复合铝板材料在建筑外立面设计中的应用及性能研究

复合铝板材料在建筑外立面设计中的应用及性能研究

沈婷

33028219******8247 浙江省杭州市 315300

摘要：建筑外立面的设计一直是建筑设计中重要的一环，金属幕墙则是外立面设计中常见的一种形式。近些年来，随着设计师对于建筑造型和外饰面表现性能的要求的越来越高，各类复合材料也被越来越广泛地应用。本文聚焦于复合铝板材料，讨论其在建筑外立面设计中的应用及性能研究。

关键词：复合铝板；建筑幕墙；应用；性能

一、前言

1.1复合铝板的基本概念

不同于在建筑外立面铝板幕墙体系中最常用的铝单板，复合铝板的整体结构分为三层，自上而下分别为面层、芯材、基层，不同材料通过粘接剂经由机器压制成型。复合铝板的面层与铝单板一样，可以通过涂层调色，也可以进行阳极氧化处理；同时，相较于常用的3mm铝单板，它可以提供更大的板幅、具有更轻的自重和更高性价比的价格，成为一种优质的金属幕墙材料。

1.2复合铝板的发展现状

复合铝板兴起于20世纪70年代，于90年代初引进中国。同时随着建筑业幕墙系统的发展，高层建筑外墙起火的事故时有发生，国家对于建筑幕墙材料的物理性能、尤其是防火性能的要求也逐渐提高。为此，国家有关部门出台规定，目前市场上用于建筑幕墙的复合铝板芯材，被明确要求为A级或B1级阻燃材料，如防火阻燃聚乙烯、高矿物填充料、氢氧化铝等，使得复合铝板成为不燃或难燃的幕墙装饰材料。铝塑协会也通过制定产品标准和施工规范，促使企业提升生产工艺、完善质量管理体系、维护行业的良性发展。经过多年的发展，复合铝板综合质量大大提升，逐步走入高端市场。

复合铝板的表面工艺相当丰富，包括涂层装饰、氧化着色、贴膜装饰、彩色印花装饰、拉丝和镜面六大类。同时，复合铝板也可以进行各类穿孔、二维弯弧曲面和一定限度的双曲面、凹凸折线。各式各样的复合铝板及加工工艺，能够满足市场丰富个性的需求，一些实际项目也经过了时间的考验，复合铝板为自己做了正名。

二、复合铝板的应用和性能

2.1性能与安装

作为铝板幕墙的一种，复合铝板幕墙的安装工艺与铝单板幕墙大同小异。在受力结构上，复合铝板通多螺栓与幕墙钢龙骨连接，而幕墙主龙骨则通过预埋件或后置埋件与建筑主体的钢筋混凝土相连接，从而保证铝板幕墙系统的牢固和稳定。具体安装流程为：工程准备、测量放线、安装骨架、布置防雷设备、固定与安装铝板、收口结构处理以及清洗、维护和保养。

复合铝板对施工条件的要求不高，且施工难度低，一般的平面造型大多数工程队都能够进行现场加工，能有效地缩短工期。当然对于一些复杂的造型尤其是双曲板，同样需要由专业厂家进行预加工，应当适当地留出更多的容错量。

除了出色的可加工性、可塑性、平整性、轻自重而强刚度和性价比，复合铝板还具有优良的隔热性能和隔音性能，可以适应多种使用场景。

2.2复合铝板的加工

复合铝板一般被加工成盆形板使用：在距离铝板四周边缘一定宽度的位置进行切角、开槽和弯折，最后用角码来连接到铝方管上固定加强。这样的安装方法通常比较牢固，且效果较好，因此被广泛地推广。由于板材在弯曲过程中会被拉长，原始成品地计算长度应当在加工长度的基础上预留变形量。

除此之外，由于复合铝板是一种宽度固定的成品卷材，为了提高材料的使用效率，需要对板材提前进行排版。一方面，施工单位在下定板材时应考虑到损坏和替换的可能性，留有一定的损耗余量；另一方面，由于铝板面层表现效果存在明显的方向性，为确保最终效果，应在排版时注意板材方向，避免在利用边料时草率地旋转、镜像，导致立面效果不统一。在安装时，也不可提前揭下复合铝板表面的保护膜，应当根据设计排版和保护膜上的方向提示正确安装，以达到设计要求的安装效果。

2.3超尺寸板幅

大面铝板幕墙的设计中，不可避免地会需要对铝板进行划分。越小的铝板尺寸划分，意味着更多的交接位置处理，因此设计中主流方向是更大的板幅和更少的划分。常规的3mm铝板一般要求短边控制在1200mm以下，长边也通常控制在5m左右；为了获得更大的板幅，常常需要使用单价更高的蜂窝铝板或采用背筋拉直。受限于加工机器，复合铝板的常规宽度可以达到1500mm左右，而需要定制的超宽板幅，则允许短边达到2000mm；在长度方面，在背筋的辅助下，可以在8-10m左右依然具有良好的平整性，这无疑是更受到设计师欢迎的。

但要注意的是，除了立面效果，复合铝板幕墙的分割还应当考虑风荷载的影响。对于复合铝板，设计中应根据项目的地理环境、设计高度等因素，选取合适的厚度、长宽比、支撑条件以及支点间距等，目的是提高其抗风变形能力，避免板材出现不可逆的塑性变形。同时，由于超宽板幅通常需要定制，对施工工期也会有一定影响。

2.4开放式幕墙

不同于封闭式幕墙系统，开放式幕墙系统是一种不打胶的幕墙安装方式。开缝形式既能避免密封胶对幕墙表面的污染，流通的空气还能更好地吸热隔声。前文说到盆形板，同样常用于铝单板中。折边形成的圆角，通常称之为“R角”，由于幕墙铝单板通常控制在3mm以上，其R角也较大，一般设计师会要求进行背槽工艺处理，即使如此，在封闭式幕墙系统中，由于工期紧张和国内施工技术受限，原设计中12mm的胶缝，最终现场效果也会达到15mm甚至20mm以上，美观度大打折扣。

开放式幕墙将防水系统藏于面层之后，提升了幕墙的美观度，也更便于清洁。同时，可以利用铝方管对重点角部进行加强。即便如此，复合铝板0.5mm厚的铝板面层，要求施工队伍在施工中更加注重成品保护：一方面，复合铝板的保护膜应在脚手架或吊篮拆除前的最后阶段前再撕除，另一方面应避免粗暴施工，造成脚手架钢管或吊篮与复合铝板的磕碰，尤其是角部位置应格外注意。

2.5屋面系统与双曲面

金属幕墙系统也常被用于第五立面的设计，即屋面系统。复合铝板同样可以应用于屋面系统，它质感美观、长期耐久，同时平整性好、刚度高、绿色环保。典型的金属屋面系统，如混凝土+金属饰面层，双层屋面+直立锁边系统，钢结构屋面+支托式系统形成的复杂造型，复合铝板都可以胜任。同时，金属屋面系统的一大痛点在于噪声污染，在多雨地区尤甚；复合铝板良好的隔声性能，使得它在金属屋面系统中更占优势。

在铝板幕墙体系中，还有一个非常重要的角色是铝型材。通常为了追求装饰线条的笔直度和锋利度，设计师会在端部使用铝型材代替铝板。铝型材的优点很多，缺点也是显而易见的，比如开模的周期与费用，比如在弯曲模拟圆弧时易变形且现场加工难以控制精确度，更重要的是它难以与双曲面进行很好的拟合。如果对双曲面造型有较高的要求，铝型材是难以满足要求的。这个时候复合铝板就是一个不错的替代材料，复合铝板不但可以折边做出双曲面线条，其R角也可以控制到接近铝型材的效果。当然，折边做法没有开模那样高的自由度，应适当控制复合铝板线条的造型复杂度。就像铝板和铝型材由于安装角度的误差会造成视觉色差，在复合铝板的安装也应当注意板材的定位和角度控制，采取合理的施工顺序控制误差，尤其是小尺寸的折边线条，建议与相邻的大面板材进行有效的背栓连接，帮助其角度控制，达到更好的表现效果。

三、结论和前景展望

建筑业作为国民经济发展的支柱产业，其发展质量与我国的经济、社会、生态发展息息相关。而建筑业的高质量发展，也离不开完善的市场经济体系和市场运营秩序。建工建材作为建筑业的上游产业，建筑材料的发展和进步，对于建筑设计和施工的发展有着不可忽略的作用，甚至能在一定程度上推动建筑形式的革新。

今天的普及度和认可度，主要依赖于产品质量的提升、施工工艺的提高和产品多样性对于市场越来越丰富的需求的回应。

目前，复合铝板仍有着庞大的市场，生产厂家应加大产品性能的研发力度，主动响应市场需求，改进板材性能，提供安全可靠的加工和施工工艺指导，帮助复合铝板更好地推广。建筑设计人员应当秉持环保节能地绿色设计理念，对结合建筑自身的周围环境、使用目的、自然条件等多方面的因素，对建筑外立面施工材料进行科学、合理的选择，以促进建筑外立面施工水平和使用寿命的提升，适应现代化建筑发展的新需求。施工单位也应当积极学习先进的施工工艺，改善施工管理制度，根据工程情况调整安装程序，并根据不同的安装条件和构件采取有针对性的安全措施，确保复合铝板的安装质量。通过各方的努力，相信复合铝板会有更优越的产品性能和更广阔的发展前景。

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