1、研 究 设 计 装备机械 收稿时间：第一作者简介：张宗铄（），男，本科，助理工程师，主要从事铝合金产品开发工作断桥铝合金阳光房的结构设计与仿真分析 张宗铄 陈亮 吕洪昌 刘占宇 郑雅如 沈亚超辽宁忠旺集团有限公司辽宁辽阳 摘要：针对目前市场上钢制阳光房使用寿命短、保温隔热性能差的问题，设计了断桥铝合金阳光房。计算了设计参数，确定了材料，进而进行了结构设计。设置荷载组合工况，包括自重、风荷载、雪荷载，对断桥铝合金阳光房进行仿真分析，得到应力云图和位移云图，确认符合相关标准要求。断桥铝合金阳光房具有使用寿命长、节能降耗、绿色环保等优点，回收残值大，与传统钢质阳光房相比具有较强的市场竞争力。：，关键
2、词：铝合金；阳光房；结构；设计；仿真分析 ：；中图分类号：文献标志码：文章编号：（）阳光房概述阳光房也称为玻璃房，是主要采用玻璃与金属框架搭建的全透明非传统建筑，可以达到使用户享受阳光，亲近自然的目的。阳光房是国内外追求自然、时尚的人士所推崇的建筑，可以根据场所使用需求及个人爱好进行设计和建造，应用于户外餐厅、花园、别墅、商业展厅等多种场合。目前，国内阳光房多采用纯钢结构，强度高，但易腐蚀，使用寿命短，并且冬冷夏热，需要耗费大量能源以保证用户在房内的舒适性。现代社会能源需求日益紧张，建筑节能是国家对建筑行业提出的迫切要求。断桥铝合金型材结构 研 究 设 计装备机械 具有优异的保温隔热性能，可以
3、实现节能降耗的目的。铝合金质量轻，强度高，耐腐蚀，可塑性强，铝合金制品已在生活中随处可见，并在航空航天、交通运输、建筑、机电等领域广泛应用。随着社会进步和人们对生活品质的追求，铝合金阳光房已受到人们的青睐，不仅高端大气，而且容易安装。笔者对断桥铝合金阳光房进行结构设计，并进行仿真分析。设计参数所设计的断桥铝合金阳光房建筑尺寸为 ，为双坡屋面 倾斜角设计。框架主体采用断桥铝合金结构，配合中空玻璃，以达到保温隔热、节能降耗的目的。根据建筑结构载荷规范及铝合金结构设计规范相关要求，结构设计时需确认恒荷载、活荷载参数信息，活荷载包括风荷载、雪荷载。断桥铝合金阳光房整体结构如图所示。图 断桥铝合金阳光房
4、整体结构对雪荷载进行计算，雪荷载标准值 为：（）式中：为屋面积雪分布因数；为基本雪压。根据 建筑结构荷载规范，采用双坡屋面结构，为 。以沈阳地区 来最大值为参考，取 。计算得 为 。对风荷载进行计算，风荷载标准值 为：（）式中：为高度 处的风振因数，对于低于 的建筑，可不考虑风振影响；为风荷载体型因数；为风压高度变化因数；为基本风压。应根据地面粗糙度确定，此处选择 类，指有密集建筑群的城市市区，取 。采用封闭式双坡屋面结构，取 。以沈阳地区 来最大值为参考，取 。计算得 为 。材料结合设计参数和市场需求，断桥铝合金阳光房主体框架结构材料选用 铝合金。在建筑五金行业使用 铝合金已经非常成熟，主要
5、原因是成本较低，供货状态一般为 ，有利于断桥型材隔热条的压入。断桥铝合金阳光房透光结构选用双层中空玻璃。中空玻璃是一种节能玻璃，具有良好的隔声、隔热性能。材料参数见表 。表 材料参数材料泊松比弹性模量 密度（）屈服强度 铝合金 玻璃 结构设计框架是断桥铝合金阳光房的重要组成部分，不仅影响产品重力，而且直接影响产品整体强度、使用寿命、节能降耗效果。框架型材截面设计时参考断桥铝合金门窗结构，通过隔热材料将铝合金型材断开的两部分连接在一起，形成隔热桥，以实现断桥效果，起到保温隔热的作用。框架内部设计加强筋结构，提高断桥铝合金阳光房的整体安全性。考虑到美观性，截面设计凹槽部分，将框架之间的连接螺栓隐藏
6、起来。框架型材截面如图 所示。断桥铝合金阳光房设计由框架和中空玻璃门窗组成，整体连接方式采用自攻钉、螺栓连接固定，在连接处涂抹密封胶，防止雨水渗透，无焊接工艺。参考建筑幕墙连接方式，屋顶主副梁之间设计采用不锈钢弹簧插销连接，简化安装步骤，降低成本。副梁截面如图 所示，主副梁连接节点如图 所示。考虑需要在户外使用，设计水槽落水系统及入门防雨结构设施。断桥铝合金阳光房部分节点及截面如图所示。仿真分析根据相关标准和阳光房实际使用情况，对断桥研 究 设 计 装备机械 图 框架型材截面图 副梁截面图 主副梁连接节点图 断桥铝合金阳光房部分节点及截面铝合金阳光房的结构进行仿真分析，设置自重、风荷载、雪荷载
7、荷载组合工况，以验证断桥铝合金阳光房结构是否满足使用要求。荷载组合工况见表 ，为重力加速度。表 荷载组合工况荷载数值位置方向自重 房体竖直向下风荷载 立面、屋面水平雪荷载 屋面、雨棚垂直屋面和雨棚断桥铝合金阳光房在荷载组合工况下应力云图如图 所示，位移云图如图 所示。分析结果表明，在荷载组合工况下，框架最大应力为 ，位于角柱顶端，未超过材料的屈服强度，满足强度要求。雨棚前沿水槽中部位移为 ，沿风荷载作用方向的分量为 。前梁中部位移为 ，沿风荷载作用方向的分量为 。风荷载位移效应相对较大，但所有变形均在弹性变形范围内。综合以上分析结果，所设计的断桥铝合金阳光房满足阳光房的使用要求，切实可行。研
8、究 设 计装备机械 图 荷载组合工况应力云图图 荷载组合工况位移云图 市场分析随着我国城市化不断推进，住房消费升级，城市间人口迁移增加，人们对于居住环境的要求和品位不断提升，我国房地产需求规模逐年扩大，为阳光房行业的发展创造了大量市场机遇。年，我国商品房销售面积为 亿，比 年增长 ，别墅、带露台住宅、带花园住宅约占我国商品房销售面积的 ，阳光房市场前景广阔。另一方面，房地产开发商感受到来自市场的压力，对房型的设计趋向于半开放、大阳台，为阳光房行业的发展提供了充足的市场空间。由此可见，断桥铝合金阳光房的市场潜力较大，具有推广价值。结束语所设计的断桥铝合金阳光房具有质量轻、强度高、耐腐蚀、安装简易
9、、成本低、使用寿命长等优点，能够实现冬暖夏凉、节能降耗的功能。笔者通过结构设计、仿真分析，确认断桥铝合金阳光房满足阳光房实际使用强度要求。铝合金是一种绿色环保资源，回收残值大，铝合金结构相比传统钢架结构，未来将有更加广阔的市场前景。由市场分析可知，所设计的断桥铝合金阳光房市场潜力较大，具有推广价值。参考文献 秦浩 挑选阳光房有技巧 家庭科技，（）：曹相勇 断桥隔热铝合金型材应用 科技咨询导报，（）：邢阳，满士国 铝合金阳光房水槽型材的挤压模具设计与制造 有色金属材料与工程，（）：伍军 铝合金材料 与 的应用与理论研究 中国建筑金属结构，（）：佚名 隔声隔热的中空玻璃 建筑工人，（）：覃兵，黄疆宇，陈晓亮，等 弹簧插销式的幕墙铝框节点新型连接技术 黄浪 新形势下房地产企业拓宽投融资路径的策略研究 企业改革与管理，（）：吕俊杰 房屋建筑铝合金模板施工中注意的几个问题 建筑工人，（）：（编辑：尔东）櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵櫵毸毸毸毸上海电气控股集团有限公司主管、主办 上海电气技术 季刊邮发代号
