铝合金结构在工业建筑中的应用现状与前景

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1、铝合金结构在工业建筑中的应用及前景蔡飞李大浪（中国瑞林工程技术有限公司南昌330033）摘要：铝合金材料所具有的轻质、耐腐蚀、易维护和施工方便等优点，使得铝合金结构在土木工程中的应用得到迅速发展。在国内外铝合金结构已应用于桥梁和大跨民用建筑，我国目前已具备发展铝合金结构在工业建筑中应用的基础条件。本文概述了铝合金结构在工业建筑中的应用实例及科技研发进展，说明铝合金结构自身的特点、存在的问题、适用范围和前景。关键词：铝合金结构；工业建筑；应用现状APPLICATIONSTATUSANDPROSPECTSOFALUMINUMA

2、LLOYSTRUCTUREININDUSTRIALCONSTRUCTIONABSTRACT:Aluminumstructureshavetheadvantangessuchaslightweight,resistancetocorrosioneasyextrusionprocess,etc.Duetothesesadvantages,moreandmoreattentionwasattractedandtheirapplicationsaregettingwiderinthefieldofindustrialconstru

3、ction.ThebasicrequirementsofdevelopingthealuminumalloyindustrialconstructionhavebeensatisfiedinChina．KEYWORDS:aluminumalloystructure；industrialconstruction;applicationstate1概述铝合金材料具有密度小、强重比高、耐腐蚀、焊接性能好、维护费用低及可循环利用等诸多优点，已经被广泛应用于航天、桥梁、交通工具等各个领域，在结构工程中也越来越引起人们的兴趣与重视。近

4、年来，在国内陆续兴建了不少的铝合金空间结构和桥梁，如图一北京市西单商业区人行天桥主跨为38.1m[1]；图二上海辰山植物园温室，三个单体长x宽x高分别为203x33x20.5m，128x100x17m，110x34x14m[2]。这些工程的建设完成对铝合金结构的发展提供了有利的工程经验和理论研究基础。图二上海辰山植物园温室图一北京西单人行天桥现有工业建筑中主要是采用钢结构和钢筋混凝土结构，如果能积极运用和推广铝合金结构，对优化产业整体水平、绿色建筑、实现可持续发展等均具有重大意义。2铝合金结构的特点在目前的工业建筑中，传统

5、的钢结构仍然占据着主导地位，而铝合金结构才刚刚起步，只用于很小的一部分。原因是：一是早些年铝合金材料的价格远高于钢结构；二是在国内铝合金结构的研究才起步，设计理论和规范还有待完善中，设计师们习惯于钢结构的设计，对铝合金材料的特性和铝合金结构的认识不足。以下铝合金结构的特点主要是与钢结构对比。2.1铝合金结构的优点1）自重轻。钢密度为7850kg/m3，铝合金密度为2780kg/m3，虽然由于铝材强度与刚度较低而使得构件截面加大，但相对于桁架钢结构，铝合金结构的自重可减轻20%~30%。在跨度上，依目前施工水平钢结构跨度最大

6、约为100m，而铝合金结构最大可做到300m，跨度更大。铝合金自重轻有利于将工厂建设在原料产地附近，适于孤岛、沙漠、高原、高寒等各种恶劣环境。在安装工艺上，铝合金结构采用高空散装，相对于钢结构的吊装对施工场地的要求更低。2）回收利用率高。在工业中用的金属中，铝具有很强的抗腐蚀性能，在建筑物的使用期间，几乎没有腐蚀损失，是回收率最高的金属材料之一。欧洲铝业协会研究表明，欧洲建筑物中铝的平均回收率为95.7％，最高的98％[3]。而钢铁回收率最高仅为68.7%[4]。3）材料损耗低。由于铝合金结构采取工厂化的精密加工，平方耗材

7、上相较钢结构可少30%，节省资源，降低成本。4）耐低温。在低温下铝合金的拉伸性能提高、韧性改善、疲劳强度增加。铝合金的拉伸强度和屈服强度随温度的减低而上升，并且拉伸强度增加比较明显，在20K以下增加停止。铝合金焊接材料随温度降低抗拉强度和屈服强度比母材相比增加幅度较小[5]。工业建筑中的构筑物大部分为露天结构，如管廊、筒仓、浓密池，在低寒地区如果要采取保温措施会大大提供工程造价和维护费用。4）耐腐蚀性强。工业厂房由于工艺生产要求，在不同的车间会出现不同的腐蚀情况，而铝合金结构自身的可依靠表面致密的铝氧化膜来抵御腐蚀，也可根

8、据实际情况选择不同合金的铝合金来抵御腐蚀，可大大降低后期维护和检测费用。5）丰富工业建筑的外形和立面。铝合金材料的可塑性强，采用独特的挤压工艺可制作出具有复杂截面的构件，使截面形式更加合理，也可充分实现建造师的意图，做出弧形或者异形的建筑外观，以满足复杂建筑造型的要求。6）更加符合“绿色工房”的趋势。铝