幕墙工程用铝单板的设计探讨

幕墙工程用铝单板的设计探讨

打印引用发布时间：2013-05-19 现代幕墙工程，多以综合幕墙的形式展现建筑风格。同一幕墙工程中铝板、玻璃、石材等不同面材交错连接，共同承载着建筑本身所表达的精神。铝单板作为幕墙中的主要材料，其设计过程纷繁复杂。不仅要对板材力学性能、表面处理等内容熟练掌握，还需对设计加工过程中的钣金、焊接、运输、安装等知识深入了解。本文从幕墙设计人员的角度对幕墙主要材料——铝单板的设计内容简要分析。主要针对其设计常识、注意事项等方面进行讨论。

一、铝单板设计常识

幕墙工程用铝单板的设计需遵循设计合理、加工方便、安装简单等原则。以下是提出设计时的一些常识性问题。

1.1铝单板的规格

宽度方向：通常铝板厂家的铝单板原料为成卷进厂，常用宽度因厂而异，多为1.5m至2.4m以及更宽。铝单板使用宽度应优先考虑1.5m及以下规格，因为此规格价格最低，供货周期最短。板幅过宽不但价格提高，而且随着尺寸的加大，其变形能力增加，容易造成工件表面变形、安装后失稳等后果。

长度方向：由于一般折弯设备长度最大为6m，所以不建议加工6m以上长度的铝单板工件。

1.2 铝单板之间板缝的确定

建筑幕墙可针对主体结构有一定位移能力，所以幕墙用铝单板板块间的拼接常使用分缝处理。铝单板立面由分缝处断开成独立的板块，分别安装。板缝的处理多为开缝、打胶、塞胶条等形式。板缝的布置由分格尺寸确定。

1.2.1板缝的宽度取决于视觉效果、安装工艺、密封要求等。视觉上板缝宽度应该与建筑风格保持一致或近似。板缝过小容易造成安装困难且密封胶因伸缩量不够而撕裂；板缝过大则密封胶用量增加且容易起泡。目前常见铝单板胶缝大多在8mm至18mm之间。

1.2.2板缝深度一般都会大于铝板折边长度，但也要设计合理。板缝浅时要考虑是否满足规范要求的最小打胶厚度，胶条是否可以安装。板缝深时则要考虑安装工具的操作范围。具体的深度需要结合实际安装形式、条件来确定。

1.2.3板缝的留设还需考虑到干涉因素、安装顺序以及安装工具和工艺。

1.3 铝单板的折边

《金属与石材幕墙工程技术规范》JGJ133-2001规定：单层铝板在制作构件时，应四周折边。铝单板的折边不仅起到连接作用，还在铝单板的周圈形成一道加强筋，对面板起到加强作用防止变形。下面就设计铝单板折边时应考虑到的一些因素做简要分析。

1.3.1折边的大小

折边的最小值需考虑折弯机夹具的尺寸，折边过小则夹具无法夹住铝单板完成折弯。常用设备在转弯时规定折边最小值为9.5mm加板厚尺寸。既3mm铝板的最小折边尺寸为9.5+3=12.5mm。

折边的最大尺寸应参照与铝板供应厂家签订的供货合同文件。一般来说铝单板的折边尺寸在某区域内属于供货厂家免费制作的范围，不计入费用。大于此数值则被视为面板而非折边。常见折边免费取值为23mm 或25mm。

1.3.2 折边的长度

常用铝单板折弯机的尺寸为6m，这决定了该设备折弯长度不大于6m。若特殊情况下需制造大于6m的工件，可以考虑刨槽处理，即在铝板上开槽然后使用手工折弯。铝单板在大板幅的情况下容易变形，且刨槽后铝单板强度下降，使用刨槽方式折边时需严格计算。

1.3.3 刨槽折边

在正常折弯机上无法实现折弯的情况下（如超长或刀具空间不足），有时需考虑刨槽折边。刨槽折边就是在折弯处去除一部分铝单板材料，然后由人工进行折弯。此方式可弥补一部分折弯设备的不足，但也存在很多缺陷。由于人工折弯时施力不均匀，可能出现折角不齐的现象；去除一部分板材，折弯处强度明显下降，使用时需重新计算；折弯后的外圆角与非刨槽折弯的尺寸有明显差别。以3mm铝单板为例：正常折弯外圆角R≈4.5mm，刨槽折弯的外圆角R≈1mm。

1.3.4 折边圆角

铝单板在折弯时内侧受压，外侧受拉，两侧都会产生圆角且半径不等，设计中通常认为铝单板折弯后材质均匀、强度不变，板中线的圆角半径等于板厚。以3mm厚铝单板折弯90°为例，中线圆角R中=3,外侧阳角R外=3+3/2=4.5,内侧阴角r=3-3/2=1.5。此数据仅作参考用，实际尺寸因设备、工艺、工人技术等因素会有所变化。

1.4 铝单板的焊接

大多数铝单板采用了焊接工艺，如折边交接的部位、折边后有缺口需补铝板的部位、加强筋植钉与铝板之间的焊接等。焊接工艺一般由铝单板加工厂负责深化。需要幕墙设计人员注意的是，如果在铝单板设计时遇到必须焊接的情况，需考虑焊缝的位置安排。焊接时受高温影响铝单板会产生变形，虽然焊接完成后要对焊缝处进行磨平及补腻子处理，但喷涂后的效果依然有较大区别。所以应尽量避免将焊缝暴露于明显位置。

1.5铝单板的加强筋

铝单板工件一般需要加强筋来增加强度。

1.5.1加强筋的设置数量要求是：

a.板长边尺寸H≦0.8m时,不设，

b. 0.8m≦H≦1.2m时,加强筋数量n=1，

c. 1.2m≦H≦1.8m时,加强筋数量n=2，

d. 1.8m≦H≦2.4m时,加强筋数量n=3，

e. 2.4≦H≦3.2m时,加强筋数量n=4。

1.5.2加强筋设置沿长边H方向均布，间距不大于0.8m。

1.5.3加强筋可使用U型槽铝、L型角铝或特殊铝型材等，截面尺寸应满足计算要求。固定方式多采用植钉植入铝板背面，螺接固定加强筋。植钉一般采用焊接或粘接植入。

铝单板的设计成果看似简单，然而设计过程却十分复杂。从材料到喷涂，从钣金到焊接，直到安装维护都需要以专业的角度做出合理的安排。

二、铝单板设计的注意事项

铝单板设计的周期主要包括了规划、选材、确定连接形式、设计、钣金加工、喷涂、包装、运输、安装、维护等环节。现提出以下在铝单板设计过程中的常见注意事项：

2.1玻璃后的背衬铝单板与玻璃之间需保持一定距离，以免距离过近时铝单板温度的快速变化导致玻璃（尤其是钢化玻璃）变形或自爆。若设计空间不允许可考虑铝单板开孔透气，降低腔内外温差。

2.2铝单板进行表面处理需要开设吊装孔。

2.3封闭腔铝单板工件在焊接及喷涂过程中容易出现受热变形甚至爆炸，在设计中应尽量避免。如必须采用闭腔效果应在不明显位置开设工艺孔排气，此孔同时可用于吊装。

2.4铝单板如需表面处理应在图纸中标明装饰面，如有方向性需标明方向。

2.5铝单板加工图纸或表单中需标明铝单板表面处理颜色（多以色卡号表示）。

2.6因粉末喷涂遇紫外线会褪色，故粉末喷涂铝单板一般适用于非阳光直射处。

2.7铝单板加工喷涂后需在板背面贴编号标签，以便对号安装。

2.8处于同一平面的相邻铝单板应同批生产、加工、喷涂。其原因，一是不同批次的铝单板基材成分不同，再加上电解质的浓密变化会使氧化铝板出现色差；二是不同批次的喷涂用漆料成分比例及加工温度也不能保证完全相同，也会导致色差出现。

2.9连续折弯及多次焊接工件需试做样件。因为连续折弯和多次焊接的工件误差累计过大，且饰面效果难以保证。如有可能、尽量避免或拆分此类复杂工件。

2.10不常用角度（45°整数倍）的折弯需考虑工厂加工能力。

2.11双曲面的工件应尽量避免或更改为折角。

2.12板缝采用密封胶密封时需同时配备保护胶带贴于胶缝两侧，防止密封胶对铝单板装饰面的污染。

2.13板缝采用胶条密封时注意胶条需有阻挡（避免胶条深陷至板缝内），同时采取措施防止胶条脱落。

2.14铝单板工件加工完成后，出库、运输、安装直到验收前要注意成品保护。

2.15铝制品在幕墙系统中除不锈钢外应不与其他金属直接接触，以免发生双金属腐蚀。

2.16铝单板设计时需考虑排水，特别是吊顶形式的铝单板，如设计允许水进入应开设排水孔。

2.17铝单板采用氟碳喷涂的个别漆料需注意方向性。

三、结语

铝单板，作为幕墙工程中最早运用的材料，见证了幕墙的发展并经历了不断的改进。由于其优良的性