大跨度装配式铝合金桁架结构的应用

大跨度装配式铝合金桁架结构的应用

孔杰

丽日建筑科技（广东）有限公司 珠海市斗门区 519000

摘要：随着当前建筑水平的发展，铝合金桁架结构已经成为了很多建筑的主要考虑结构，这样的结构在一些观赏类建筑中能够发挥非常大的作用，因此在受到了很多建筑的青睐，在当前的建筑施工中叶占有非常大的比重，但是在当前的安装过程中，由于铝合金桁架在大跨度装配式结构中，要求的工艺水平比较高，因此对于施工的要求相对较高，很多施工单位都无法有效对这部分的内容进行解决，因此本文主要对大跨度装配式铝合金桁架结构的应用进行分析，希望对相关的从业人员有一定的参考。

关键词：大跨度；装配式；铝合金桁架结构

引言：随着我国经济的发展，人们对于生活条件的要求也在不断提升，建筑行业传统的施工方式对于当前的房建工作来说，会造成非常大的污染，因此在当前的额施工之中，较少的使用，针对这样的现象，在当前的施工之中，逐渐开始出现装配式结构，这样的结构在实施的过程中，可以预先进行制作，随后在实际的施工中只需要进行装配就能够使用，因此在当前的使用之中，有着较为优秀的发展方向，同时由于是预制，所以在材料的使用以及构造之中，能够结合当前的使用需求，在消耗最小的情况下完成对于当前建造的部件制作，因此本身的成本也比较低，耗费的时间也比较少，所以在当前的房建之中有了大规模的使用，缓解了当前能耗高的情况，提升了建筑行业的效率，促进了建筑行业的发展，同时也对环保工作有很强的促进作用，因此在当前的房建之中有了大规模的使用。

1. 铝合金大跨度装配式结构概述

体育场馆、展览中心等大型公共建筑跨度比较大，不需要内部支撑构件，形成较大的开放空间，所以往往选择网壳结构作为屋面系统。铝合金网壳屋盖的优点是：荷载传递路径短、结构受力均匀、结构整体性强、构件强度充分发挥、工作效率高；铝合金减少不同类型的结构构件（主次梁、板），降低结构自重；铝合金比平面结构更经济美观，提高空间利用效率。近年来，铝合金结构件在大空间建筑的网壳结构中得到了广泛的应用。铝合金这些结构示例包括丰田博物馆、康涅狄格大学和夏威夷大学竞技场、贝尔体育中心、阿拉巴马国立大学铝合金8077m铝合金圆盖，以及加州长滩云杉和柏树铝合金126.49m铝合金圆盖。这些都是世界知名的铝合金结构，采用这样的结构主要的原因是铝合金桁架结构本身的优点，在使用的时候，具备其他结构材料不具备的先进性，具体为以下的几个方面：重量更轻，强度更高，因此可以减轻建筑物的总重量；铝合金外观好，与不锈钢等金属材料有不同的光泽和质感；铝合金成本低于不锈钢结构；铝合金耐腐蚀性能好，免维护，特别适用于一些强腐蚀环境下的建筑结构，如游泳池、化工、煤炭行业的车间和仓库，以及海洋气候下的结构；铝合金有利于环保：铝易回收，后处理成本低，再利用率高，回收残值高；铝合金无磁性，适用于有特殊要求的航天、天文台和雷达站；铝合金具有良好的塑性，可有效使用各种产品形态，如挤压、钣金、锻压、铸铝等；同时由于铝合金桁架本身的优越性，在使用的时候，能够充体现设计的艺术性，让最终的结果能够符合人们的需求，从而实现铝合金桁架本身的优势，让整个建筑的设计更加美观，达到预期的效果。

2. 大跨度装配式铝合金桁架结构的应用铝合金

（一）整体情况概述

本次设计主要是某地招商服务中西的设计工程，其整体的形象为几何拼凑，其中主体是一个球形的结构，大面积使用玻璃作为设计的语言，因此在这个过程中，使用铝合金桁架结构能够有效达到设计的要求，本身的重量也比较轻，因此结构稳定性达到设计的标准要求。其中具体的施工情况如下：

在建设项目的初步设计阶段，经过多方论证和考察，业主和设计师最终选择了免维护的三角空间桁架铝合金系统作为球体的屋顶，并采用了i0w-e中空夹层玻璃作为球体的屋顶。围护结构。所有铝合金部件均经过金属阳极氧化处理。铝合金结构设计的挑战在于其独特的球形结构，必须采用单层网壳结构。球形网壳结构的缺点是铝合金结构构件尺寸复杂多变，随着框架构件不同标高的水平布置而变化，给装配式结构的设计和制造带来很大困难。由于铝合金与混凝土的热膨胀率不同，采用了支撑包覆系统的方法，使铝合金结构相对独立地运动。

铝合金球体系统为无支撑柱、沿周边支撑的明跨结构。铝合金它的框架是由铝合金构件和节点组成的单层点阵结构。铝合金铝构件和节点布置在球面弧面上，以符合图纸上确定的平面布置和立面轮廓。铝合金由结构构件排列形成的三角形空间格子由玻璃板封闭。铝合金结构件的连接是用螺栓或铆钉将工字型铝型材的法兰与铝合金扣板紧固在一起。铝合金球体结构中的所有金属成分均为铝合金或奥氏体不锈钢。铝合金安装支架上方的任何铝合金结构位置不得使用镀锌、喷漆或电镀钢构件。沪宁图则是采用不锈钢让其和铝合金之间有充分的空间。

选择铝合金作为屋顶的建筑材料，可以快速组装结构构件和玻璃屋顶构件，轻巧的单一铝合金梁构件也能保证良好的组装效果。其结构体系的主要特点是：铝合金获得专利的连接板和压板系统，可预制和快速安装；梁结构上下扣板的连接可以保证在接头处传递更大的力矩。结构梁为带热压舌槽的对称工字型截面，采用连接板和压板系统；没有抗弯刚度的板通过膜的作用将周围的荷载传递给梁。该板也可以稳定在梁的顶部翼缘上，以防止梁向次轴侧向屈曲；所有结构件为6061-16铝合金，连接板也为铝合金。所有的铝合金建筑都能提供非常可靠的耐腐蚀性能。

2. 挠度要求

对于结构的垂直平面，跨度小于45m的框架构件挠度不应超过L175（L为跨度）或20mm，跨度大于4.5m的框架构件挠度不应超过L175（L为跨度）或20mm。铝合金超过铝合金L250。铝合金跨度定义为节点中心线之间的距离；铝合金在框架构件与刚性建筑构件之间密封接缝的情况下，框架构件受拉时的挠度不应超过接缝宽度的铝合金1铝合金/铝合金2，受剪接缝宽度不应超过接缝宽度。铝合金如果密封件制造商有严格的要求，框架的挠度应该更小。铝合金在玻璃覆盖的铝合金系统的任何局部平面上，构件的挠度不应使玻璃或玻璃板咬合小于设计尺寸的75%，玻璃或玻璃板的边缘间隙小于25%铝合金设计尺寸或小于铝合金6铝合金毫米，以较大者为准，包括角部条件下玻璃的相对共面挠度。

2. 结构情况

铝合金点阵结构是我国近几年刚刚发展起来的一种新型结构，目前还没有一套完整的国家标准。铝合金2001年，上海市建委组织编制了本地区建筑工程规范——《铝合金格架结构技术规范》，对铝合金格架结构的设计、制造、安装、检验等作出了详细规定。在招商局服务中心项目中，我们对国外设计标准中的一些条款进行了适当的补充。荷载作用组合时，组合恒载、活载、雪载、风载、施工荷载、地震作用、温度变化、轴承变形等作用；对大跨度多点支撑点阵结构进行非线性分析；在荷载效应组合中考虑了荷载顺序。在结构分析方面，根据线弹性阶段，采用有限元法分析铝合金晶格结构的位移和内力，采用几何非线性分析法计算晶格结构的稳定性。铝合金点阵结构不宜承受集中荷载。作用在铝合金晶格结构上的载荷根据静力等效原理集中在节点上。当集中荷载作用在构件上时，必须考虑局部弯曲内力的影响。

在结构分析时，根据支撑节点的结构和支撑结构的特点，确定合理的边界约束条件。铝合金根据支撑结构的刚度和支撑结构，边界支撑节点的约束假设为自由、弹性约束、固定或强制位移。铝合金结构的边界约束必须确保没有瞬态或刚性位移。

3. 结束语

综上所述，在大跨度装配式铝合金桁架结构的应用之中，参数是非常重要的内容，只有掌握参数，才可以保证当前的工程能够顺利的开展，保证最终的建筑结构稳定性比较高，能够承担预期的责任，从而实现当前的建筑发展，所以必须做好各种参数的计算，保证所有的设施在建设的过程中，都是按相关的规定进行，这样才可以保证最终结构的稳定，提升建筑质量。

参考文献：

[1]张华彤. 空心毂节点铝合金网壳CFD数值模拟及风振响应分析[D].河北工程大学,2020.

[2]朱洁. 新型装配式节点单层三角形网格结构整体稳定性能研究[D].东南大学,2018.