钢铝组合结构幕墙设计的应用

钢铝组合结构幕墙设计的应用

李竞飞

哈尔滨工业大学建筑设计研究院

摘要：在现代社会随着经济的发展和进步，推动了现代城市的发展进程，随着人民生活水平提高对于建筑的要求也越来越多，对于现代建筑行业来说只有不断的创新技术，才可以满足当前社会的发展需要。在现代的建筑结构外墙当中，高层建筑经常采用幕墙的设计方法，对外部的墙体起到一定的美观和保护作用。随着建筑行业的发展对目前的幕墙设计的相关工作，根据社会需要的不同，对幕墙技术进行相应的创新和改革。其中在现代结构施工当中有一种将钢和铝组合的建筑结构形式，可以满足一定的建筑结构的需要，下面就针对钢铝组合结构在幕墙设计中的应用进行分析。

关键词：幕墙设计；钢材；钢铝组合结构

一般情况幕墙的主要由骨架材料、板材、结构粘结及密封填缝材料和五金配件构成。在这之中主要控制幕墙的整个结构稳定以及形态的是骨架材料。而骨架材料一般是钢材、铝型材等，在钢材和铝型材在使用的过程中由于自身的材料特性，无法满足幕墙设计的要求。所以根据需要研究出的钢铝组合的建筑技术形式，在一定程度上可以满足现代社会的需要。例如，在相同体积的钢材或是铝材作为幕墙的主要结构材料时，铝材虽然可以保证一定的美观性，但是自身的强度不能够满足大跨度幕墙结构的施工要求；而在在单独使用钢材是黯然可以满足大跨度的结构要求，但是美观性较差，所以通过将两种材料结合起来的方法，可以充分满足幕墙结构施工要求，本文将对钢铝组合结构在幕墙设计中的应用进行探讨。

一、幕墙设计中选用钢铝组合结构的优势

1.重量轻

由于幕墙是属于建筑物外围护墙的一种结构形式，一般不承受一定的重量，而且又通过一定的技术手段“悬挂”在建筑的外墙之上，这样就对幕墙自身的重量有一定的要求。而混凝土板幕墙、瓷板幕墙等自身具有一定的重量，在应用幕墙的设计当中时，需要考虑自身的重量对建筑的影响，以及需要采取相应的措施对其结构进行支撑。这样不但增加了一定的施工成本，而且也会增加建筑物的承重。而钢材和铝材自身结构较轻，也可以满足一定的围观要求，所以应用钢铝组合的形式是较为适当的。

2.强度较高

铝合金强度设计值是85.5MPa，弹性模量是70000MPa，因而其性质不能满足楼层数多等风载荷较大的建筑物的设计要求，时常达不到幕墙的使用要求。然而钢材的弹性模量是210000MPa，强度设计是215MPa。从数据可以得知，钢的强度大，这是钢铝组合中最需要的地方，它的弹性能模量约为铝合金的3倍，强度约为2.5倍，因此，钢铝巧妙的结合运用到幕墙设计中，荷载承重会大幅度的加强，强度将会得到很大的提高。

3.设计多变而又灵活

在幕墙的设计当中会出现大跨度结构等，对建筑的材料要求较高的建筑结构类型，这样就需要建筑结构材料具有一定的延展性和美观性。而钢铝组合的结构形式，利用钢材自身强度较大的结构特点，在辅助铝材作为建筑结构外形，钢材良好的强度而铝材自身的特色，又能够满足多变的建筑结构特色以及造型的要求，所以将钢材组合的方式应用到设计当中有利于幕墙今后的发展。

4.防火性能较强

铝材料在250℃下，其强度会降低到原来的一半，而当温度达到370℃时其强度将会丧失，这也正是铝材料不能应用于承重材料的主要原因之一。而钢材料却具有很强的耐热性能，虽然钢材料在100℃时材料的强度会有所降低，但是其强度在100℃之后不但不会随着温度的上升而降低，而且还会有所升高，这正是钢材料可以作为高温下承重材料的一个重要条件。将两种材料组合在一起，恰恰中和了两种材料的优点，使幕墙结构更坚固和稳定。在实际应用中将会更具有材料优势和技术优势。

二、存在的问题

玻璃幕墙在现代建筑中被广泛使用，因其具有独特的光影和色彩以及良好的建筑艺术效果和建筑风格的造型而具有良好的应用前景。但在实际工程使用中，我们仍然发现很多不足之处，比如：铝合金立柱型材，其在幕墙结构中本应用最多，但目前，其薄弱环节却越来越明显。其原因可能是铝合金的强度低，弹性模量小所致，若其应用在楼层数较多或风荷载较大的幕墙中恐难以为任。

再者，在实际运用中由于所运用的材质的原因，铝和钢在某些介质中还有可能形成化学上所谓的原电池，这对整个幕墙的安全性和可靠性有着极大的影响。如果能选用一些其他非原电池原料的材料将铝合金与钢隔开或避免其与原电池介质接触，可以避免这一缺点，这也是幕墙设计材料中需要改进的部分。

目前，在幕墙设计中应用钢铝组合结构还缺少与之相关的明确的标准和良好的行业规范。幕墙技术在建筑领域的大量应用和开阔的市场前景的背景下，即使国家出台了与之相关的政策法规，以及有关行业的监管部门制定了技术标准，但是钢铝组合结构在幕墙中的运用还处在探索的早期阶段，标准规范还没有形成最基本的体系与之配套，进而使得监管缺乏依据，工程质量也受到相应的影响。

三、解决措施

根据以上叙述，对幕墙在现阶段施工当中的相关进行分析，为了防止相关问题的产生，对今后幕墙在现代社会发展中的应用不会受阻，下面对相应的解决措施进行分析，希望能为相关负责部门提供一定的帮助。

1.制定管理制度保证施工质量，针对目前幕墙的施工现状，影响质量的一部分原因就是施工人员的工作问题。部分工作人员对施工的专业知识水平较低，而且对于施工过程中的施工流程等问题不够了解，幕墙的施工是一个整体性的施工工作，如果其中的部分环节出现问题，就会影响整体的协调性问题。针对此类情况应当制定一系列相应的管理措施，设立施工管理监督部门，对于施工过程中的相关问题进行严格的把控，在人员的施工过程中保证施工的质量。

2.幕墙设计施工的相关材料的质量问题也会影响整体的施工质量，虽然钢铝结构具有一定的优点，但是钢铝结构的原材料选择会影响，其结构功能能否完整的发挥。在钢铝材料选择时应当选用正规厂家生产的加工的钢铝材料，并且保证每一个在在施工中使用的钢材都有质量检验合格证，在满足这些条件的前提下，在运送到现场是还要对材料质量进行检查。将符合要求的材料投入到幕墙的施工当中，才能够保证幕墙的施工质量。

四、结语

幕墙设计是一种具有时代特征的新时代建筑设计形式，在现代城市建筑当中越来越常见，由于不同建筑的施工需要，对于幕墙的形态和功能有一定的要求。通过不断的创新和发展，对相关幕墙施工技术的研究和分析，从而研究出适合现代幕墙施工要求的技术结构。但是在先进技术的施工下，仍旧需要注意在施工过程中，人员的施工情况，以及施工的材料都会影响施工的质量，加强施工过程中的管理工作，通过对材料的检查和人员的控制保证钢铝组合结构形式的成效得到最大程度的发挥，有利于建筑行业以及社会国家的进步。

参考文献：

[1]高树鹏.钢铝组合结构在建筑幕墙工程中的应用[J].广东建材.2014.

[2]吴汉彬.浅析钢铝组合结构在幕墙设计中的应用[J].现代物业（上旬刊）.2012.