铝合金单层网壳结构在大跨度建筑中的应用_毕辉

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1、铝合金单层网壳结构在大跨度建筑中的应用毕辉欧阳元文尹建上海通用金属结构工程有限公司，上海上海通正铝业工程技术有限公司，上海摘要铝合金单层网壳结构，国，是铝合金空间网格结构的典型代表形式外常称为铝合金穹顶结构或铝合金薄壳结构。其节点为板节点体系，承重结构的杆件断面形式主要为工字铝合金。该结构形式主要特征为：材料耐腐蚀性能好、结构自重轻、工厂高精度预制标准化、全装配式施工工艺简单快速一、防渗漏性能优越、承重结构与维护结构二合、单层结构空间占用少一工、多功能体化、材料回收率高等。其主要技术难点在于设计下料、材料加质量控制、安装方式的选择及安装措施的应用。铝合金单层网壳结构早期主要应用

2、在民用公共建筑中（比如体育场馆、科技馆、温室展览馆等）。随着铝合金材料热挤压技术及数控加工工艺的不断提高，材料成本逐步下降，建筑性价比日渐提高，铝合金单层网壳结构也开始应用在工业领域。包括石油储罐拱顶、大型储煤场建筑屋盖。本文主要从铝合金单层网壳结构的特点、技术难点、应用实例等几方面进行分析，可为铝合金单层网壳结构的应用提供参考。关键词铝合金结构；单层网壳；大跨度；应用概述铭合金材料铝合金材料在建筑业中的应用已有多年的历史。通常作为建筑围护、辅助材料，如铝合金门窗外框、玻璃幕墙支撑体系、铝合金幕墙维护体系等。欧美国家在世纪年代开始研究在建筑承重结构中应用铝合金材料。不同合金的铝

3、合金材料有余种之多，应用在铝合金单层网壳结构中的承重杆件通常采用系形变铝合金材料。成品材料主要通过热挤压成型。铝合金结构的发展史年加拿大在河上建造了总长为的铝合金拱形公路桥，双曲拱的跨度高度，，重量，若采用钢结构大约需要整个桥梁三个半月建成。类似的铝合金桥梁还有年德国的吕嫩运河桥、年英国建造的开启式桥梁、日本兵库县的金庆桥、英国桑德兰双叶吊桥以及近年的中国上海徐家汇商业区漕溪北路的人行天桥等。这是铝合金材料在桥梁结构上的早期应用及发展。年英国建成的伦敦机场的特大型机库，，长宽度三跨共年英国建造了一个的机库另，均采用了铝合金材料作为承重结构。网壳是铝合金结构最典型的屋盖形式一，年

4、在莫斯科萨克尼利卡公园内为美国博览会建造了座直径高的网壳，整个结构耗铝合金材料约。年比利时建成的商业仓库铝合金结构屋盖，均是铝合金结构的早期代表作。一年由美国人富勒先生首创了短线程球面设计模型，这是铝合金结构建筑个划时代的创举。钢结构住宅和钢结构公共建筑新技术与应用此时铝合金结构大跨度建筑在美国开始被广泛使用，。从北极雪地到太平洋热带岛屿至今在全世界共有多个项目在安全运行。一年建设的上海长宁体操中心采用了铝合金单层网壳结构形式，这是中国第个铝合金金单层网壳一结构在大跨度公共建筑中的应用，，，该建筑是个跨度为的标准网壳见图。之后铝合金结构在中国开始被逐步接受和应用一。最近建成的个

5、比较有代表意义的铝合金结构大跨度公共建筑是位于成都的中一一，见图国顾拜旦现代五项游泳击剑馆，这是个游泳击剑两馆合的建筑，最大跨度达。图上海长宁体操中心图中国顾拜旦现代五项游泳击剑馆主要应用领域铝合金单层网壳结构是理想的大跨度空间结构形式，铝合金自重轻的特性对大跨度空间结构非常有利，，理论上可以做到跨度超过的建筑，因为铝型材热按目前的技术水平。铝合金结构发展早期一挤压机吨位限（般在吨位），挤压成本高，高额的数控精加工费用也是主要成本组成，与一些要求较高的民用大跨度公共建筑中钢结构相比，铝合金结构总体造价较高。因此主要应用在。近一年，方面铝型材热挤压机吨位不断提高（吨位），挤压工艺

6、不断成熟，挤压成本有所下降。数控精加工技术也获得提高和普遍，成本下降。与钢结构相比，铝合金结构的性价比优势越来越明显，。因此除了民用公共建筑领域，铝合金结构也发展应用到工业领域。应用比较广泛的工业建筑领域有大型煤炭堆场顶盖、石油储罐拱顶。特点材料耐腐蚀性能好本文所介绍的铝合金单层网壳结构其主要材料采用系铝合金材料一。其结构用材表面般为轧制亮度即可，不需做特殊表面处理即可达到建筑防腐要求，可终生免维护。如果需要比较特殊的建筑质感或色彩，表面可进行阳极氧化、、烤漆等工艺处理。此种铝合金材料非常适合高温高湿海边污染，环境下使用甚至可用于酸性污染环境下而不被腐蚀。因此在游泳馆、温室展览

7、建筑、石化行业、煤炭储备堆场、海边环境等领域的使用具有明显优势，包括应用在杆件外露的建筑中。结构自重轻此种系铝合金材料的密度在，但抗拉强度却达到了近。加上结构是完全自支撑体系一，因此形成了个大跨度自重轻的结构。在同等体型同样跨度的建筑中，对于结构自重进行实际计算值的对比分析一，铝合金结构般是钢结构的左右。以中国成都顾拜旦游泳击剑馆工程为例一。最大跨度左右，而且整个壳体置于个高差近的混凝土圈梁上，壳体结构受力和稳定处于较为不利的状态。最后建成，铝合金结构用量在。如果主结构采用钢结构管桁架，钢结