ETFE薄膜屋盖铝合金实验展示厅设计和安装.pdfVIP

第七届全国现代结构工程学术研讨会 ETFE薄膜屋盖铝合金实验展示厅设计与安装 吴明儿 王珏 张其林 张艳琪 (同济大学土木工程学院．h海20D092) (柯沃蠹腕结构(上悔)有磁公司，上海201612) 摘要：本文从介绍了铝合金、ETFE薄膜等新型建筑材料，对一可拆卸式ETFE薄膜屋盖铝台金实验展示厅的铝合金主体结 构、ET雕薄膜屋盖结构等的设计方法思路和安装过程进行了阐述，可为同娄结构的设计和施1=提供参考。论文采用的弹簧 支撑枕式结构的设计构思目的在于克服气枕结构需要充气控制系统的缺陷。是对枕式膜结梅设计的有益尝试。 关键词：铝台金，ETFE薄膜，气扰，弹簧支撑枕式结构．可拆卸 一、引言 易拆卸、可重新安装使用的临时性建筑在展览会、人员接待、各类户外活动中广泛使用。临时性建筑 除了安全、实用、美观以外，为了便于安装拆卸，应尽可能减小结构的自重，做到轻型高效。为此，可以 采用两种途径。一种是使用高强度轻质材料，例如高强度索、铝合金材料等；另一种是受力合理的结构体 系。例如张拉结构、薄膜结构等。 本文介绍铅合金为主体结构材料、ETFE薄膜为屋面材料的可拆卸实验展示厅的设计与安装。 铝合金材料的自重约为钢材的三分之一，具有很好的挤压加工性能，加工精度高，可以挤压形成复杂 的截面。铝合金材料耐腐蚀性能良好，并且具有很好的装饰性，国内大量用于幕墙结构中，少量用于空问 结构、步行天桥中。铝合金材料品种很多，大多数品种焊接性能差，因此铝合金连接以螺梓连接为主，同 时通过合理的截面设计和插件设计，实现易拆卸式连接“’。 作为～种新型的建筑薄膜材料，ETFE薄膜已开始在我国使用。ETFE薄膜的最大特点是透光性能好， 约2％，可见在小于屈服应力的正常工作应力条件下，与织物类膜材相比ETFE薄膜不易被拉伸。’。由于ETFE 薄膜不易被拉伸的特点，实用中常用气枕的形式，利用空气压力维持ETFE薄膜的张紧状态。 ETFE气枕结构需要充气控制系统，包括管路、送风设备、电源系统、监测与控制系统，以保证内压符 合设计要求。同时气枕结构应具有较好的气密性能，并应在局部漏气时也能保|正结构的安全性。这些辅助 设备价格昂贵、管理复杂，对结构要求较高。为了克服这些缺点，本文尝试采用弹性装置代替空气压力的 ETFE枕式结构“’．利用被压缩的弹簧的弹性回复力张紧膜面。 二、实验展示厅整体概要 实验展示厅用于展示、接待、休憩等临时场所(图1)。展示厅长8米，宽4米，结构总商3．3米。主 体铝合金粱柱结构采用外径80IⅢⅡ×80∞的方形截面(材料6063／T5)，截面设计成便于连接安装的形式， 通过插入于截面内的不锈铡插件进行节点的连接，柱下设镀锌钢址脚(图2)；屋面分割为八个正方形单元， 分别采用了气枕式ETFE薄膜结构和弹簧支撑枕式ETFE薄膜结构(溥膜厚度200¨m，日本旭硝子公司生产)， 以比较两种体系的使用性能；柱间采用横向布置的铝合金栏杆作围护结构，展示厅内铺垃木制地板。 工业建霄2007增刊 第七屑全国现代结构T程学术研讨会 整个结构外形轻巧、美观：结构安装简单、迅速，不需焊接，可多次拆装、反复使用。 图1展示厅三维效果图 图2展示厅铝合金主体结构布置图 三、铝合金结构设计 (一)铝台金构件 可以挤压成型是铝合金在加工方面相对于钢材最主要的优点，也是其作为结构材料的重要特征之一。 挤压成型可以生产出热轧或焊接所不能得到的复杂截面的型材，获得更加合理的截面形式。 图3梁柱截面 图4粱柱构件长度 展示厅的铝合金粱柱即采用挤压成型方法制作。梁柱截面四面开槽，方便了各构件通过插件进行连接 (图3)。由于结构所需梁、柱构件的数量较小，而为挤压某种截面的铝合金构件所需模具的制作费用相对 较高，因此展示厅为避免大量开模造成的不经济，各构件采用了相同的截面形式(图4)。 (二)构件连接 锚台金材料的焊接工艺复杂，焊接热影响区材料不能达到和母材等强度“’。为克服铝合金材料的焊接 难题、简化结构安装一[作，同时使得结构自}够容易拆装、反复使用，展示厅根据梁柱截面颁留的槽孔设计 了不同部位所需的各种不锈钢插件，通过螺拴将结构构件连接固定。