浅析钢铝组合结构在幕墙设计中的应用

浅析钢铝组合结构在幕墙设计中的应用

发表时间：2019-08-23T16:55:27.580Z 来源：《建筑细部》2018年第28期作者：罗玲霞

[导读] 随着幕墙在建筑中的广泛应用，其建筑材料也在不断更新，钢铝结构的型材一出现就受到市场追捧，本文就重点探讨一下钢铝组合结构在幕墙设计中的应用。

上海华艺幕墙系统工程有限公司上海 200000

摘要：钢铝结构的型材投放市场以来，深受建筑工程用户喜爱，因为它承重力好、耐腐蚀、寿命长、易操作、重量轻等特点一举击败传统型材占领了建筑市场。但是钢铝组合也不是无懈可击的，所以在应用中要了解它的特点扬长避短，才能发挥出它的潜能，下文就是笔者对钢铝结构在幕墙设计中的应用的研究。

关键词：钢铝组合结构；幕墙设计；计算机辅助计算

随着建筑市场的持续升温，幕墙这种新兴建筑形式也在不断地发展更新，这种保温、美观、安全防火的建筑形式现在被普遍应用在建筑项目中。现代建筑已经不满足其简单的固有属性，而是向美观性、实用性、欣赏性发展。幕墙技术恰恰迎合了这种要求，得以迅猛发展壮大起来。随着幕墙在建筑中的广泛应用，其建筑材料也在不断更新，钢铝结构的型材一出现就受到市场追捧，本文就重点探讨一下钢铝组合结构在幕墙设计中的应用。

一、钢铝组合结构应用于幕墙设计中的技术优势

1、钢铝组合的综合优势强

同样面积的幕墙型材类型进行比较，幕墙工程选用钢铝组合结构的建材的话，和单纯铝型材结构，单纯钢件结构等建筑材料相比的话，钢铝结构在价格方面，承重方面，加工方面综合下来的话是最有优势的，市场上铝锭的价格大概1万4千多一吨，而碳素钢则为5800多一吨，钢铝组合既避免了大量使用铝型材造成的成本过量，又避免全部使用钢型材造成的运输及施工难度，钢铝结构相对减轻了很多重量，所以就可以更加紧密的固定在建筑外表，给建筑减轻了负担本身也更加安全耐用了，最重要的是满足结构要求的条件下节省了工程费用。

2、钢铝组合的强度大

如果用单纯的铝型材做建筑幕墙的话，那么铝合金的弹性是0.7X103MPa，强度是85.5MPa在高层建筑中和大风天气下，很难达到设计要求；而钢材的弹性模是2.1x103MPa，强度设计是215MPa其强度是铝合金的三倍，所以幕墙采用钢铝结构以后强度上来了、质量降低了所以受到欢迎。

3、钢铝组合设计灵活

钢铝组合型材在幕墙中应用的时候，选择了两种金属的优点进行组合，使其特点是既有坚韧性又质量轻。钢材用于幕墙的称重部分，铝型材比较美观就用在幕墙外面做装饰。这样的设计既可以用到刚才坚固耐用，又兼顾了铝材质量轻、耐腐蚀、不生锈还美观的特点，真是相得益彰完美的组合，这样的应用在幕墙上比较经济实惠还坚固耐用。

4、钢铝组合结构设计的防火性能强

铝合金在建筑中承重方面的性能偏弱一点，因为这种型材不耐高温随着温度升高，它的承重能力就会下降直到全部丧失承重能力。而钢材却恰恰相反，钢材在高温条件下，其承重能力不降反升。所以建中工程中一定要采用钢材作为承重之用，建筑幕墙就是看中了钢材的这种特点，采用钢材做承重部分既安全又可靠。

二、钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题

目前钢铝结构的组合在幕墙工程的应用中由于缺少规范所以比较混乱，钢铝组合幕墙因其明显的优势被广泛的应用在建筑幕墙施工中，国家也作了相应的规定，但是由于钢铝组合占领市场时间不长，相对应的数据指标还在检测阶段，所以职能机构目前没有比较规范的指标来对钢铝组合幕墙进行规范，这种情况下就不能对钢铝结构幕墙进行有效的管理工作，会直接影响到工程质量。

三、钢铝组合结构在幕墙设计中应用计算机进行计算

为了分析钢铝结构能否符合设计要求，可不可以应用在建筑幕墙施工中，就要对幕墙的承重、质量等指标进行检测。在目前我国对这种型材的检测还处在实验阶段，方法还不成熟接下来跟大家分享一个检测方法。

1、计算机辅助计算方法的假设条件的设定

（1）由于钢铝结构在幕墙应用中是紧密结合在一起的，所以它们垂直的受力是相等的。

（2）经过过分析认为，轴向力的影响很小所以就忽略不计了。

2、等效形心轴的求解

通过公式进行验算，我们看到钢材和铝材的受力是按钢度分担的，所以先算出钢度然后再根据弹性模量和惯性的计算然后求出等效形心轴。

3钢铝组合结构的计算机辅助计算方法

在得出了等效形心轴以后，就可以对钢铝结构的面积进行计算了，在计算中要用到布尔运算定律和质量特性，来进行求解最后得出基于等效形心轴的数据。

挠数是一个比较重要的参数，在大型幕墙施工中钢铝组合的总重要的指标就是挠数。借助计算机辅助计算钢铝结构的参数地方法，也会有一定的误差但是它已经不会对始终造成什么影响了，因为已经比较细微可以忽略不计了。

四、加强幕墙结构技术的对策研究

1、增强幕墙结构设计的质量意识，提高质量管理水平

工程设计人员在设计幕墙结构以后还要反复核查，幕墙在设计中要兼顾很多因素，必须做出合理的解释。在施工中相关承建单位要设立行之有效的质量管理体系，严把施工质量关对关键控制性环节指派专人进行质量把关，因为幕墙施工是一个建筑物的“门面”所以必须做

好。在目前的建筑市场应用中，玻璃幕墙被采用的比较多。因为玻璃幕墙其特有的炫酷的颜色和表现力，让建筑仿佛披上了五彩霓裳，这中效果一定让艺术家和设计师们为之倾倒。抛开其艺术表现力不说，我们所研究的是建筑本身的质量问题，从现在的市场反馈来看。在施工中还存在一些质量问题。比较严重的缺点是铝合金材料在幕墙中普遍应用以后，因为铝合金这种型材弹性比较小也可以说可塑性并不好，所以难以抵抗大风天的影响还有一点特别值得注意，就是铝和钢这两种金属在一起应用时候会产生一种原电池，这种化学现象会影响到幕墙的安全，所以一定要有预防措施这也是在实践中总结的经验，如果没有防范措施就会应发一定的安全隐患。虽然目前对钢铝组合型材的规定指标还未出台，但是这种型材已经为市场所接纳而且有愈演愈烈之势，所以它的市场前景还会可观。所以相关管理机构很快会基于科学的研究审核之后做出标准规定。

2、选择合理的原材料，严格控制质量

原材料是直接影响幕墙施工质量的关键一环，在来料环节严把质量关是保证施工质量的前提，所有建材必须三证齐全才能进场施工。出厂合格证、质量合格证、化验单这些票据都要符合标准要求，在存放等环节都要按照国家标准执行，不可以用那些腐蚀变形的建材来施工。在选材上为了确保质量，可以加一些惰性元素在钢铝组合的型材中，好比说在型材之间加上防腐垫，这种装置可以有效地防止两种金属在接触中产生一些有害的化学反应，此举可以极大地提高钢铝组合的稳定性，所以比较有效的提高了钢铝组合质量。在钢铝组合施工中要经常观察应用效果，探索和引进新技术和新材料，通过不断地发展才能提高钢铝结构的施工质量。而且只有发展进步来讷讷个更好地发展钢铝组合幕墙技术，让这项技术日臻成熟促进材料的性能指标的优化。在设计幕墙的时候要注意到幕墙的坚固耐久设计，还要兼顾到防火耐高温需要。所以在钢铝结构的应用中要不断的与时俱进的研究学习，才能适应市场的需要设计人员更要经常学习改进技术，做好创新和发展工作以此来推动钢铝组合幕墙技术的进步发展。

3、钢铝组合结构的幕墙设计的技术重点

钢铝组合型材其组合有很多形式，其表现形式有铝包钢和铝穿钢两种形式，这两种设计的计算模式有一定差异。还有一种形式叫做叠合式，这种形式的钢铝组合，两种型材不需要有交集。它是在结构上产生两种型材同时受力，这种组合和交叉式的不一样，交叉式的组合两种型材比较紧密的组合在一起，所以特们的受力效果不一样。

4、钢铝组合结构在防火性能方面的应用

钢铝组合的玻璃幕墙的结构是这样的：抗火龙骨、防火玻璃、铝合金型材和各种配件。因为铝合金抗高温能力不好所以不能作为防火幕墙的龙骨使用，而钢材有较好的耐高温能力，因此在钢铝组合的幕墙施工中可以用钢型材做龙骨来使幕墙提高耐热能力。结语

钢铝组合结构在幕墙中的应用，因其重量轻、抗腐蚀、寿命长、价格低等诸多优点，目前在建筑幕墙中越来越受到市场的欢迎。通过计算机技术的合理应用，设计出钢铝两种型材的比较科学的结合点，让材料充分发挥它们的优点规避不足，也就是扬长避短的应用在建筑幕墙的施工中，打造出炫酷的建筑幕墙。

参考资料

（1）沈顺东.钢铝组合结构幕墙设计的应用[J].中国勘察设计，2007（1）. （2）郝文平.建筑幕墙技术发展探讨[J].新型建筑材料，2005（3）

（3）宁荣生.钢框架组合结构的防火设计[J].钢结构，2003（3）