長期以來，建筑業(yè)，特別是民用建筑業(yè)一直是許多國家的第一支柱產(chǎn)業(yè)，因為它與國民經(jīng)濟(jì)的發(fā)展、人民生活水平的提高，以及社會文明的進(jìn)步息息相關(guān)，在國民經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展中起著舉足輕重的作用。在建筑材料中，除了水泥（砂石、磚塊等）以外，主要是木材和鋼材。森林是保持地球生態(tài)平衡的主要因素，不宜多砍伐，已是眾所周知、不爭自明的事實，就是作為主要結(jié)構(gòu)材料的鋼材，在重視節(jié)能、環(huán)保和安全的當(dāng)今世界也有些不堪重負(fù)、力不從心的感覺，顯示出要退出歷史舞臺的姿態(tài)。“綠色建筑”概念的提出助長了這種趨勢。所謂“綠色建筑”就是低碳、節(jié)能、環(huán)保安全，可回收再生，可循環(huán)發(fā)展的建筑業(yè)或建筑材料。能負(fù)此重任的綠色建筑材料非鋁莫屬，因為經(jīng)對比分析，當(dāng)今世界的主要材料中，鋁更具“綠色”的特點(diǎn)。鋁合金具有密度?。槐葟?qiáng)度高；耐腐蝕；可表面處理；塑性好、可加工成各種特殊形狀和規(guī)格的型材、管材、棒材和板材及鍛件材等；不粘水，有良好的水密性、氣密性和防漏水性能；可回收率達(dá)90%以上，再生能耗低、成本低、可反復(fù)循環(huán)使用；易運(yùn)輸，施工裝卸方便，維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)良特性，是最理想的輕量化材料，而輕量化正是實現(xiàn)“綠色建筑”—低碳、節(jié)能、環(huán)保、安全的重要途徑，因此，以鋁代木、以鋁代鋼正成為“綠色建筑”的重要趨勢。
 

除了大量使用鋁門窗和幕墻替代木、塑料和鋼門窗外，以鋁合金模板和腳手架替代木質(zhì)、塑料和鋼鐵模板和腳手架在國內(nèi)外也正大規(guī)模興起。目前正在研制和起步階段的是以鋁合金結(jié)構(gòu)材料替代木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)材料，根據(jù)初步試驗研究和實踐證明，鋁結(jié)構(gòu)較木結(jié)構(gòu)和鋼結(jié)構(gòu)具有一系列無可比擬的優(yōu)勢。是一種名符其實的“綠色建筑”材料。具體來說，用鋁合金作建筑結(jié)構(gòu)材料具有密度小（2.7），僅鋼材（7.8）的1/3左右；比強(qiáng)度高（相當(dāng)于高強(qiáng)結(jié)構(gòu)合金鋼材）；耐腐蝕，可表面處理，美觀耐用（建筑生命周期中的防腐工作量少，費(fèi)用低，不影響正常生產(chǎn)經(jīng)營使用，可用于濕度大、有酸雨或沿海地區(qū)；耐磨損、耐疲勞、可反復(fù)使用；不吸水、氣密性和水密性效果好；具有良好的隔音、吸音和防漏水效果；空間結(jié)構(gòu)現(xiàn)代感強(qiáng)：鋁合金空間結(jié)構(gòu)輕，基礎(chǔ)投資少，便于裝卸和施工，特別是對高層建筑和現(xiàn)代化的大跨度和薄殼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、制造、施工具有獨(dú)特的特點(diǎn)；塑性好，易成形，可加工成各種形狀特殊大型整體空心和實心型材、管材和棒材，適應(yīng)各種風(fēng)格的建筑結(jié)構(gòu)需要，使建筑構(gòu)件的形式更合理；鋁合金結(jié)構(gòu)自重輕，現(xiàn)場無需大型重型機(jī)械配置，運(yùn)輸安裝極輕便，可大大縮短施工周期，提高業(yè)主經(jīng)濟(jì)效益；全裝配式施工，達(dá)到模塊化、建筑工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)，施工現(xiàn)場無噪音、無粉塵、對水、氣無污染，屬典型的綠色材料，綠色施工；同等跨度情況下，結(jié)構(gòu)斷面大幅減少（約鋼結(jié)構(gòu)的1/8截面），可增加建筑物6%左右使用面積，減少10%左右的空間浪費(fèi)，節(jié)約土地和能源；鋁合金材料可回收，回收率達(dá)90%以上，而且回收的能耗和成本很低，可循環(huán)，再次利用率大，是典型的可再生循環(huán)使用的環(huán)保材料。因此，越來越受到“綠色建筑”的青睞，以鋁代木，以鋁代塑，以鋁代鋼將越來越明顯地成為“綠色建筑”業(yè)的大趨勢。
 

2. 綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的特點(diǎn)與技術(shù)要求

建筑結(jié)構(gòu)材料不同于建筑裝飾材料，是整個建筑物的主要承力部件，建筑裝飾材料如門窗、幕墻、圍欄、天花板、鑲邊等一般不承受重力，只需美觀耐用就行。而結(jié)構(gòu)材料是整個

建筑物的頂梁柱。以往，建筑結(jié)構(gòu)材主要選用優(yōu)質(zhì)木材和鋼材。為了綠化地球，森林不宜多砍伐，因此，木結(jié)構(gòu)的應(yīng)用越來越少了，在提倡低碳、節(jié)能、環(huán)保安全的今天，鋼材由于其重量重，資源短缺，能耗大，不易回收，易腐蝕，污染環(huán)境部安全等原因，也逐漸感到力不從心 ，很難承擔(dān)“綠色建筑”結(jié)構(gòu)材的重任。因此，理想的綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)材正慢慢登上綠色建筑結(jié)構(gòu)材料的舞臺，大有以鋁代木、以鋁代鋼正成為“綠色建筑”結(jié)構(gòu)材料主體之勢。鋁合金結(jié)構(gòu)材料也有價格較高，加工技術(shù)含量高，生產(chǎn)難度大，各種性能難于合理匹配等特點(diǎn)，需要進(jìn)行研究和產(chǎn)業(yè)化開發(fā)。
 

綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的特點(diǎn)和技術(shù)要求簡述如下：

（1）產(chǎn)品品種多，規(guī)格范圍廣，外廓尺寸和斷面積大，形狀復(fù)雜，壁厚相差懸殊，難度系數(shù)大，大部分為特殊的異形空心型材，也有寬厚比大的實心型材，舌比大的半空心型材以及異形的管材和棒材。表1為某廠生產(chǎn)的部分綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的斷面信息表。

（2）為了提高建筑物的整體強(qiáng)度和剛度，和便于現(xiàn)代化大跨度和薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計多采用整體組合結(jié)構(gòu)型材，即由多塊形狀各異的中、小型型材拼組成一塊大型整體結(jié)構(gòu)型材，有的寬度大于600mm，斷面積大于400cm2，壁厚差大于20mm，舌比大于8，需要采用7000t以上的大型擠壓機(jī)，設(shè)計制造特殊結(jié)構(gòu)的模具才能成形，技術(shù)難度大，批量生產(chǎn)困難。

（3）材料要求高的強(qiáng)度和剛性及優(yōu)良的綜合性能，因此需要選用各種性能的合金和狀態(tài)，一部分采用中強(qiáng)可焊、可冷彎成形、耐腐蝕的6xxx和5xxx合金（如6005T6、6061T6、6082T6、5083H112、5052H112等），但強(qiáng)度必須大于3300MPa，因此應(yīng)對合金成分進(jìn)行調(diào)整或開發(fā)新型合金；另一部分要求高強(qiáng)度、高韌性合金（如2024T4、7075T6、5A06H112等）并具有可焊性和冷成型性能，因此也應(yīng)對合金成分進(jìn)行優(yōu)化。此外，為了保證結(jié)構(gòu)材料的優(yōu)良綜合性能，需要對熔鑄、擠壓、熱處理等工藝進(jìn)行優(yōu)化，設(shè)計制造特殊結(jié)構(gòu)的工模具等，技術(shù)含量高、生產(chǎn)難度大、成品率和生產(chǎn)效率很難提高。

（4）為了運(yùn)輸、施工、維護(hù)、裝卸方便，要求產(chǎn)品的尺寸公差和形位公差達(dá)到高精級或超高精級水平，這對模具質(zhì)量和精密淬火工藝提出了很高的要求。

（5）要求產(chǎn)業(yè)化批量生產(chǎn)，因此對設(shè)備、鑄錠質(zhì)量、模具技術(shù)和質(zhì)量，擠壓和熱處理工藝等提出很高的要求，特別是對模具結(jié)構(gòu)與使用壽命提出了更高要求，較一般模具的使用壽命要求提高2倍以上，這對大型的特殊型材模來說是很難做到的。

3. 綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的廣泛應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)的重大意義

（1）鋁合金是目前世界上最理想的綠色建筑結(jié)構(gòu)材料，產(chǎn)業(yè)化與廣泛應(yīng)用，對推廣綠色建筑業(yè)的發(fā)展，促進(jìn)我國城市化和工業(yè)化的進(jìn)程，進(jìn)而促進(jìn)國民經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)發(fā)展和社會文明進(jìn)步具有重大意義。同時對擴(kuò)大鋁合金材料的應(yīng)用領(lǐng)域，加速鋁合金加工產(chǎn)業(yè)和技術(shù)的發(fā)展將起促進(jìn)作用。

（2）建筑結(jié)構(gòu)中以鋁代木，使鋁合金成為一種真正的“綠色建筑”材料，因為以鋁代木可以大大減少砍伐保護(hù)綠色地球的森林，保護(hù)地球的綠色和低碳。何況鋁結(jié)構(gòu)與木結(jié)構(gòu)相比，還是有強(qiáng)度、剛度高，減少結(jié)構(gòu)斷面，增加建筑物使用面積，節(jié)約土地和能源；耐水、防水、水密性、氣密性好，杜絕滲漏水；耐腐蝕性能好，可表面處理，美觀耐用；運(yùn)輸、施工、維護(hù)和裝卸方便，成本低，特別適于高層和大跨度薄殼結(jié)構(gòu)建筑；可回收率大于90%，回收成本和能耗低，而木材使用壽命短，只能作為垃圾回收?？梢姡X合金結(jié)構(gòu)材是一種真正的低碳、綠色、可循環(huán)使用的建筑材料。

（3）在建筑結(jié)構(gòu)中，特別是現(xiàn)代高層民用建筑及大跨度和薄殼結(jié)構(gòu)的大型公用建筑中鋁合金結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)相比具有明顯優(yōu)勢：

• j 密度小。鋁合金的密度僅為鋼密度的1/3，而比強(qiáng)度、比剛度比鋼材高，是典型的理想的輕量化材料。用于高層和大跨度與薄殼結(jié)構(gòu)中，鋁合金空間結(jié)構(gòu)重量比鋼結(jié)構(gòu)的要輕得多，因此，構(gòu)筑物的基礎(chǔ)投資要少得多。
• k強(qiáng)度高，一般中強(qiáng)鋁合金材料的sb可達(dá)300MPa以上，相當(dāng)于Q235鋼，7075T6超高強(qiáng)鋁合金的sb可達(dá)700MPa左右，可與高強(qiáng)合金鋼比美，超過高強(qiáng)鋼Q345，而鋁合金的密度小，鋁合金材料的空間結(jié)構(gòu)重量輕。因此，相等重量結(jié)構(gòu)的比強(qiáng)度高。
• l 可制作成各種形狀與規(guī)格的精密結(jié)構(gòu)部件。與鋼鐵相比，鋁合金具有良好的塑性和可成形性，可用各種壓力加工方法（擠壓、軋制、鍛壓和沖壓等）在冷、熱狀態(tài)下大批量加工成各種規(guī)格和形狀的精密空心的和實心的恒斷面的、變斷面的型材、管材、棒材、板材、鍛件、模鍛件及沖彎件等，而且能使構(gòu)件截面形式更加合理。不需要精密機(jī)械加工條件 

  下，即可滿足任意建筑結(jié)構(gòu)的要求。這是鋼材熱軋、冷軋、擠壓或焊接都無法達(dá)到的。

• m 現(xiàn)場運(yùn)輸安裝方便。由于鋁合金結(jié)構(gòu)自重很輕，現(xiàn)場無需大型重型機(jī)械裝置，運(yùn)輸安裝極為輕便，故現(xiàn)場施工周期可大大縮短，成本大大降低。
• n 抗腐蝕、可表面處理、美觀耐用。與鋼結(jié)構(gòu)相比，鋁合金結(jié)構(gòu)的主要優(yōu)點(diǎn)之一是抗腐蝕、經(jīng)久耐用，建筑生命中的防腐工作量少，防護(hù)維修費(fèi)用低，同時不會因防腐維修而影響正常的生產(chǎn)經(jīng)營及使用。鋁合金結(jié)構(gòu)綠色建筑物廣泛運(yùn)用在濕度大，有酸雨、氣候變化惡劣的環(huán)境或沿海地區(qū)。
• o不粘水，水密性好，可防水，杜絕滲漏水。由于鋁合金建筑系統(tǒng)的鋁合金結(jié)構(gòu)是配合鋁合金屋面材料一體化擠壓成形，其連接形式可以配合屋面材料完美結(jié)合，做到零滲漏防水，而且鋁加工材不粘水、不怕水滲漏和腐蝕。
• p 可回收循環(huán)使用是真正的綠色材料。鋁合金材料回收成本很低，能耗僅電解鋁的5%?？裳h(huán)再次利用率大，回收率可達(dá)到90%以上（是鋼材回收率的5倍以上），基本和鋁錠價格差異不大，是典型的綠色環(huán)保材料。

• q 可實現(xiàn)綠色加工。使用鋁合金結(jié)構(gòu)可實現(xiàn)全裝配式施工，達(dá)到模塊化建筑、建筑工業(yè)化的標(biāo)準(zhǔn)。施工現(xiàn)場無噪音、無粉塵、對水氣無污染，屬典型的綠色材料、綠色施工。
• r 節(jié)約土地、能源和建筑成本。同等跨度情況下，結(jié)構(gòu)斷面大幅減?。s為鋼結(jié)構(gòu)的1/8截面），可增加建筑物6%左右的使用面積，減少10%左右空間浪費(fèi)，節(jié)約土地和能源。同時大大節(jié)約建筑施工成本。 

由此可見，以鋁合金結(jié)構(gòu)替代鋼結(jié)構(gòu)，可使建筑工程與施工綠色化，環(huán)?；?，可大大節(jié)省資源、能源和建筑施工與維護(hù)使用成本，具有重大的經(jīng)濟(jì)效益和明顯的社會效益。加速我國城市化工業(yè)化的進(jìn)程，確保國民經(jīng)濟(jì)的高速持續(xù)發(fā)展并改善我國經(jīng)濟(jì)增長和社會文明發(fā)展的質(zhì)量。同時可拓展鋁材的使用領(lǐng)域和市場占有份額，促進(jìn)鋁加工（特別是擠壓加工）的發(fā)展和技術(shù)的進(jìn)步。

4. 綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的應(yīng)用及典型工程舉例

鋁合金作為一種建筑材料，具有一系列其它建材不可替代的優(yōu)點(diǎn)。鋁合金結(jié)構(gòu)穩(wěn)定，可采用獨(dú)特短程線結(jié)構(gòu)專利設(shè)計，穩(wěn)定性高，結(jié)構(gòu)緊湊，凈跨度大，最大跨度可達(dá)300米，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度能適應(yīng)各種不均衡風(fēng)載、雪載等惡劣環(huán)境條件。

鋁合金結(jié)構(gòu)具有高性價比，耐腐蝕，無需定期維修和防腐處理，永久密封技術(shù)和獨(dú)特設(shè)計保證不漏水，良好的隔音和吸音效果，單節(jié)點(diǎn)至少可承受50kg以上的吊掛重量，最大內(nèi)部自承載超過200噸，可直接吊裝燈光、音響，無需附加裝置。

另外，在建造多功能體育場館、溜冰場和各種配套商業(yè)設(shè)施及其它各種大型民用公共建筑工程中的應(yīng)用也相當(dāng)廣泛。鋁合金結(jié)構(gòu)在建造游泳館和溜冰場中可發(fā)揮其它材料不可比擬的優(yōu)勢。不同于其它體育館場，在游泳館中水氣蒸發(fā)很嚴(yán)重，特別是池水中的消毒成分蒸發(fā)后會嚴(yán)重腐蝕館內(nèi)的其它金屬材料，如果游泳館采用鋼結(jié)構(gòu)，勢必會影響整個場館的穩(wěn)定性。相反，鋁合金結(jié)構(gòu)耐腐蝕，可以很好地抵御水蒸氣的侵蝕，保護(hù)場館的結(jié)構(gòu)不受損失，而且美觀耐用。

鋁合金空間結(jié)構(gòu)現(xiàn)代感強(qiáng)，施工便捷，在體育、演藝、環(huán)保等大跨度標(biāo)志性建筑中應(yīng)用前景廣闊。鋁合金作為“輕量化合金材料與結(jié)構(gòu)部件”重點(diǎn)推行的新型金屬材料，輕量化鋁合金材料可以替代傳統(tǒng)的鋼材和木材及其它建材，是符合“節(jié)能環(huán)保型建材”要求，是未來綠色建筑的發(fā)展方向。

鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材早在航空航天、交通運(yùn)輸、汽車、動力能源、電子電器、機(jī)電制造等方面獲得了廣泛的應(yīng)用。但在建筑工程方面的推廣應(yīng)用僅是近幾十年的事，鋁合金作為建筑和橋梁的結(jié)構(gòu)材料，首先在意大利、西班牙、德國、法國、美國等工業(yè)發(fā)達(dá)國家使用，后來在日本、加拿大、英國等流行。目前，世界各主要工業(yè)發(fā)達(dá)國家都以鋁代木，以鋁代鋼，廣泛應(yīng)用鋁合金材料作為綠色建筑的模板、腳手架等建筑施工機(jī)械用材和工程結(jié)構(gòu)用材。我國由于基礎(chǔ)較差，經(jīng)濟(jì)實力較弱（鋁材的成本大大高于鋼材）所以起步較晚，但近年來，由于我國經(jīng)濟(jì)實力的加強(qiáng)，并已成為鋁業(yè)大國，加之正處于工業(yè)化、城市化建設(shè)高潮，以及綠色概念的普及，大大促進(jìn)了我國綠色建筑工程上以鋁代木、以鋁代鋼的進(jìn)程。目前，我國很多大城市的重要建筑物已廣泛采用綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)材料。

我國經(jīng)濟(jì)實力的加強(qiáng)，并已成為鋁業(yè)大國，加之正處于工業(yè)化、城市化建設(shè)高潮，以及綠色概念的普及，大大促進(jìn)了我國綠色建筑工程上以鋁代木、以鋁代鋼的進(jìn)程。目前，我國很多大城市的重要建筑物已廣泛采用綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)材料。

上海通用金屬結(jié)構(gòu)工程有限公司和上海通正鋁業(yè)工程金屬有限公司在吸收國外技術(shù)的基礎(chǔ)上，結(jié)合我國實際情況，轉(zhuǎn)化開發(fā)了鋁合金大跨度空間結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、制造和施工專有成套技術(shù)，該成套技術(shù)是結(jié)合輕量化合金的特點(diǎn)，采用超輕高強(qiáng)鋁合金結(jié)構(gòu)替代傳統(tǒng)的鋼結(jié)構(gòu)。鋁合金薄殼結(jié)構(gòu)建筑的設(shè)計、制造和施工專有技術(shù)，主要在結(jié)構(gòu)造型和節(jié)點(diǎn)設(shè)計、制造和施工方面體現(xiàn)了獨(dú)特的特點(diǎn)，尤其在復(fù)雜空間曲面和大跨度結(jié)構(gòu)方面具有很好的優(yōu)勢。該技術(shù)所涉及的鋁合金薄殼結(jié)構(gòu)設(shè)計和施工技術(shù)具有新穎性和先進(jìn)性，鋁合金薄殼結(jié)構(gòu)建筑是一種新型的節(jié)能環(huán)保建筑，具有其它建材不可替代的優(yōu)點(diǎn)，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益明顯。

該公司先后采用該材料，完成了中國成都現(xiàn)代五項賽事中心游泳擊劍館、體育場、新聞中心鋁網(wǎng)殼，武漢體育學(xué)院綜合體育館鋁合金屋蓋，世界非遺文化中心世紀(jì)舞標(biāo)志塔外墻鋁合金裝飾網(wǎng)架工程等多項現(xiàn)代新型結(jié)構(gòu)建筑工程的設(shè)計、加工和安裝（EPC交鑰匙工程）施工，滿足了設(shè)計和規(guī)范要求，不僅取得了良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會效益，更為重要的是鋁合金包括結(jié)構(gòu)技術(shù)在工程實踐中得到了進(jìn)一步的提高和改善。

5. 小結(jié)

5.1鋁合金擠壓材與其它建材相比，具有一系列的無可比擬的優(yōu)異特性，是一種理想的綠色建筑結(jié)構(gòu)材，符合“節(jié)能、環(huán)保型建材”要求，是未來綠色建筑的發(fā)展方向。 

5.2 綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材品種多、形狀復(fù)雜、規(guī)格范圍廣、技術(shù)要求高，生產(chǎn)難度大，要求優(yōu)化合金成分，設(shè)計制造各種特殊結(jié)構(gòu)的優(yōu)質(zhì)模具，優(yōu)化熔鑄、擠壓、熱處理和精整才能大批量生產(chǎn)出優(yōu)質(zhì)的擠壓結(jié)構(gòu)材?？纱龠M(jìn)擠壓加工技術(shù)的發(fā)展。

5.3 綠色建筑鋁合金結(jié)構(gòu)擠壓材的產(chǎn)業(yè)化、批量生產(chǎn)和廣泛的應(yīng)用可促進(jìn)我國綠色建筑業(yè)的發(fā)展，加速我國工業(yè)化和城市化的發(fā)展并提高其水平，確保我國國民經(jīng)濟(jì)高速持續(xù)發(fā)展，同時可拓展鋁材的應(yīng)用領(lǐng)域，促進(jìn)鋁加工工業(yè)的發(fā)展。