铝合金构件及其连接节点的应用技术研究

摘要

相对于传统的钢和混凝土来说，铝合金是一种新型的建筑材料。其显著的优点是自重轻、比强度高。目前陶内铝合金设计规范比较滞后，这与铝合金在土木工程领域中的广泛应用很不协调，需要进行系统的理论与试验研究，推动铝合金结构的应用和发展。本文主要介绍作者多年来在铝合金构件及其连接节点领域完成的研究，包括以下内容：(1)铝合金结构特点及应用。铝合金结构具有一些钢结构所不能比拟的优势，常见的铝合金结构形式有铝合金桥梁、大跨度铝合金屋盖、铝合金网壳及网架、玻璃幕墙铝合金支撑体系等。(2)铝合金受弯构件整体稳定性理论与试验研究。对铝合金受弯构件进行有限元分析，修正钢结构设计规范中受弯构件整体稳定系数，应用于铝合金梁；通过承受纯弯荷载的铝合金梁整体稳定性试验研究，揭示了影响其整体稳定性的因素，验证了提出的设计方法。(3)铝合金构件螺栓连接节点抗拉和抗剪的承载性能。对铝合金构件普通螺栓连接抗拉和抗剪的承载性能进行有限元分析，提出了相应的计算方法与设计公式。(4)铝合金桥面板静动力承载性能及耐久性试验研究。天津海河蚌埠桥采用了铝合金桥面板，进行桥面板的静力承载性能试验、冲击试验和疲劳试验，保证其安全性和耐久性。(5)铸铝节点在空间结构中的试验研究与有限元分析。通过试验研究与非线性有限元分析表明，在正常使用荷载作用下，空间结构中的铸铝节点具有足够的强度和刚度，相对于传统的空间节点而占具有较明显的优越性。(6)铸铝支承件承载性能及其在点支式玻璃建筑中的应用研究。通过铸钒支承件承载性能试验研究，与弹塑性有限元分析对比，验证有限元模型的可靠性；基于弹性有限元分析，提出了简化设计公式。本文介绍了铝合金构件及其连接节点的研究和应用现状，根据钢规和弹性理论总结了相关的设计方法，为铝合金结构设计和相关规范的修订提供理论与试验依据，提出了铝合金结构需要研究和解决的问题。