铝合金结构在单层网壳中的运用.pdf

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1、规划与设计建材与装饰2016年1月铝合金结构在单层网壳中的运用何志鹏（广东省建科建筑设计院有限公司广东广州510500）摘要：本文介绍了铝合金材料运用在结构中的特点，并以K8单层球面网壳为例，对铝合金网壳进行了非线性分析，讨论了不同矢跨比、荷载分布、初始缺陷及支座条件对网壳承载力的影响。关键词：单层球面网壳；铝合金；极限承载力；稳定性中图分类号：TU399文献标识码：A文章编号：1673-0038（2016）03-0072-02大跨度空间结构形式多种多样，在工程中的运用也日新月异。表1结构常用铝合金材料力学性能标准值单层

2、网壳是大跨度空间结构的典型代表形式，他外观轻巧，造型美合金产品类型状态厚度壁厚规定非比例伸长抗拉强度伸长率（%）牌号（mm）（mm）应力f0.2（MPa）f（uMPa）50mm观，广泛运用于大跨度的工程中。目前钢结构占据了工程中绝大多T6≤150-≥240≥260≥9数的运用，其自重大，制作安装时的焊接工作量大，同时还存在钢T4≤150-≥110≥180≥14挤压棒材在自然条件下易腐蚀的通病，使其后期维护成本偏高。T4-0.63~5.0≥100≥205≥146061T6-0.63~5.0≥240≥290≥8铝合金材料在建

3、筑业中已有100多年的运用。通常作为建筑挤压管、维护材料，如门窗、玻璃幕墙支撑体系等，近年来铝合金在钢筋挤压型材T4-所有≥110≥180≥16挤压管、混凝土结构中的模板也多有运用。随着自身材料及加工手段的T6-所有≥240≥265≥8挤压型材发展，铝合金自身已具有良好的力学性能，同时其具有重量轻、热挤压、辊轧工艺。一般工业铝型材的热挤压、辊轧均参照GB/易于后期维护、耐腐蚀性等特点，因此在大跨度单层网壳结构T6892-2000标准。按此标准挤压轧制出的铝合金型材外观质量中，铝合金结构有较大的用武之地。不能满足铝合金单层

4、网壳结构的精度要求，必须进行精整工艺。1铝合金的特点②成品素材进行的二次数控精加工。主要包括数控冲、钻、铣、切1.1材料耐腐蚀性能好割、折弯等工艺。所有构配件，因为规格的多样性、复杂性，无法本文所介绍的铝合金单层网壳结构其主要材料采用A1-替用，所以必须全部编号区分。成品材料的节点板预制弧度、孔Mg-Si系铝合金材料。其结构用材表面一般为轧制亮度即可，不心距等尺寸误差要求均应控制在士0.2mm以内。所有材料均是需做特殊表面处理即可达到建筑防腐要求，可终生免维护。如果在工厂加工完成品，而且所有结构用构配件均是标准化产品，成

5、需要比较特殊的建筑质感或色彩，表面可进行阳极氧化、烤漆等套组合使用，不能任意改变其配套要求。标准化、高精度的加工工艺处。工艺，保证了建筑结构的精确化、标准化。此种铝合金材料非常适合高温高湿、海边污染环境下使用，1.4全装配式施工工艺简单快速甚至可用于酸性污染环境下而不被腐蚀。因此在游泳馆、温室展承前所述，所有构配件均为工厂标准化制作。施工现场几乎览建筑、石化行业、煤炭储备堆场、海边环境等领域的使用具有没有任何冷加工，也基本无需焊接工艺。现场全部采用螺栓铆接明显优势。工艺，标准化程度极高。主体结构、面板等全部采用装配式安装

6、，1.2结构自重轻制作时均作了模块式处理。此种A1-Mg-Si系铝合金材料的密度在2.75×103kg/m3，但抗结构安装也基本是散装方式，不需要大型机械辅助，安装场拉强度却达到了近300MPa，加上结构是完全自支撑体系，因此地半径小，地面道路要求低。这都形成了比较简单的安装方式。形成了一个大跨度自重轻的结构。在同等体型同样跨度的建筑而且全装配式安装节约了大量工期，一般是钢结构安装工期的中，对于结构自重进行实际计算值的对比分析，铝合金结构一般一半。一个10000m2的单层网壳结构，结构全部安装完成大概在是钢结构的1/3左

7、右。4周左右。以中国成都顾拜旦游泳击剑馆工程为例。最大跨度100m左1.5承重结构与维护结构二合一右，而且整个壳体置于一个高差近30m的混凝土圈梁上，壳体结铝合金单层网壳结构的另一个最大特点在于，主体承重结构构受力和稳定处于较为不利的状态。最后建成，铝合金结构用量与维护结构二合一。主体承重结构的杆件为热挤压成型，断面可在2kg/m2。如果主结构采用钢结构管析架，钢结构用量在80~塑性强。在设计热挤压模具时，就考虑了维护结构的构造措施。100kg/m2左右。通过对比可以看出，铝合金结构自重明显减轻。因此主体承重结构杆件也是

8、维护结构支撑杆件。这种构造措施，铝合金结构用铝型材强度指标详见表1。在建筑构造上是非常优秀的，它比通常建筑与结构分层构造的1.3工厂高精度预制标准化方式有明显优越性在于：①减少了中间转换次龙骨（擦条等），减铝合金结构的结构型材、节点板、面板所有材料均为工厂预少了次结构的用量；②减少了施工环节，避免交叉施工，缩短施制产