【中國(guó)幕墻網(wǎng)】一、引言
易拆卸、可重新安裝使用的臨時(shí)性建筑在展覽會(huì)、人員接待、各類戶外活動(dòng)中廣泛使用。臨時(shí)性建筑除了安全、實(shí)用、美觀以外，為了便于安裝拆卸，應(yīng)盡可能減小結(jié)構(gòu)的自重，做到輕型高效。為此，可以采用兩種途徑。一種是使用高強(qiáng)度輕質(zhì)材料，例如高強(qiáng)度索、鋁合金材料等；另一種是受力合理的結(jié)構(gòu)體系，例如張拉結(jié)構(gòu)、薄膜結(jié)構(gòu)等。
本文介紹鋁合金為主體結(jié)構(gòu)材料、ETFE薄膜為屋面材料的可拆卸實(shí)驗(yàn)展示廳的設(shè)計(jì)與安裝。
鋁合金材料的自重約為鋼材的三分之一，具有很好的擠壓加工性能，加工精度高，可以擠壓形成復(fù)雜的截面。鋁合金材料耐腐蝕性能良好，并且具有很好的裝飾性，國(guó)內(nèi)大量用于幕墻結(jié)構(gòu)中，少量用于空間結(jié)構(gòu)、步行天橋中。鋁合金材料品種很多，大多數(shù)品種焊接性能差，因此鋁合金連接以螺栓連接為主，同時(shí)通過(guò)合理的截面設(shè)計(jì)和插件設(shè)計(jì)，實(shí)現(xiàn)易拆卸式連接（1）。
作為一種新型的建筑薄膜材料，ETFE薄膜已開始在我國(guó)使用。ETFE薄膜的最大特點(diǎn)是透光性能好，可見(jiàn)光透過(guò)率達(dá)到90%以上。ETFE薄膜的斷裂延伸率接近400%，但屈服應(yīng)力（15MPa左右）時(shí)的應(yīng)變只有約2%，可見(jiàn)在小于屈服應(yīng)力的正常工作應(yīng)力條件下，與織物類膜材相比ETFE薄膜不易被拉伸（2）。由于ETFE薄膜不易被拉伸的特點(diǎn)，實(shí)用中常用氣枕的形式，利用空氣壓力維持ETFE薄膜的張緊狀態(tài)。
ETFE氣枕結(jié)構(gòu)需要充氣控制系統(tǒng)，包括管路、送風(fēng)設(shè)備、電源系統(tǒng)、監(jiān)測(cè)與控制系統(tǒng)，以保證內(nèi)壓符合設(shè)計(jì)要求。同時(shí)氣枕結(jié)構(gòu)應(yīng)具有較好的氣密性能，并應(yīng)在局部漏氣時(shí)也能保證結(jié)構(gòu)的安全性。這些輔助設(shè)備價(jià)格昂貴、管理復(fù)雜，對(duì)結(jié)構(gòu)要求較高。為了克服這些缺點(diǎn)，本文嘗試采用彈性裝置代替空氣壓力的ETFE枕式結(jié)構(gòu)（3），利用被壓縮的彈簧的彈性回復(fù)力張緊膜面。
二、實(shí)驗(yàn)展示廳整體概要
實(shí)驗(yàn)展示廳用于展示、接待、休憩等臨時(shí)場(chǎng)所（圖1）。展示廳長(zhǎng)8米，寬4米，結(jié)構(gòu)總高3.3米。主體鋁合金梁柱結(jié)構(gòu)采用外徑80mm×80mm的方形截面（材料6063/T5），截面設(shè)計(jì)成便于連接安裝的形式，通過(guò)插入于截面內(nèi)的不銹鋼插件進(jìn)行節(jié)點(diǎn)的連接，柱下設(shè)鍍鋅鋼柱腳（圖2）；屋面分割為八個(gè)正方形單元，分別采用了氣枕式ETFE薄膜結(jié)構(gòu)和彈簧支撐枕式ETFE薄膜結(jié)構(gòu)（薄膜厚度200μm，日本旭硝子公司生產(chǎn)），以比較兩種體系的使用性能；柱間采用橫向布置的鋁合金欄桿作圍護(hù)結(jié)構(gòu)，展示廳內(nèi)鋪設(shè)木制地板。
整個(gè)結(jié)構(gòu)外形輕巧、美觀；結(jié)構(gòu)安裝簡(jiǎn)單、迅速，不需焊接，可多次拆裝、反復(fù)使用。
三、鋁合金結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)
（一）鋁合金構(gòu)件
可以擠壓成型是鋁合金在加工方面相對(duì)于鋼材最主要的優(yōu)點(diǎn)，也是其作為結(jié)構(gòu)材料的重要特征之一。擠壓成型可以生產(chǎn)出熱軋或焊接所不能得到的復(fù)雜截面的型材，獲得更加合理的截面形式。
展示廳的鋁合金梁柱即采用擠壓成型方法制作。梁柱截面四面開槽，方便了各構(gòu)件通過(guò)插件進(jìn)行連接（圖3）。由于結(jié)構(gòu)所需梁、柱構(gòu)件的數(shù)量較小，而為擠壓某種截面的鋁合金構(gòu)件所需模具的制作費(fèi)用相對(duì)較高，因此展示廳為避免大量開模造成的不經(jīng)濟(jì)，各構(gòu)件采用了相同的截面形式（圖4）。
（二）構(gòu)件連接
鋁合金材料的焊接工藝復(fù)雜，焊接熱影響區(qū)材料不能達(dá)到和母材等強(qiáng)度(4)。為克服鋁合金材料的焊接難題、簡(jiǎn)化結(jié)構(gòu)安裝工作，同時(shí)使得結(jié)構(gòu)能夠容易拆裝、反復(fù)使用，展示廳根據(jù)梁柱截面預(yù)留的槽孔設(shè)計(jì)了不同部位所需的各種不銹鋼插件，通過(guò)螺栓將結(jié)構(gòu)構(gòu)件連接固定（圖5）。
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