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鋁合金構(gòu)件
1．背景 鋁合金管狀構(gòu)件廣泛用于空間結(jié)構(gòu)，幕墻，橋梁以及其它結(jié)構(gòu)。
對比了鋁和 鋼材的基本物理性質(zhì)，概括地說，鋁合金作為結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)勢體現(xiàn)在如下幾個方 面：
（1）高強重比。
鋁的密度大約為鋼材的1/3。
因此，鋁在結(jié)構(gòu)中的應(yīng)用可以很 大程度上減輕結(jié)構(gòu)的自重，同時減少制作，運輸及安裝的成本和費用。

（2）易于擠壓成型。
鋁材的熔點很低，易于擠壓。
擠壓制品可以通過模具推擠材料 形成。
現(xiàn)在的擠壓制作工藝幾乎可以生產(chǎn)出各種形狀的橫截面，展示了不同鋁合 金擠壓制品的截面。
鋁并不是通過這種方法制作的唯一的金屬材料，但是它卻是 最普遍且最容易被擠壓成型的金屬（KissellandFerry 2002）。
這是鋁材優(yōu)于鋼材的主要優(yōu)點之一。

（3）抗腐蝕性。
在空氣中鋁材表面能夠迅速形成高度抗氧化膜。
即使是在惡 劣環(huán)境中，這種氧化膜也能為鋁材提供良好的抗腐蝕性。
例如，鋁合金橋面板不 需要油漆，只需要最低的保養(yǎng)費用，并且比鋼筋或混凝土更適用于使用了除冰的 化學(xué)物質(zhì)的情況下(AA2005b).。
（4）在較低的溫度下，鋁合金仍能保持較高的強度。
大多數(shù)金屬在低溫下容易失 去強度，但是鋁材在低溫下強度及韌性會增加(Mazzolani 1995)。
這一點使鋁材成為在低溫環(huán)境下橋梁和公路結(jié)構(gòu)最理想的材料。
盡管前面討論了鋁合金的優(yōu)點，但是用于結(jié)構(gòu)上的鋁合金依然存在一些缺陷。
從圖1 .1可以看出，鋁的彈性模量大約是鋼材的1/3，這導(dǎo)致鋁合金構(gòu)件容易發(fā)生屈曲破壞。
先前 關(guān)于鋁結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實驗主要討論的是密實（非細長構(gòu)件）截面的極限強度，這是因為傳統(tǒng)的鋁合金擠壓工藝不能生產(chǎn)出細長的構(gòu)件。
例如，美國鋁結(jié)構(gòu)設(shè)計手冊(AA 2005a)給出的標準的矩形試件的最大凈寬厚比大概為60。
但是，鋁材薄壁構(gòu)件也可以被使 用。
因此，研究包括細長構(gòu)件的結(jié)構(gòu)用鋁合金的性質(zhì)并進行設(shè)計是非常必要的。
其次，高熱膨脹系數(shù)與低熔點使得鋁