不同的设计方案来弥补传统材料的不足，同时也充分展现了建筑施工材料的价值，减少了施工成本。
2.纤维材料在高层建筑应用中的问题及发展方向
2.1.缺少统一的标准
没有行之有效的行业或国家标准，现场施工时没有统一的要求，从而导致了许多不合理的情况出现，为高层建筑的施工埋下了许多不稳定因素。所以需要行业建立一个标准规范并严格执行，从源头上排除安全隐患，更好地让纤维复合材料为建筑施工服务。
2.2.材料的价格高昂
纤维材料在高层建筑中的应用研究起步较晚，成本较传统施工材料处于明显的劣势地位。这也就导致了在建筑施工过程中，多数项目没有充足的资金预算来使用价格高昂的纤维材料，因此纤维材料在实际施工中的使用受到相当大的限制。这就需要材料科学的发展，尽可能优化控制纤维材料的成本，使更多的高层建筑可以在预算内用得起纤维复合材料。
2.3.缺少对环境的再循环的研究
由于纤维材料在高层建筑中的应用起步较晚，现今对纤维材料的环保回收工作研究仍然较少，这显然不符合现代社会倡导的绿色可持续理念。这就需要土木工程从业者加大对这方面的研究，尽可能实现纤维材料的回收再利用，否则用量巨大的纤维材料对于环境的影响也是不容忽视的。
3.纤维材料在高层建筑工程中的应用研究
3.1.混凝土替代
在高层建筑中，传统的建筑材料主要为混凝土，非常容易受到潮湿空气、酸性气体等环境因素影响而发生腐蚀，同时抗拉强度较低，安全风险大。而纤维复合材料不仅耐腐蚀、强度高、抗压性高，且配方多变，通过不同的调配可以得到不同性能的复合材料，满足高层建筑施工中的各种问题。纤维复合材料质轻，比刚度大，而较高的比刚度降低了高层建筑使用材料的承重，大大降低了在安全设计及结构设计上的难度，降低了建筑成本，提高了建筑安全性。例如，在耐腐蚀性方面得到改善的碳纤维增强混凝土，相比普通混凝土更加适合高层建筑工程使用。
3.2.装饰材料
在高层建筑的装饰材料方面，纤维材料也有一定的应用，如用作高层建筑的隔热板等。相关试验显示，在相同条件下，对比纤维复合材料和传统材料的减震抗震性和隔热性，纤维复合材料优势显著，而这主要是由于其特殊结构导致的。制备了一种耐高温硅酸铝纤维复合材料，这种纤维复合材料在隔热板的应用中有着明显的优势。同时，纤维复合材料在安装时，施工人员只需要在室内按照既定的操作规程进行，既提高了施工效率，也大幅度提高了建筑的美观程度。
3.3.涂层织物
在高层建筑工程中，需要有材料对钢筋混凝土与表面结构进行缓冲，而涂层织物在这里得到了运用。传统的涂层织物一般使用棉织物，但这种材料在潮湿的环境中易发霉与腐蚀。而将耐腐蚀性极好的纤维材料应用于涂层织物时，将明显有利于建筑工程质量的提高。涂层织物中的基布是重要组成部分，在基布的原料方面进行了相关研究，研究结果表明，涂层织物使用涤纶、维纶、锦纶、芳纶以及玻璃纤维的效果是比较理想的，可以满足高层建筑对于涂层织物的要求，但也存在成本过高而无法大量使用的问题。此外，涂层织物有着纤维材料柔软和树脂可流动的特点，在高层建筑使用时可以有形状的变化，从而使材料特性与结构更加协调，有利于美学的表达，充分展现出高层建筑物的艺术观赏性。
3.4.结构补强
对于土木建筑工程中的结构补强，传统的施工方法是使用普通钢板对建筑结构进行加强，普通钢板不仅容易发生腐蚀，同时由于质量过大，会给整个建筑带来新的风险。1996年，国内引进了碳纤维复合材料用于混凝土结构加固，其原理主要是利用胶黏剂将纤维复合材料粘贴于混凝土表面，使这两部分产生协同作用来达到补强混凝土结构构件的目的，且改善混凝土的性能。
例如，一座废弃的实验楼在1988年竣工，现在还在使用，但是还需要加固。经过检查，发现该建筑的主要问题在于，一些框架梁末端已经有了明显的裂纹，这是一个很大的安全隐患。为了确保建筑物的正常使用，设计者应考虑采用高强度纤维复合材料加强结构。现场勘察后，选用 U形粘贴法进行加固，并选用FTS-Cl-20碳纤维布进行粘合补强。碳纤维布的特定特性：具有0.112 mm的厚度、200 g/m2的表面密度、单向纤维、2.33×105兆帕的弹性模量和3545 MPa的拉伸强度。在不影响建筑正常使用的情况下，梁的抗剪承载力提高了42%~61%。因此，纤维增强技术在高层建筑中的优越性是毋庸置疑的，而我国也制定了相应的行业标准，在今后的发展中，纤维增强技术将会成为今后的发展趋势。
3.5.安全监视
将纤维材料引入到高层建筑的钢筋混凝土中，能够准确地探测出结构中的应力超出正常值的位置和各个部位的形状参数，其灵敏度比普通应变计要高。通过将碳纤维加入到水泥基体中，可以制作出具有感知功能的碳纤维混凝土，然后在高层建筑的各个支撑部分上安装碳纤维混凝土，可以检测出混凝土的变形和破坏程度，从而实现对混凝土的应力、弯曲扭力和受力的调整，从而延长结构的使用寿命。
用于检测高层建筑材料中碳纤维包覆层中缺陷裂纹的方法。其基本原理是在碳纤维布的底面铺设一种能利用极低的电压加热的电热丝，在室内形成一种具有一定波长的红外线，通过红外测试仪对红外热象的变化进行检测，以确定其内部的裂缝和变形。尽管碳纤维布的无损检测技术具有很高的效率，但是由于其造价昂贵，所以一直没有被广泛采用。
4.结束语
综上所述，高层建筑的施工在某种程度上取决于新材料、新技术的发展，而传统的钢筋、混凝土等建筑结构在使用过程中存在自重大、能耗高、耐腐蚀性差、容易开裂等缺点，已越来越不能满足高层建筑高空服役、高空风荷载大及昼夜温差大等复杂环境条件下的建设需要。
参考文献
[1]李维丽,祝秀琴.装配式建筑钢纤维性能仿真分析[J].兵器材料科学与工程,2021,45(01):99-102.
[2]吴珂.论碳纤维复合材料在智能建筑结构中的应用[J].智能建筑与智慧城市,2021,(11):107-108.
[3]王强.土木建筑工程中纤维复合材料的应用[J].城市建筑,2020,17(35):125-127.
