探究幕墻設(shè)計中鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的使用

【摘要】本文首先介紹了鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展以及鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的優(yōu)點，然后闡述了鋼鋁組合結(jié)構(gòu)在幕墻設(shè)計中的技術(shù)優(yōu)勢和存在的問題并提出了解決措施，并對鋼鋁組合結(jié)構(gòu)在幕墻設(shè)計中應(yīng)用計算機(jī)輔助計算進(jìn)行了分析。

【關(guān)鍵詞】幕墻設(shè)計 鋼材 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)

1 引言

伴隨著我國建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展，幕墻技術(shù)以其性能安全可靠、結(jié)構(gòu)形式豐富多樣等特點迅速被應(yīng)用于各種商業(yè)建筑、會展中心、體育文化場館以及通廊或過街天橋中。隨著人們開始不斷追求具有獨特外觀樣式與高性能的建筑物，各種大跨度、宏偉壯觀且極具建筑特色的建筑層出不窮，幕墻技術(shù)開始被廣泛地應(yīng)用，在高速發(fā)展。幕墻技術(shù)的發(fā)展主要體現(xiàn)為不斷更新、不斷升級其所采用的新技術(shù)、新材料和新結(jié)構(gòu)。在幕墻設(shè)計材料的選用上，鋼鋁組合結(jié)構(gòu)比傳統(tǒng)的鋁材的成本更低，性能更可靠。本文就鋼鋁組合結(jié)構(gòu)在幕墻設(shè)計中的應(yīng)用技術(shù)優(yōu)勢以及存在的問題作了一些探討。

2 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的產(chǎn)生和發(fā)展

隨著建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展，幕墻被應(yīng)用到越來越多的建筑中，鋁合金結(jié)構(gòu)已不能滿足大跨度、大風(fēng)壓、地區(qū)（如深圳、廈門、上海等地區(qū)）的大分格玻璃幕墻對骨架結(jié)構(gòu)剛度和強(qiáng)度的要求。于是有些設(shè)計師開始選用方鋼、工字鋼等鋼材來作為受力構(gòu)件。但在實際應(yīng)用中，由于很難在生產(chǎn)加工過程中將鋼材的精度控制在理想范圍內(nèi)，裝飾效果就會很差，而且由于受材料本身性能和表面處理的局限性影響，鋼材也極易褪色、出現(xiàn)漆膜脫落，甚至銹跡斑斑等現(xiàn)象。針對這些問題，有的設(shè)計師想出了在鋼結(jié)構(gòu)外包飾一層鋁塑復(fù)合板的辦法，但是又出現(xiàn)了新的問題。由于鋁塑復(fù)合板需要在工地現(xiàn)場折彎，且很難控制折彎的角度，就會出現(xiàn)立柱不直、橫梁不平的現(xiàn)象，同樣難以保證裝飾效果。有的設(shè)計師又想到在鋁型材內(nèi)部插入鋼加強(qiáng)芯，由于安裝工藝的限制，鋼鋁是會不可避免的直接接觸，但是，這是絕對不允許出現(xiàn)的，因為鋼鋁直接接觸會導(dǎo)致電化腐蝕。似乎束手無策了，然而在實踐中不斷地總結(jié)經(jīng)驗教訓(xùn)，鋼鋁組合結(jié)構(gòu)這一理想方案終于應(yīng)運而生。把鋼鋁組合結(jié)構(gòu)作為立柱和橫梁，彌補(bǔ)了以上各種結(jié)構(gòu)型式的不足，有效解決了大跨度、大風(fēng)壓、大分格玻璃幕墻給結(jié)構(gòu)帶來的各種問題。

3 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于幕墻設(shè)計中的技術(shù)優(yōu)勢

3.1 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的重量輕。

相比于傳統(tǒng)的使用陶瓷墻、玻璃墻、混凝土墻、千思板墻等結(jié)構(gòu)的幕墻，在使用相同設(shè)計面積情況下，鋼鋁組合結(jié)構(gòu)幕墻在重量上相對更輕，這樣在安裝的時候就更容易，也減輕了建筑物承受的重量，有效提高施工質(zhì)量。

3.2 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度大。

幕墻安裝很多都是安裝在較高的樓層的頂部，受到較大的風(fēng)荷載的沖擊，而應(yīng)用傳統(tǒng)的鋁型材結(jié)構(gòu)進(jìn)行幕墻設(shè)計，往往由于鋁型材本質(zhì)強(qiáng)度不高，設(shè)計出的幕墻往往不能滿足實際的要求。相比于鋁型材，鋼材在強(qiáng)度上性能更高，基本可以達(dá)到鋁型材的三倍左右，所以說，使用鋼鋁組合機(jī)構(gòu)進(jìn)行幕墻設(shè)計有效保證了幕墻的承載能力，使其承載力得到強(qiáng)化。

3.3 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)設(shè)計靈活。

應(yīng)用鋼鋁組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計，是利用鋼材和鋁材的優(yōu)點，使其進(jìn)行有機(jī)的結(jié)合。在實際的應(yīng)用中，由于鋼材具有高強(qiáng)度、高彈性、價格低的特點，主要起到承擔(dān)負(fù)載的作用，而鋁材具有抗腐蝕性和美化效果，主要起到裝飾幕墻的作用，這樣設(shè)計出來的幕墻就具有很高的可靠性和經(jīng)濟(jì)性等特點，使幕墻設(shè)計更趨靈活。

3.4 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)設(shè)計的防火性能較強(qiáng)。

傳統(tǒng)的鋁型材承載能力較弱，尤其是在高溫下，它的強(qiáng)度損失是很嚴(yán)重的，而且隨著溫度的升高，其強(qiáng)度會逐漸消失。但是鋼材卻不會受到高溫的影響，因為鋼材本身就是典型的不可燃材料，隨著溫度的升高，其強(qiáng)度會增加。所以使用鋼鋁組合結(jié)構(gòu)進(jìn)行幕墻的設(shè)計，有效的提高了幕墻的承重性能，使整個幕墻的耐火性能得到改善。

4 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)應(yīng)用于幕墻設(shè)計中存在的問題

就幕墻設(shè)計而言，鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)缺少相對合理的規(guī)范。伴隨著建筑幕墻在我國市場發(fā)展來看，其市場價值非常高，該行業(yè)內(nèi)部出了自己的標(biāo)準(zhǔn)，國家對幕墻設(shè)計也出臺了相應(yīng)的政策。但在幕墻設(shè)計中鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的應(yīng)用還處于初期的初期探索階段，規(guī)程、各項標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范還沒有形成一個合理的基本體系。

5 解決措施

首先，要增強(qiáng)質(zhì)量意識、選好設(shè)計人員、重視設(shè)計審核、提高質(zhì)量管理水平。幕墻工程涉及安全性，是一項要求十分嚴(yán)格而又細(xì)致的工作，百年大計質(zhì)量第一。要建立一套完整的企業(yè)幕墻工程質(zhì)保體系，包括制定工作獎罰條例、織機(jī)構(gòu)人員、規(guī)定職責(zé)和檢查細(xì)則等，讓

創(chuàng)建優(yōu)質(zhì)工程活動變成企業(yè)全體員工的自覺行動，全面提升企業(yè)的質(zhì)量管理水平。

其次就是質(zhì)量要把好關(guān)，合適選用原材料。整個工程的關(guān)鍵就是原材料的選取，原材料好壞對幕墻工程的設(shè)計起著決定性作用。所以，對于相關(guān)部門而言一定要把好質(zhì)量關(guān)。同時，為了避免發(fā)生化學(xué)反應(yīng)扥一些列反應(yīng)，需要新技術(shù)新開發(fā)，材料選取要合理。例如，為了避免發(fā)生電化反應(yīng)，可以把尼龍墊等惰性材料放置在鋁性材料內(nèi)，防止兩電極直接接觸，可以很好的避免了電化反應(yīng)，整體穩(wěn)固鋼鋁結(jié)構(gòu)，堅實幕墻結(jié)構(gòu)。

再者，可以研發(fā)新的技術(shù)，不斷加強(qiáng)鋁和鋼的強(qiáng)度，使其堅固幕墻結(jié)構(gòu)、更耐高溫。不斷研發(fā)新材料，作為鋁制材料。還要不斷地發(fā)展幕墻結(jié)構(gòu)，我們應(yīng)該通過不斷的學(xué)習(xí)將幕墻結(jié)構(gòu)斷地創(chuàng)新，不斷地改進(jìn)，不，應(yīng)該多向先進(jìn)發(fā)達(dá)國家學(xué)習(xí)新技術(shù)、新方法、新思想，推動幕墻技術(shù)進(jìn)一步地向前發(fā)展。更重要的是，國家相關(guān)部門也應(yīng)該為幕墻結(jié)構(gòu)的發(fā)展推動做出努力，盡快加強(qiáng)并成熟相關(guān)的法律法規(guī)，對有關(guān)的技術(shù)檢測部門制定相關(guān)的技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)和行業(yè)規(guī)范。

6 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)在幕墻設(shè)計中應(yīng)用計算機(jī)輔助計算

6.1 計算機(jī)輔助計算方法的假條件的設(shè)定。

在鋼鋁結(jié)合的結(jié)構(gòu)中，這兩種材料是結(jié)合在一起的，所以對于垂直于結(jié)構(gòu)的承載力可以認(rèn)為是相同的，而在平面結(jié)構(gòu)的時候，則可以認(rèn)為二者的撓度相等。還有一個因素是軸向力，因為其引起的力是非常小的，所以在進(jìn)行計算的時候可以忽略不計，認(rèn)為其為零。

6.2 鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的計算機(jī)輔助計算方法。

進(jìn)行計算的時候，首先要求出等效形心軸，之后才可以對鋼鋁結(jié)合的整體結(jié)構(gòu)部分分步驟進(jìn)行計算。在進(jìn)行計算的時候鋼鋁的復(fù)合結(jié)構(gòu)作為一個整體，可以計算出整體的彎曲剛性，得出彎度后，就可以計算出撓度。在大跨度的鋼鋁結(jié)構(gòu)的幕墻設(shè)計中，主要考慮的技術(shù)參數(shù)就是撓度。在得到撓度數(shù)值后，在采用計算機(jī)輔助計算。目前在實際工作中，這種方法經(jīng)驗證還是比較準(zhǔn)確的。

7 結(jié)束語

鋼鋁組合結(jié)構(gòu)在幕墻設(shè)計的應(yīng)用經(jīng)過實踐的檢驗是切實可行的。該技術(shù)的推廣將能提高我國幕墻結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)水平，能夠推動建筑物外表裝飾技術(shù)水平的不斷前進(jìn)。

【參考文獻(xiàn)】

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