低层铝合金框架结构的工程应用与研究进展.pdf

文章编号：1000-4750(2023)Suppl-0046-10低层铝合金框架结构的工程应用与研究进展支新航1，王元清1，张颖1，李贝贝1，王中兴2，欧阳元文3(1.清华大学土木工程安全与耐久教育部重点实验室，北京100084；2.天津大学建筑工程学院，天津300350；3.上海通正铝结构建设科技有限公司，上海200012)摘要：铝合金材料具有轻质、高强、耐腐蚀等优点，已广泛应用于建筑结构。而我国铝合金框架结构的应用尚处于起步阶段。为推动铝合金框架结构的应用发展，铝合金梁柱连接节点与结构体系的抗震研究有待进一步开展。该文调研了铝合金框架结构的工程应用实例，综述了铝合金梁柱节点与框架结构的研究现状，对一个原型框架开展了弹塑性推覆分析与动力时程分析，评估了其抗震性能。该文可为进一步开展铝合金框架结构的相关研究、设计与应用实践提供参考。关键词：铝合金；框架结构；梁柱节点；工程应用；文献综述中图分类号：TU395文献标志码：Adoi:10.6052/j.issn.1000-4750.2022.05.S040ENGINEERINGAPPLICATIONSANDRESEARCHPROGRESSOFLOW-RISEALUMINUMALLOYFRAMESZHIXin-hang1,WANGYuan-qing1,ZHANGYing1,LIBei-bei1,WANGZhong-xing2,OUYANGYuan-wen3(1.KeyLaboratoryofCivilEngineeringSafetyandDurabilityofChinaMinistryofEducation,TsinghuaUniversity,Beijing100084,China;2.SchoolofCivilEngineering,TianjinUniversity,Tianjin300350,China;3.ShanghaiTongzhengAluminumStructureConstruction&TechnologyCo.,LTD,Shanghai200012,China)Abstract:Aluminumalloyshavebeenwidelyusedinstructuralengineeringbyvirtueoflightweight,highstrengthandgoodcorrosionresistance,whiletheirapplicationsinframesarelimited.Inordertopromotetheapplication and development of aluminum alloy frames,researches are needed on the seismic behavior ofaluminumalloybeam-to-columnjointsandframes.Thusly,engineeringapplicationsandresearchesonaluminumalloybeam-to-columnjointsandframesarereviewed.Elastoplasticpushoverandtime-historyanalysesonanaluminumalloyframearecarriedouttoevaluateitsseismicperformance.Areferenceisthuslyprovidedforthefurtherresearch,design,andapplicationofaluminumalloyframes.Keywords:aluminumalloys;frames;beam-to-columnjoints;engineeringapplication;researchreview铝合金材料具有轻质高强、耐腐蚀、可循环利用、外表美观等系列优点1，20 世纪 50 年代左右，铝合金材料开始被逐步应用于建筑结构之中2，截至 2006 年，世界上就已建成约 6000 座铝合金空间结构3。据统计，目前全球约 1/4 的铝合金产量用在了建筑领域，进一步表明铝合金材料在建筑结构领域的广泛应用与广阔前景。自 1995 年来，铝合金材料冶炼工艺的进步减少了 75%以上的能源需求，减少了近 40%的碳排放量4，同时，得益于优越的耐腐蚀性能，结构用铝合金几乎可以被 100%回收再利用，是一种“绿色”的金属材料。在我国实现“双碳目标”的基本国策收稿日期：2022-05-27；修改日期：2023-01-16基金项目：国家自然科学基金项目(51878377，52178146)通讯作者：张颖(1996)，女，河北人，博士生，主要从事铝合金结构研究(E-mail:).作者简介：支新航(1998)，男，四川人，博士生，主要从事铝合金结构研究(E-mail:);王元清(1963)，男，安徽人，教授，博士，主要从事结构工程研究(E-mail:wang-);李贝贝(1992)，男，安徽人，博士，主要从事结构工程研究(E-mail:LBBHFUT);王中兴(1992)，男，辽宁人，副研究员，博士，主要从事结构工程研究(E-mail:zhongxing_);欧阳元文(1977)，男，上海人，教授级高工，硕士，主要从事铝合金结构设计与施工等研究(E-mail:oyywtal-).第40卷增刊Vol.40Suppl工程力学2023 年 6月June2023ENGINEERINGMECHANICS46下，铝合金的应用在降低建筑业碳排放量方面具有重要意义。铝合金在以下的结构工程中具有竞争优势5：1)大跨空间结构6；2)处于腐蚀或潮湿环境中的结构，如近海工程等；3)偏远地区结构；4)可移动或需快速装配的结构。目前铝合金在在空间网壳结构中的应用最为广泛，如现代五项击剑游泳馆7、佛顶宫8、G60 科创云廊9等。近年来，随着建筑装配效益的日益凸显和国人对建筑品质需求不断提升，将铝合金推广应用于更为普遍使用、量大面广的低层和多层框架结构中具有重大意义。如低多层装配式铝合金办公楼、住宅楼、景点建筑、模块化集成建筑、可拆卸异地重建用房等。同时，铝合金适合快速拼装和运输，可用于有快速施工要求的框架结构中，在抢险救灾、突发性公共卫生事件、国防军事等特殊场景中发挥独特优势。广东铝遊家科技有限公司自 2012 年创立以来就一直致力于推进铝合金住宅、铝合金移动屋的应用，其开发的模块化铝合金移动屋在广州、湖南、云南等地已有多个工程应用实例。2019 年，铝遊家科技有限公司还参与编制行业规范装配式铝合金低层房屋及移动屋10，推动了铝合金低层房屋工程应用的进一步发展。目前关于铝合金框架结构的工程应用尚处于起步阶段，相关的基础研究还十分有限，亟待深入系统地开展。本文从铝合金框架的工程应用实例、铝合金梁柱节点以及框架体系的研究现状三方面调研了铝合金框架结构的研究进展，并对一个铝合金框架开展了算例分析，为铝合金框架结构的科学研究与工程应用提供参考。1铝合金框架的工程应用实例2000 年，ToyoIto 和 MasatoAraya 设计建成了日本第一个 2 层全铝合金结构住宅11，如图 1所示。框架梁采用挤压中空 H 形截面，框架柱采用十字形截面外套方形套筒增加柱子的承载力与刚度，梁柱节点通过全螺栓连接。柱间设置了拉索柔性支撑以增加框架结构抗侧刚度。事实上，在建造这座住宅的时候，铝合金还没有被日本建筑结构设计规范正式接受，2 年后，日本国土交通部发表通告允许了全铝合金结构的使用。2005 年，日本建筑师 YasuhiroYamashita 设计了一座单层铝合金住宅，整个铝合金框架住宅建在一个钢筋混凝土平台上，如图 2 所示。梁柱构件统一采用 70mm210mm 挤压型材，通过螺栓与预应力索进行拼装。这也是全世界范围内首次将预应力技术应用到铝合金框架结构中。图1日本第一个两层全铝合金框架结构住宅Fig.1Thefirsttwo-storyaluminumalloyframeinJapan图2日本某单层铝合金框架结构住宅Fig.2AsinglestoryaluminumalloyframeinJapan希腊于 2005 年建成欧洲第一个铝合金框架住宅12，如图 3 所示。该框架结构共两层，除柱间交叉支撑采用钢材，其他结构均使用 6082-T6 铝合金。框架柱采用异性截面，框架梁采用桁架结构，梁柱通过螺栓和扣件拼装形成节点。整个框架结构采用全螺栓连接，为满足高烈度抗震设防要求，在两个方向上均设置了多道刚性支撑。(a)结构施工现场(b)梁柱节点细节图3希腊某两层铝合金框架结构Fig.3Atwo-storyaluminumalloyframeinGreece2006 年，KieranTimberlake 建筑设计公司在美国马里兰州设计建造了一座 3 层铝合金框架住宅，如图 4(a)所示。底层为木结构架空层，在现场施工完成；二、三层为铝合金框架结构，梁柱通过螺栓与连接件拼接，节点如图 4(b)所示。为增加框架抗侧刚度，还布置了几道柔性支撑。二、三层在工厂完成 70%预制后运输至现场完成最后拼装。工程力学47(a)建筑外观(b)梁柱节点 图4美国某三层铝合金框架结构住宅Fig.4AthreestoryaluminumalloyframeinAmerica2008 年，同样由 KieranTimberlake 建筑设计公司于美国纽约设计建成了一座 5 层铝合金框架住宅13，并作为展品参与纽约现代艺术博物馆关于装配式建筑主题的展览，如图 5(a)所示。整个框架结构采用全螺栓连接，装配率 100%，梁和柱均采用异性截面铝合金型材，通过定制的连接件与螺栓拼装形成节点，如图 5(b)所示。每层框架在工厂完成 80%的拼装，然后由卡车运往现场完成上下层之间的拼接，仅耗时 6 天便完成整个框架的拼装。展览结束后，框架在 2 天时间内被全部拆卸，构件被 100%回收。同年，该铝合金框架结构凭借其独特的建筑美感以及全装配可拆卸的绿色理念获得了美国建筑师协会费城分会金奖。2铝合金梁柱节点研究现状梁柱节点是框架结构中的关键部位，一旦发生破坏很可能引起结构的倒塌。表 1 汇总了目前国内外有关铝合金梁柱节点的研究。MATUSIAK14通过系列单调拉伸试验对铝合金焊接梁柱节点开展了试验研究，但是节点的梁构件只有翼缘板部分，并非真正意义上的梁柱节点。此后，WANG 等15、BRANDO 等16对MATUSIAK的节点试验进行了数值模拟，提出了几种精细化模拟焊接铝合金结构的方法，如考虑 6061-T6 铝合金材料的非各向同性塑性行为、变厚度的壳单元的使用等。并通过大量参数分析，基于 EC3 提出了适用于焊接铝合金梁柱节点的柱腹板的抗拉强度的计算公式。DEMATTEIS 和 BRANDO17以端板连接的梁柱节点为例，对“组件分析法”进行了讨论，并综述了现有关于铝合金梁柱节点“组件”的研究现状，总结提出了为完善铝合金结构“组件分析法”应继续开展的研究方向。HRI等18对焊接 6082-T6 铝合金梁柱节点开展了有限元分析，基于节点弯矩-转角曲线研究了焊接以及是否有柱加劲肋对节点受力性能的影响。(a)建筑外观(b)梁柱节点图5美国某五层铝合金框架结构住宅Fig.5AfivestoryaluminumalloyframeinAmerica表1铝合金梁柱节点研究汇总Table1Summaryofresearchonthealuminumalloybeam-to-columnjoints年份学者研究方法铝合金牌号节点连接形式梁柱截面1999MATUSIAK14试验研究6082-T6焊接柱：工形截面；梁：翼缘板2007WANG等15数值模拟6082-T6焊接柱：工形截面；梁：翼缘板2015BRANDO等16数值模拟6082-T6焊接柱：工形截面；梁：翼缘板2015蒋首超和张锦骁19试验研究6061-T5/T6焊接箱形截面2016DEMATTEIS和BRANDO17文献综述2018宁秋君20试验研究+数值模拟6061-T6焊接箱形截面2019黄娟娟21试验研究+数值模拟6061-T4/T6焊接工形截面2020HRI等18数值模拟6082-T6焊接工形截面2020朱熙22试验研究+数值模拟焊接箱形截面2020王中兴23试验研究+数值模拟6061-T6环槽铆钉连接工形截面2020廖仁生24试验研究+数值模拟6061-T6高强螺栓连接工形截面2021陈培旭25试验研究+数值模拟6061-T6高强螺栓连接工形截面2021高亚琳26试验研究+数值模拟6061-T6焊接工形截面2021李成华等27数值模拟6061-T6焊接柱：箱形截面；梁：工形截面48工程力学蒋首超和张锦骁19对 FRP(纤维增强复合材料)加强的铝合金焊接梁柱节点性能开展了试验研究。试验对比了 4 种不同 FRP 加强构造对梁柱节点极限承载力与刚度的影响，结果表明，FRP 对铝合金焊接梁柱节点的承载力的提高效果并不明显，受 FRP 的粘贴质量直接影响；受压翼缘粘贴FRP 能够有效降低母材的应力水平。宁秋君20对6061-T6 铝合金母材与焊接接头以及箱形全焊接梁柱节点开展了试验研究，所有试验节点均在焊缝处破坏；并开展了数值模拟分析，考察了竖向与水平肋板对节点的加固效果。黄娟娟21对铝合金全焊接连接梁柱节点的滞回性能开展了试验研究。试验结果表明，焊接区域与焊接热影响区内的材料强度发生大幅度折减，所有节点试件均发生梁下翼缘与柱连接处的焊缝断裂破坏。此外，黄娟娟还开展了有限元参数分析并提出了简化弯矩-转角滞回曲线模型。朱熙22对 4 个铝合金全焊接梁柱节点开展了循环加载的试验研究，其研究重点放在了节点的阻尼比与耗能性能方面。同时，基于试验结果开展了数值模拟，对不同截面类型与截面尺寸开展了参数分析，进一步探究了各参数对节点阻尼比的影响。王中兴23对环槽铆钉连接的铝合金梁柱节点开展了系统的试验研究与数值分析，包括新型紧固件环槽铆钉的连接机理、铝合金 T 型件的受力性能、环槽铆钉连接的铝合金梁柱节点的单调与滞回承载性能，如图 6所示。基于试验以及大量参数分析结果，结合“组件法”提出了该类节点的设计方法。廖仁生24与陈培旭25对铝合金全螺栓连接梁柱节点的受力性能开展了试验与数值分析，如图 7 所示。试验探究了轴压比、连接件材料(铝合金与不锈钢)、连接件构造形式以及柱间是否设置加劲肋对节点受力性能的影响。通过有限元参数分析，提出了此类节点的弯矩-转角曲线简化模型。高亚琳26对铝合金材料开展了疲劳试验研究，然后通过数值模拟对全焊接铝合金梁柱节点的疲劳性能，包括疲劳裂纹萌生与扩展以及疲劳寿命等开展了研究，结合疲劳试验获得的 S-N 曲线得到了较为准确的评估节点整体疲劳寿命的方法。李成华等27通过数值模拟，研究了焊接残余应力对铝合金梁柱节点抗震性能的影响。有限元模型中采用热力耦合方式对焊缝进行模拟，节点构造包括盖板加强型、(箱形)柱中有隔板及无隔板普通型三种形式。结果表明：焊接残余应力会使节点的延性与耗能能力略有降低，但是影响较小。图6环槽铆钉连接梁柱节点23Fig.6Swage-lockingpinnedbeam-to-columnjoints23图7高强螺栓连接梁柱节点25Fig.7Highstrengthboltedbeam-to-columnjoints25解决梁柱节点连接问题，是推进铝合金框架结构“落地”的关键。总体而言，目前关于铝合金梁柱节点的研究多数为全焊接节点，然而试验结果表明铝合金全焊接节点的承载力与延性等各项力学性能均难以满足规范设计的要求。近些年的研究开始着眼于紧固件连接的节点形式，并得到了不错的研究成果，初步表明环槽铆钉是一种力学性能优良，适用于铝合金梁柱节点的新型紧固件。3铝合金框架结构研究现状2005 年，SPYRAKOS 和 ERMOPOULOS 对文献 12 中的两层铝合金框架进行了结构分析，基于 EC3 和 EC9 分别从构件、节点以及框架柱抗震加强开展了设计分析，并如图 8 所示利用有限元软件对铝合金异性柱与连接板组成的特殊节点开展了精细化数值模拟，从而提出了 4 种在高设防烈度下加强铝合金异形柱承载力的措施。2006 年，西安建筑科技大学与长安大学受解放军总后勤部建筑工程研究所委托，对一种轻型铝合金活动房屋开展了一系列试验研究2831，包工程力学49括在雪荷载和风荷载下的结构足尺加载试验、梁柱节点与柱脚节点试验，如图 9 所示；同时也进行了系列的数值模拟研究3234，包括考虑结构初始缺陷的有限元分析、结构在地震作用与爆炸荷载作用下的动力响应分析。xyz图8异性截面柱与连接件的网格划分12Fig.8Meshofthespecial-shapedcolumnandconnection12(a)轻型铝合金活动房屋(b)结构足尺试验图9轻型铝合金活动房屋足尺试验31Fig.9Full-scaletestsonthelightmovingaluminumalloyhouse312016 年，MEIMAND 等35通过建立多尺度有限元模型，从振型分析、静力推覆分析及增量动力分析(IDA)三方面对比了在相同设计条件下的单层-三跨钢框架与铝合金框架的抗震性能。结果表明，在结构反应调整系数R=3.0 下，铝合金框架的倒塌储备系数 CMR 能够满足规范 FEMAP69536的要求。2017 年，TAN 等37通过ABAQUS对一个 2 跨-5 层铝合金框架开展了二阶弹塑性分析，对比了在不同的二阶效应系数下，采用二阶弹性和二阶弹塑性分析结果的比值。同时也对比了规范的近似二阶分析方法和有限元二阶弹塑性分析，结果表明当考虑铝合金的塑性行为时，规范的近似二阶分析方法偏于不安全，应予以修正。2018 年，刘翔38对集成式铝合金结构房屋进行了足尺试验研究，包括梁与墙板的变形性能以及结构抗风压性能试验，如图 10 所示。利用ABAQUS 对采用螺栓与扣件连接的梁柱节点开展了数值分析，得到了节点的初始转动刚度。研究成果应用于装配式铝合金低层房屋及移动屋(JG/T5702019)10的编制，该行业标准标准自2020 年 6 月开始实施，规定了装配式铝合金低层房屋及移动屋的一般要求、试验方法、检验规则等。图10集成式铝合金结构房屋足尺试验38Fig.10Full-scaletestsoftheintegratedaluminumalloyhousing382022 年，WANG 等39基于文献 23 中的环槽铆钉连接的铝合金梁柱节点循环加载试验，标定了该类半刚性节点的简化弯矩-转角曲线，采用OpenSees 有限元软件分析了一个三跨-两层铝合金框架在不同地震输入下的结构响应，包括层间位移、节点转角以及框架柱的压弯内力响应。计算结果表明，框架在各地震动输入下均满足规范的安全需求。综上可知，目前关于铝合金框架结构体系层面的研究都是采用数值模拟的研究手段，缺乏多层铝合金框架结构体系的基础试验数据为工程应用提供重要参考以及为数值模型提供准确的验证。仅有的铝合金框架结构足尺试验均为单层铝合金房屋，其梁柱构件均为小尺寸薄壁截面，承载力小，应用范围十分有限，并非真正意义上的铝合金框架结构。4铝合金框架结构算例分析为弥补国内外铝合金框架结构抗震性能研究的空白，推进铝合金框架结构的实际工程应用，笔者所在团队目前正在开展不锈钢环槽铆钉连接的足尺铝合金框架抗震性能试验研究。结合实际工程背景，设计了一个 3 层 3 跨原型框架结构，层高 3.0m，跨度和开间均为 6.0m，如图 11 所示。原型框架参考现行国家标准铝合金结构设计规范(GB504292007)40进行设计，地震作用按照我国建筑抗震设计规范(GB500112010)41确定，抗震设计条件为 7 度(0.1g)设防，II 类场地，设计地震分组为第一组。各层的楼面及屋面的恒荷载和活荷载的标准值分别取 6kN/m2和2kN/m2。在进行地震组合下构件强度验算和稳定性验算时，构件的承载力抗震调整系数分别取为50工程力学0.75 和 0.80。梁柱构件均采用工字形截面，由于在实际结构中楼板对梁有侧向约束作用，框架梁仅进行强度验算，框架柱按照规范要求验算其强度和稳定性。此外，荷载标准组合下梁的挠度不应超过 L/400，小震作用下框架最大层间位移角不应大于 H/250，其中 L 和 H 分别为梁的跨度和楼层高度。经试设计，梁与柱采用 6061-T6 铝合金挤压工字形构件，截面尺寸分别为300mm240mm10mm12mm 和360mm300mm12mm14mm。6000BA1234567CD6000600066000=36 000图11原型框架平面布置图/mmFig.11Planviewofprototypestructure4.1弹塑性静力推覆分析原型框架平面布置规则，取中间一榀平面框架进行弹塑性静力推覆分析，如图 12 所示。侧向力分布模式采用倒三角分布。采用 OpenSees 有限元 程 序 进 行 计 算，梁 柱 材 料 本 构 模 型 选 用RambergOsgoodSteel，单元类型选用基于刚度的纤维梁柱单元，柱脚固接。参考笔者所在团队已完成的节点试验，梁柱节点刚度介于刚接与铰接之间，因此有限元模型中需考虑节点半刚性。如图 13 所示，在 OpenSees 中通过设置 0 长度单元模拟节点半刚性，0 长度单元仅存在 1 个转动自由度，其弯矩-转角关系如图 14 所示。基底剪力-顶点位移角曲线如图 15 所示。由于节点极限弯矩小于梁的屈服弯矩，梁始终处于弹性状态，主要考察推覆过程中各节点与柱端的变形与应力发展。参考已完成的节点试验结果，规定节点转角达到 0.1rad 时节点屈服。各节点与柱端屈服顺序如图 16 所示。当顶点位移角 RDR 达到 0.6%时，第一、二层部分左节点首先进入屈服，随后，第三层左节点，第二、三层右节点，第一层右节点相继屈服。所有节点屈服后，顶点位移角达到 4.2%时，四个柱脚截面边缘纤维达到屈服。300030003000600060006000侧向力图12平面框架/mmFig.12Planeframe0长度单元图13半刚性节点Fig.13Semi-rigidjoints0.000.020.040.060.080.100306090120150180(0.075,121.8)(0.044,148.1)(0.024,118.8)弯矩/(kNm)转角/rad(0.009,64.9)图14节点弯矩-转角曲线Fig.14Moment-rotationcurveofthebeam-to-columnjoint02468100100200300400500600700基底剪力/kN顶点位移角/(%)0.6%2.8%4.2%部分节点进入屈服所有节点屈服柱脚屈服图15基底剪力-顶点位移角曲线Fig.15Baseshear-roofdriftcurve工程力学514.2弹塑性动力时程分析按照 FEMAP69536的推荐，遵循平均地震影响系数曲线与建筑抗震设计规范(GB500112016)41规定的地震影响系数曲线在 0.2T11.5T1(T1为结构自振周期)范围内相符的原则，一共选取了 16 条地震波，如表 2 所示，其中 PGA 为地震波的峰值加速度。所选地震波的平均地震影响系数曲线与规范的对比如图 17 所示，二者在0.2T11.5T1范围内基本一致。012340.00.51.01.5所选地震波反应谱规范反应谱平均反应谱T1=1.73 s1.5T10.2T1地震影响系数/g周期/s图17所选地震波的反应谱曲线Fig.17Responsespectraofselectedgroundmotions时程分析采用 Rayleigh 阻尼，大小为 0.02，提取各层在小震、中震和大震下的最大层间位移角，如图 18 所示。实线为不同地震波下的最大层间位移角的平均值。三种震级下，最大层间位移角均出现在顶层，底层位移角最小。小震下各层最大层间位移角均小于 1/250，大震下各层最大层间位移角小于 1/50，满足现有规范下“小震可修”“大震不倒”的要求。1230.00.20.40.60.8均值#16#15#14#13#12#11#10#9#8#7#6#5#4#3#2#1最大层间位移角/(%)最大层间位移角/(%)最大层间位移角/(%)楼层1/250(a)小震1230.00.40.81.21.62.0楼层(b)中震楼层(c)大震均值#16#15#14#13#12#11#10#9#8#7#6#5#4#3#2#1均值(a)RDR=0.6%(b)RDR=1.4%(c)RDR=2.5%右节点屈服柱截面边缘纤维屈服左节点屈服(d)RDR=2.8%(e)RDR=4.2%图16各节点与柱脚屈服过程Fig.16Yieldingdevelopmentofjointsandcolumnbases表2所选地震波信息Table2Informationoftheselectedgroundmotions地震波序号发生地年份/年记录站成分PGA/g1SanFernando1971 LA-HollywoodStorSFERN/PEL1800.1742Friuli,Italy1976TolmezzoFRIULI/A-TMZ0000.3513ImperialValley 1979DeltaIMPVALL/H-DLT2620.2384ImperialValley 1979ElCentroArray#11IMPVALL/H-E111400.3645SuperstitionHills 1987ElCentroImp.Co.SUPERST/B-ICC0000.3586LomaPrieta1989CapitolaLOMAP/CAP0000.5297CapeMendocino 1992RioDellOverpassCAPEMEND/RIO2700.3858Landers1992CoolwaterLANDERS/CLW-TR0.4179Northridge1994 CanyonCountry-WLCNORTHR/LOS0000.41010Kobe,Japan1995Nishi-AkashiKOBE/NIS0900.50311Kobe,Japan1995Shin-OsakaKOBE/SHI0000.24312Kocaeli,Turkey 1999ArcelikKOCAELI/ARC0000.21913Kocaeli,Turkey 1999DuzceKOCAELI/DZC1800.31214Chi-Chi,China 1999TCU045CHICHI/TCU045-N0.50715Duzce,Turkey1999BoluDUZCE/BOL0000.72816Manjil,Iran1990AbbarMANJIL/ABBAR-T0.49752工程力学均值最大层间位移角/(%)最大层间位移角/(%)最大层间位移角/(%)楼层1/250(a)小震楼层(b)中震12301234楼层(c)大震均值均值#16#15#14#13#12#11#10#9#8#7#6#5#4#3#2#1图18最大层间位移角分布Fig.18Maximuminter-storydriftresponses5结论及展望本文调研了铝合金框架结构的工程应用实例，综述了铝合金梁柱节点与框架结构的研究现状，总结了现有研究的不足，最后对一个原型框架开展了弹塑性推覆分析与动力时程分析，主要得到如下结论：(1)铝合金在建筑结构中的应用主要集中在大跨空间结构，框架结构的工程应用实例十分有限，尚处于探索起步阶段。目前已有的铝合金框架结构主要用于低层住宅，梁柱节点采用全螺栓连接。(2)相较于焊接，环槽铆钉连接的铝合金梁柱节点力学性能更加优良，但目前仅有少数学者研究了环槽铆钉抗剪连接性能以及相应梁柱节点承载性能。对环槽铆钉连接的铝合金梁柱节点抗震性能试验、数值模拟、参数分析的研究还很不充分，尚未明确节点承载力和转动刚度计算方法。(3)目前关于铝合金框架结构层面的研究都是采用数值模拟的研究手段，仅有的铝合金框架结构足尺试验均为单层铝合金房屋，缺乏多层铝合金框架结构体系的基础试验数据，为工程应用提供重要参考以及为数值模型提供准确的验证。(4)对一原型铝合金框架开展了弹塑性推覆分析，得到了结构的基底剪力-顶点位移角曲线，节点在顶点位移角达到 0.6%时开始进入屈服，柱脚截面在所有节点屈服，顶点位移角达到 4.2%时进入屈服。动力时程分析结果表明，所设计的框架在多遇地震与罕遇地震下的最大层间位移角能够满足现有规范要求。参考文献：王誉瑾,钱宏亮,范峰.结构用铝合金6082-T6材料本构关系及力学参数试验研究J.工程力学,2013,30(增刊1):309313,319.WANGYujin,QIANHongliang,FANFeng.Experimental study on stress-strain relationship andmechanical properties of aluminum alloy 6082-T6J.EngineeringMechanics,2013,30(Suppl1):309313,319.(inChinese)1支新航,王元清,范圣刚,等.高强度铝合金的工程应用及其稳定性研究进展C/中国钢结构协会结构稳定与疲劳分会第17届(ISSF2021)学术交流会暨教学研讨会论文集.北京:工业建筑杂志社,2021:358361.ZHIXinhang,WANGYuanqing,FANShenggang,etal.Engineeringapplicationandstabilityresearchprogressofhigh strength aluminum alloy C/Proceedings of the17thColloquiumofInstituteofStructuralStabilityandFatigue,ChinaSteelConstructionSociety(ISSF2021).Beijing:IndustrialArchitectureMagazine,2021:358361.(inChinese)2沈祖炎,郭小农,李元齐.铝合金结构研究现状简述J.建筑结构学报,2007,28(6):100109.SHENZuyan,GUOXiaonong,LIYuanqi.State-of-the-artsofresearchonaluminumalloystructuresJ.Journalof Building Structures,2007,28(6):100 109.(inChinese)3GEORGANTZIAE,GKANTOUM,KAMARISGS,etal.Aluminium alloys as structural 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