牛慧娟
郑州九冶三维化工机械有限公司河南郑州450001
摘要：铝合金装配式房屋在旅游景区房屋、移动屋、要求快速安装拆卸的、临时房屋等特定场合，具有明显推广优势，是今后建筑业发展的重要课题和研究方向。本文对铝合金装配式集成房屋单元顶部模块、底部模块、可拆式连接结构进行研究，并采用分析软件进行结构受力分析，从而对结构进行验证优化，为铝合金集成房屋市场推广提供技术支持。
关键词：铝合金装配房屋结构设计分析
1引言
铝合金装配式房屋由底板、顶板、立柱、墙板及门窗附件等工厂预制模块在工地装配而成，装配率高，安装速度快、耐腐蚀，具有优良的抗震性能。装配式房屋可拆装、可移动，不破坏土地，其现场工期，是传统建筑模式的10%~30%且铝合金重量轻、外形美观、可重复使用，回收残值高。因此铝合金装配式房屋在旅游景区房屋、移动屋、要求快速安装拆卸的、临时房屋等特定场合，具有明显推广优势，是今后建筑业发展的重要课题和研究方向。
本文对铝合金装配式集成房屋单元顶部模块、底部模块、可拆式连接结构、墙板的选材及墙板固定方式进行研究，并采用分析软件进行结构受力分析，从而对结构进行验证优化，为铝合金集成房屋市场推广提供技术支持。
2.结构设计
铝合金装配式房屋长5640mm，宽2980mm，高2900mm，主梁、立柱等主要受力构件采用6061-T6铝合金挤压型材，主梁、立柱、次梁、墙板之间均采用可拆式连接节点，6061-T6系列为铝、镁、硅合金，是一种热处理型的耐腐蚀性铝合金，强度、耐腐蚀性良好。檩条采用Q235B镀锌方管。
2.1顶部结构
顶部结构集成了顶部框架、屋面板、顶部保温层、吊顶、用电线路等结构。顶部框架结构由顶梁、顶角接件及次梁组成，之间通过螺栓连接；屋面板上设置了与角接件的水槽孔相连的U型水槽，结合顶角件底部的水管接头实现屋面排水，顶部结构角接件下端伸出插块，与立柱插接后利用多条螺栓快速连接；房屋前后顶梁采用高度差设计，使得屋顶形成前高后低的斜面，结合角接件的水槽孔使得排水顺畅，屋面板带排水功能且排水顺畅，无需另做防水处理，密封良好；集成顶部装修装饰及保温功能。
2.2底部结构
底部结构集成了底部框架、楼板、底部保温层等结构。底部框架由底梁、底角接件及檩条组成，底梁与底角件插块插接后采用螺栓固接。楼板通过自攻丝固定于檩条之上，保温层置于檩条下部采用瓦楞板包裹固定。底部结构角接件上端伸出插块，与立柱插接后利用多条螺栓快速连接。
3.受力分析
在应用过程中需要对房屋进行结构验证、受力分析及优化。本文采用有限元分析软件对单元房屋进行受力分析，受力分析过程如下。
3.1项目分析规划
根据相关的结构技术规范，本文在不考虑墙板、屋面板的蒙皮效应情况下，分析主体框架的受力情况。底部框架、顶部框架与立柱通过八个角件进行绑定约束组合成为一个整体，因角件与主梁、立柱的连接方式为插接加多条螺栓连接，因此本文将八个角接件简化，其与主梁、立柱的连接视为刚性结点，同理，檩条与主梁的连接也视为刚性结点。因此主体框架就可以采用焊件特征，将铝型材加入焊件型材库建立结构构件采用横梁单元进行分析，楼面板在实际使用中采用不可滑动的紧固螺钉与底部框架固定，因此将其包含在分析中，定义为壳体单元。模型见图1。
3.2边界条件设定
根据建筑结构荷载规范取单元房屋楼面均布活载荷200kg/m2，恒载荷为50kg/m2；夹具按照实际使用情况：框架底角件四个结点及底框中间两个结点固定。若为多层房间，房屋顶部四个角件结点分摊承受集中载荷。
3.3材料设定
框架结构主梁及立柱材质为铝型材6061-T6，6061-T6的屈服强度：275MPa，弹性模量：69000MPa，密度2700kg/m3；檩条为Q235B镀锌方管，Q235B材料屈服强度：235MPa，弹性模量：201000MPa，密度7800kg/m3。
3.4网格划分
将框架结构构件视为横梁，将楼板单元通过等距曲面定义为壳体，厚度20mm，进行网格划分。
3.5求解及结果分析
图1vonMises应力云图图2位移云图
图1为房屋框架应力云图，在楼面静荷载为0.5kN/m2，活荷载为2.0kN/m2情况下，由图可知，当在基本组合荷载情况下，即荷载为2.5kN/m2时，最大应力为84.76Mpa，梁关键部位应力均未屈服，处于线弹性阶段，具有一定的储备。
图2为底框梁跨中荷载-位移图，当荷载2.5kN/m2时，跨中位移为6.223mm，为底框梁长度的1/906，小于《钢结构设计规范》中对挠度1/500的规定限值。
4.结论
铝合金装配式房屋是一种资源节约型和环境友好型的绿色制造技术，与建筑工业化和绿色建筑的理念较为契合，符合建筑工业化成套技术的要求，可以实现产品全生命周期的绿色循环制造，同时有利于加强和改善施工人员办公、居住安全性。因此在当前的环境下，推广这种新型建筑产品无疑具有重要意义。
5.参考文献
[1]杨大雍.拆装式箱型房屋结构受力性能研究[D].硕士论文，郑州：郑州大学，2017；
[2]GB50017-2003钢结构设计规范[S]；
[3]GB50009-2012建筑结构荷载规范[S]。