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绿色建筑铝合金结构型材的研发及应用

来源:中国幕墙网收集整理  作者:刘静安 潘伟津 李伟萍 冯扬明  日期:2013-7-15
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  提要:铝合金结构挤压材是理想的绿色建筑结构材,以铝代木,以铝代钢是绿色建筑结构材的未来和发展方向。本文在简略介绍了建筑结构材的发展现状与趋势之后,重点讨论和分析绿色建筑用铝合金结构材的特点与技术要求及产业化的难点与重大意义。
  关键词:绿色建筑铝合金结构型材以铝代木以铝代钢产业化批量生产应用前景

  不粘水,水密性好,可防水,杜绝渗漏水。由于铝合金建筑系统的铝合金结构是配合铝合金屋面材料一体化挤压成形,其连接形式可以配合屋面材料完美结合,做到零渗漏防水,而且铝加工材不粘水、不怕水渗漏和腐蚀。

  可回收循环使用是真正的绿色材料。铝合金材料回收成本很低,能耗仅电解铝的5%。可循环再次利用率大,回收率可达到90%以上(是钢材回收率的5倍以上),基本和铝锭价格差异不大,是典型的绿色环保材料。

  可实现绿色加工。使用铝合金结构可实现全装配式施工,达到模块化建筑、建筑工业化的标准。施工现场无噪音、无粉尘、对水气无污染,属典型的绿色材料、绿色施工。

  节约土地、能源和建筑成本。同等跨度情况下,结构断面大幅减小(约为钢结构的1/8截面),可增加建筑物6%左右的使用面积,减少10%左右空间浪费,节约土地和能源。同时大大节约建筑施工成本。

  由此可见,以铝合金结构替代钢结构,可使建筑工程与施工绿色化,环保化,可大大节省资源、能源和建筑施工与维护使用成本,具有重大的经济效益和明显的社会效益。加速我国城市化工业化的进程,确保国民经济的高速持续发展并改善我国经济增长和社会文明发展的质量。同时可拓展铝材的使用领域和市场占有份额,促进铝加工(特别是挤压加工)的发展和技术的进步。

  4.绿色建筑铝合金结构挤压材的应用及典型工程举例

  铝合金作为一种建筑材料,具有一系列其它建材不可替代的优点。铝合金结构稳定,可采用独特短程线结构专利设计,稳定性高,结构紧凑,净跨度大,最大跨度可达300米,结构强度能适应各种不均衡风载、雪载等恶劣环境条件。

  铝合金结构具有高性价比,耐腐蚀,无需定期维修和防腐处理,永久密封技术和独特设计保证不漏水,良好的隔音和吸音效果,单节点至少可承受50kg以上的吊挂重量,最大内部自承载超过200吨,可直接吊装灯光、音响,无需附加装置。

  另外,在建造多功能体育场馆、溜冰场和各种配套商业设施及其它各种大型民用公共建筑工程中的应用也相当广泛。铝合金结构在建造游泳馆和溜冰场中可发挥其它材料不可比拟的优势。不同于其它体育馆场,在游泳馆中水气蒸发很严重,特别是池水中的消毒成分蒸发后会严重腐蚀馆内的其它金属材料,如果游泳馆采用钢结构,势必会影响整个场馆的稳定性。相反,铝合金结构耐腐蚀,可以很好地抵御水蒸气的侵蚀,保护场馆的结构不受损失,而且美观耐用。

  铝合金空间结构现代感强,施工便捷,在体育、演艺、环保等大跨度标志性建筑中应用前景广阔。铝合金作为“轻量化合金材料与结构部件”重点推行的新型金属材料,轻量化铝合金材料可以替代传统的钢材和木材及其它建材,是符合“节能环保型建材”要求,是未来绿色建筑的发展方向。

  铝合金结构挤压材早在航空航天、交通运输、汽车、动力能源、电子电器、机电制造等方面获得了广泛的应用。但在建筑工程方面的推广应用仅是近几十年的事,铝合金作为建筑和桥梁的结构材料,首先在意大利、西班牙、德国、法国、美国等工业发达国家使用,后来在日本、加拿大、英国等流行。目前,世界各主要工业发达国家都以铝代木,以铝代钢,广泛应用铝合金材料作为绿色建筑的模板、脚手架等建筑施工机械用材和工程结构用材。我国由于基础较差,经济实力较弱(铝材的成本大大高于钢材)所以起步较晚,但近年来,由于我国经济实力的加强,并已成为铝业大国,加之正处于工业化、城市化建设高潮,以及绿色概念的普及,大大促进了我国绿色建筑工程上以铝代木、以铝代钢的进程。目前,我国很多大城市的重要建筑物已广泛采用绿色建筑铝合金结构材料。

  上海通用金属结构工程有限公司和上海通正铝业工程金属有限公司在吸收国外技术的基础上,结合我国实际情况,转化开发了铝合金大跨度空间结构建筑的设计、制造和施工专有成套技术,该成套技术是结合轻量化合金的特点,采用超轻高强铝合金结构替代传统的钢结构。铝合金薄壳结构建筑的设计、制造和施工专有技术,主要在结构造型和节点设计、制造和施工方面体现了独特的特点,尤其在复杂空间曲面和大跨度结构方面具有很好的优势。该技术所涉及的铝合金薄壳结构设计和施工技术具有新颖性和先进性,铝合金薄壳结构建筑是一种新型的节能环保建筑,具有其它建材不可替代的优点,经济效益和社会效益明显。

  该公司先后采用该材料,完成了中国成都现代五项赛事中心游泳击剑馆、体育场、新闻中心铝网壳,武汉体育学院综合体育馆铝合金屋盖,世界非遗文化中心世纪舞标志塔外墙铝合金装饰网架工程等多项现代新型结构建筑工程的设计、加工和安装(EPC交钥匙工程)施工,满足了设计和规范要求,不仅取得了良好的经济效益和社会效益,更为重要的是铝合金包括结构技术在工程实践中得到了进一步的提高和改善。见图1-,4。

  5.小结

  5.1铝合金挤压材与其它建材相比,具有一系列的无可比拟的优异特性,是一种理想的绿色建筑结构材,符合“节能、环保型建材”要求,是未来绿色建筑的发展方向。

  5.2绿色建筑铝合金结构挤压材品种多、形状复杂、规格范围广、技术要求高,生产难度大,要求优化合金成分,设计制造各种特殊结构的优质模具,优化熔铸、挤压、热处理和精整才能大批量生产出优质的挤压结构材。可促进挤压加工技术的发展。

  5.3绿色建筑铝合金结构挤压材的产业化、批量生产和广泛的应用可促进我国绿色建筑业的发展,加速我国工业化和城市化的发展并提高其水平,确保我国国民经济高速持续发展,同时可拓展铝材的应用领域,促进铝加工工业的发展。

  参考文献

  1.刘静安,谢建新,大型铝合金型材挤压技术与工模具优化设计[M],北京:冶金工业出版社,2003.6

  2.刘静安,谢水生,铝合金材料应用与开发[M],北京:冶金工业出版社,2011.5

  3.董春明,铝构建未来—铝在绿色建筑中的优势,中国铝加工与铝市场通报,2012N02P12

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