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钢铝组合结构在幕墙设计中的应用分析裴银波

发表时间：2020/7/14 来源：《基层建设》2020年第6期作者：裴银波

[导读] 摘要：现如今，建筑设计和施工中，涌现出了各种新的材料和技术。

        杭州嘉威幕墙装饰有限公司浙江省杭州市 310005
        摘要：现如今，建筑设计和施工中，涌现出了各种新的材料和技术。幕墙是一种相对来说节能环保且形式多样、安全可靠的结构，很多高层、超高层建筑已经普遍采用幕墙代替传统的混凝土外墙。但是幕墙设计这一重要的外围护结构在实际设计中对于技术、材料的要求也很高，为同时满足建筑外观美观、舒适安全和节能降耗的目标，可将钢材和铝材结合起来，发挥各自的优势，创新幕墙设计，使幕墙结构更为牢固稳定。文章将在概述钢铝组合结构的基础上，分析该结构的应用优势，同时指出目前存在的不足之处和改进策略，最后简要分析该结构技术的未来发展。
        关键词：钢铝组合；钢铝材料；幕墙；结构设计；应用
        引言
        从我国建筑行业的发展趋势来看，幕墙结构设计应用也是越来越广泛，这个行业也是迅猛发展。人们的审美水平也是越来越高，追求的特色也越来越多，注重建筑物的外观及性能。现在不乏有很多高端大跨度的建筑物，建筑结构形式趋于多元化，结构的空间体系也在逐渐的加强。往常单纯的铝型材在固定的安装范围内难以满足幕墙的各方面的受力能力，相反钢铝材料则不同，大大的保证了建筑结构的稳定性，而且本身它的质量较轻、强度及刚度较大、造价相较其他比较低，适合于各类建筑工程。
        1在幕墙设计中应用钢铝组合结构的优势
        1.1强度较大
        虽然钢铝组合结构的质量较轻，但是结构的强度却很高，和单独的铝合金或钢材结构相比，组合结构不但可满足高层建筑对于抗风抗震性能的要求，而且因为钢材的强度大、弹性模量大，可大幅度提升结构的荷载承重能力，提高整体结构的强度。
        1.2质量较轻
        在幕墙结构设计中，尤其是大跨度的结构，如果采用单一的铝合金结构形式可能会设计成实芯形式而使重量加大，且成本较高。因为和其他金属材料相比，铝材和钢材的密度都较小，所以采用钢铝组合结构形式，将两种材料结合起来应用到幕墙立柱设计中，可降低结构的自身重量，与混凝土幕墙、陶板幕墙等相比具有明显的优势。
        1.3结构设计灵活
        在钢铝组合结构的幕墙设计中，钢材强度大、弹性好且成本较低，加上铝材耐腐蚀性好、装饰效果较好且质量较轻，可发挥各自的优势，使组合的形式也变得多种多样，充分发挥两种材料的作用，使建筑幕墙结构的安全性能得到明显提升，同时还能满足经济实用的要求。钢铝组合结构独特的色彩使建筑整体外观美观性提升，具有较好的建筑艺术效果。
        2钢铝组合材料在幕墙设计中存在的问题
        目前在建筑物的幕墙设计中广泛使用的是玻璃幕墙其表现的光感以及色彩等都具有很广的市场前景。但是从目前的形式出发实际工程存在很多的不足。铝合金材质以及柱形材料，在幕墙的结构中应用的很广，选择材料这方面存在问题。但是从施工角度出发这种材料的弹性较小经受不了大风的影响。其次在实际的应用中，铝以及钢在其中的应用有可能会形成一些所谓的原电池，影响了整个幕墙的安全性因此要避免产生原电池的现象。应选用一些其他的原材料尽量的避免电解质的出现。从设计规范等方面出发钢铝组合的结构形式缺乏一些市场行业规范，但钢铝组合结构又具有广阔的发展前景。在这种情况下相关部门要尽量的做好钢铝组合应用的相关规定。同时，还要加强制定各种技术标准，使标准规范和技术标准结合在一起减少钢铝材料在其中存在的问题。

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        3关钢铝组合结构在防火性能方面的应用
        钢铝组合结构的防火玻璃的幕墙是由防火玻璃即幕墙的面板、抗火骨架、铝合金型材以及各种配件组成，铝合金在火灾中表现出的效果较为明显，其强度在高温作用下损失很快，所以铝型材料并不能作为防火玻璃幕墙的的防火结构原材料，否则将会存在安全隐患。而钢材恰恰相反，它是典型的不燃烧材料，但是另一个优势就是表现为高温下，它的强度会随着温度升高而增加，整个建筑物的整体的防火性能得到了大幅度的提高，有效的保证了整体的安全性能。钢铝组合结构防火玻璃幕墙既具有铝合金玻璃安装便捷的优势，又具有钢材的耐高温性能、高强度表现明显，这是防火幕墙的最佳组合结构。
        4钢铝组合在结构幕墙设计中的实施措施
        前文所涉及到的问题，会在一定程度上对幕墙结构产生影响，所以我们要想从根本上解决并提高幕墙设计的品质，就要加强应用以及使用过程的审核工作，这些必不可少。要做到设计严谨、安全性能高，这才是幕墙在建筑设计和应用中的目标，而且与此同时建立一套完整的实施计划非常有必要，增强奖惩制度条例，目的就是创建优质工程，全面有效的提升幕墙的整体质量水平，提高企业的管理水平。
        另一方面就是幕墙质量的管理与控制，要选取合适的材料，材料的使用将会直接会影响到幕墙的质量，原材料是整个工程建设的核心和关键，保证原材料的品质才能进而保证工程质量，工程质量就是工程建设的核心，因此相关的部门必须加强新技术的引进，避免在材料的应用上导致不必要的问题发生，影响后续工作进行。在材料的选用问题上，我们可以适当的在钢铝组合结构中加入一些较惰性的物质，比如说防腐垫片，避免两者近距离的接触，使两者不产生化学反应，这样就能合理的做到加固钢铝组合结构稳定性，从而保证幕墙的质量安全。
        我们在应用钢铝组合结构的过程中，应该不断地引进新技术新材料不断地改进完善以往的技术，这样才能不断的扩大适用范围，更好地改善材料的刚度性能。在幕墙的结构设计中，我们既要保证其结构的坚固性，还要保证其耐高温的性能，在这项技术不断地发展进程中，设计人员们也要不断的学习应用，改进已有的技术，进行创新和发展，这样才能好的推动技术进步。我们应该多向发达国家学习，引进新的技术传播新的想法和理念，加强自身素质建设，更重要的相关的技术检测部门必须要做到即时更新技术要求和规范，这对幕墙的结构设计作用重大。
        5钢铝组合结构幕墙设计的未来发展
        随着建筑幕墙设计技术的不断发展，以及建筑市场的国际化发展，对钢铝组合结构幕墙设计的要求也越来越高。尤其在超高层快速发展的背景下，钢铝组合结构幕墙技术将不断创新，使其朝着超高层幕墙设计和施工水平发展，比如对建筑舒适度、抗震安全性等方面的要求。目前关于超高层风环境的理论研究、抗震安全方面的研究、幕墙水密性的研究、建筑幕墙防火性能的研究、超高层建筑幕墙维修更换技术的研究等已经非常广泛，随着对这些问题研究的深入和解决，超高层建筑幕墙钢铝组合结构技术将更加成熟，发展应用将更加普遍。
        结语
        在幕墙的建设发展过程中，建筑材料只能保证建筑稳定性，而选择合适的材料的重要责任就落到了建筑设计师的身上。当前建筑行业的快速发展在某种程度上促进了幕墙结构的应用，而且在新跨度、新高度的幕墙结构设计中，钢铝组合逐渐的受到设计师们的青睐和关注。当前的幕墙的结构形式为建筑物的设计增添了新鲜的色彩成分，建筑物本身也达到了一个新的台阶，上了更高的层次。所以我们应该充分的应用建筑材料的特性，引进先进的生产技术，进行整体设计，研究以及试验，增强材料的各种性能及应用的可靠性。只有通过时间才能更好地说明问题，从实际操作中获取相应的数据，在进行有效的科学分析，巧妙地进行结合，实现最优组合，达到最有效果。
        参考文献：
        [1]郑云河.玻璃幕墙铝合金型材内嵌钢套立柱的设计计算[J].福建建筑，2007，（11）.
        [2]高树鹏，沈耀新，刘涛.钢铝组合结构在建筑幕墙工程中的应用[J].中国建筑金属结构，2015（15）：125.
        [3]黄宝峰，洪天华，刘一喆.钢铝组合结构在幕墙设计中的应用探析[J].建筑科技，2014（18）：35.