钢铝组合结构在幕墙设计中的应用分析汤芳

钢铝组合结构在幕墙设计中的应用分析汤芳

汤芳

广州江河幕墙系统工程有限公司511340

摘要：钢铝组合结构以其质量轻、强度大、抗火性能好、造价低等优势已成功应用于诸多建筑工程上，通过计算机辅助计算对结构进行合理的设计，让钢铝组合充分发挥钢材与铝材的性能特点，这项技术经过实践的检验是切实可行的。本文将在钢铝组合结构在幕墙设计中的应用和可能存在的问题进行深入的研究和探讨。

关键词：钢铝组合；幕墙设计；应用

引言：

目前，在我国建筑行业中幕墙技术的应用越来越多，发展速度不断加快，受到人们的广泛青睐。幕墙技术的优点主要表现在环保节能、性能稳定、形式多样、安全可靠等方面，通过利用钢铝组合结构，使幕墙技术得到了进一步的发展，更是兼具了质量轻、强度高、成本低等优势。现代人们的审美理念、审美的角度都有了很大转变，对建筑的外观质量、整体性能以及独特性都有了更高的要求，因此，出现了极具特色的大跨度建筑体系。为了应对建筑发展的新趋势，幕墙的新要求将会层出不穷，从而使幕墙设计趋向于运用新材料、新技术以及新结构。

1幕墙设计中应用钢铝组合结构的主要优点

钢铝组合结构在建筑幕墙设计中的广泛应用并非是偶然的，这和钢铝组合结构自身的技术优势脱不了关系。整体而言，钢铝组合结构具备以下主要优势：

①用钢铝组合结构有着重量轻的特点，由于大跨度幕墙结构，若是用纯铝框的形式，有可能会设计成实芯的形式，重量较大，成本较高，不具备可操作性，所以，重量轻是个相当突出且明显的技术优势；

②强度较高，使用钢铝组合结构进行幕墙结构的施工设计，可以获取较高的强度，通常情况之下对于高层和大规模的建筑施工，由于计算强度及挠度方面的需求，使得建筑设计不达标的情况时常发生，而应用钢结构进行施工设计，可以获得较高的强度和弹性能模量，再加上铝材料的应用，可以使得整个建筑项目的荷载承重能力大大增强，更好的符合建筑需求；

③采用钢铝组合结构进行设计和施工，在设计的类型和方式上具有灵活多变的特征，相关技术将弹性强、刚度大以及价格低等优势集中在一起，同时综合性的运用相关技术还可以有着较强的装饰效果和极强的耐腐蚀性，在轻巧性和灵活性方面，也有着突出的优势，所以，相关钢铝组合结构是一种相当出色的设计类型；

④采用钢铝组合结构进行幕墙结构的施工，还可以使得防火性能大大增强，当前建筑的防火设计是一项关键性的设计环节，对于工艺技术标准有着极高的要求，一般情况之下铝材料的温度在250摄氏度时，其强度会降至原来的一半左右，而温度进一步升高，则其强度会逐渐消失，所以，在设计的过程当中还需要对相关材料的特点和性质进行掌握，全面的提升设计工作的防火性能，在实践的应用过程当中，钢结构材料有着较好的防火性，其强度比铝材料在高温情况下会持续更长时间，所以，钢铝组合结构进行幕墙的施工，可以获得较强的防火性能，进而更好的满足当前现代化建筑施工的基本需求。

2钢铝组合结构幕墙设计的应用要点

2.1要增强质量意识、提高质量管理水平

重视设计审核、选好设计人员。幕墙工程是一项要求十分严格而又细致的工作，幕墙工程涉及安全性，百年大计质量第一。要建立一套完整的企业幕墙工程质保体系，包括组织机构人员或部门职责、工程全过程的实施和检查细则、质量工作奖罚条例等，让创建优质工程活动变成企业全体员工的自觉行动，全面提升企业的质量管理水平。

2.2加强幕墙结钩的质量管理，选用适当的材料

原材料的好坏直接影响幕墙的质量，材料是整个工程建设的关键，把好质量是工程建设的关键，相关部门一定要加强新技术的应用，避免由于材料的关系产生一些质量问题。

例如：可以在一些钢铝结构中增加一些惰性材料，如防腐蚀垫片等，不让两者的原材料产生接触，避免原电池反应的发生。钢铝结构要不断的加固，加强幕墙结构的稳定性，在应用的过程中，要不断加强新材料、新技术的应用，使材料的强度及使用范围得以加强。

2.3钢铝组合结构中计算机技术的应用

（1）计算机辅助计算方法的假设条件的设定

1）由于在钢铝组合结构中，钢材和铝型材紧密地结合成一体，其在垂直于结构的承载作用可以认为二者是相同的，所以，假设在水平荷载作用下，钢材和铝型材的挠度相等，即等挠度原理；

2）除此之外，轴向力所引起的应力极小，所以可以不予考虑，假设轴向力所引起的应力为0。

（2）钢铝组合结构的计算机辅助计算方法

求出等效形心轴，就可以对已经形成整体面域的钢铝组合结构的截面图形使用“炸开”命令，而后，再执行“面域”步骤和“布尔运算差集”步骤，之后再对钢材和铝型材截面图形执行“质量特性”命令，就可以求出基于等效形心轴的和值。由于对于大跨度幕墙结构中钢铝组合结构的应用最重要的数据就是挠数，所以其计算结构最终得到钢铝结构的挠度，这种借助于计算机辅助技术进行的计算，虽然和实际值有些偏离，但基本上不影响其应用于实际工程设计中，因为其计算结果的实施偏差小于3%。

3钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题

钢铝组合结构在幕墙设计中的应用缺少相应的标准规范。伴随着建筑幕墙技术在国内建筑物上的广泛应用，其市场前景十分广阔，国家对幕墙技术的使用也制订了相关的法规性政策，其行业内部监管部门也出台了技术标准，但钢铝组合结构在幕墙设计中的应用还处于初期的探索阶段，各项规范、规程、标准还没有形成基本配套的体系，这就缺少对这种技术的监管依据，对工程质量的可靠性产生影响。

4解决措施

首要，要增强质量认识、提高质量管理水平、注重设计审阅、选好设计人员。幕墙工程是一项需求非常严格而又详尽的作业，幕墙工程涉及安全性，千秋大业质量第一。要树立一套完好的公司幕墙工程质保系统，包含组织机构人员或部分责任、工程全过程的施行和查看细则、质量作业奖罚法令等，让创立优质工程活动成为公司全体职工的自觉举动，全面提升公司的质量管理水平。其次，即是把好质量关，选用适宜的原材料。原材料的好坏直接决定着钢铝结构幕墙质量好坏，原材料的选择是工程的关键。所以，有关部门必定要把好质量关。同时，开发新技术，选择更合理的材料，防止出现材料之间发生化学反应等一系列问题。例如，防止电化腐蚀，可以在钢铝结构之间增加绝缘的介质材料，不让两种原材料之间直接接触，可以有效地防止电化腐蚀，钢铝结构也就愈加稳定，幕墙结构愈加坚实。再如，可以不断开发新的材料作为钢铝结构中的材料，或研讨新技术，使铝和钢的强度加强，在幕墙结构中更巩固、更耐高温。幕墙结构还在不断地发展中，我们应当通过不断的学习，将幕墙结构不断地改善，不断地立异，推进幕墙一步一步地向前发展。多向领先发达国家学习新技术、新方法、新思想，学习研讨永无止境。重要的是国家有关部分也应当尽快加强并推广有关的法律法规，对有关的技术检查部分拟定有关的技术标准和行业标准，为幕墙结构的发展而尽力。

结束语：

在我国经济飞速发展的城市中，随着建筑幕墙市场对品质要求不断增高，建筑的风格日趋独特，建筑设计师最喜欢钢铝玻璃幕墙的复杂双曲空间设计选择。大多数情况，由于建筑幕墙是整个建筑物最外层，与外界直接接触，钢铝幕墙的维护能直接对整体建筑物的安全等方面产生影响。因此，对高层建筑而言，无论是建筑物的机械结构、外貌外观，还是对幕墙的水密性、风压性、安全性等都给出十分高的要求。要实现这些要求前提是保障其合理性与安全性情况下来进行提升设计。

参考文献：

[1]韦再兴.钢铝组合在结构幕墙设计中的应用[J].中国建筑金属结构.2013（10）

[2]刘涛.钢铝组合结构在幕墙设计中的应用分析[J].门窗.2014（06）

[3]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（07）