探究幕墙设计中钢铝组合结构的使用
探究幕墙设计中钢铝组合结构的使用
探究幕墙设计中钢铝组合结构的使用
【摘要】本文首先介绍了钢铝组合结构的产生和发展以及钢铝组合结构的优点，然后阐述了钢铝组合结构在幕墙设计中的技术优势和存在的问题并提出了解决措施，并对钢铝组合结构在幕墙设计中应用计算机辅助计算进行了分析。
【关键词】幕墙设计钢材钢铝组合结构
1 引言
伴随着我国建筑幕墙技术的发展，幕墙技术以其性能安全可靠、结构形式丰富多样等特点迅速被应用于各种商业建筑、会展中心、体育文化场馆以及通廊或过街天桥中。随着人们开始不断追求具有独特外观样式与高性能的建筑物，各种大跨度、宏伟壮观且极具建筑特色的建筑层出不穷，幕墙技术开始被广泛地应用，在高速发展。幕墙技术的发展主要体现为不断更新、不断升级其所采用的新技术、新材料和新结构。在幕墙设计材料的选用上，钢铝组合结构比传统的铝材的成本更低，性能更可靠。本文就钢铝组合结构在幕墙设计中的应用技术优势以及存在的问题作了一些探讨。
2 钢铝组合结构的产生和发展
随着建筑幕墙技术的发展，幕墙被应用到越来越多的建筑中，铝合金结构已不能满足大跨度、大风压、地区（如深圳、厦门、上海等地区）的大分格玻璃幕墙对骨架结构刚度和强度的要求。于是有些设计师开始选用方钢、工字钢等钢材来作为受力构件。但在实际应用中，由于很难在生产加工过程中将钢材的精度控制在理想范围内，装饰效果就会很差，而且由于受材料本身性能和表面处理的局限性影响，钢材也极易褪色、出现漆膜脱落，甚至锈迹斑斑等现象。针对这些问题，有的设计师想出了在钢结构外包饰一层铝塑复合板的办法，但是又出现了新的问题。由于铝塑复合板需要在工地现场折弯，且很难控制折弯的角度，就会出现立柱不直、横梁不平的现象，同样难以保证装饰效果。有的设计师又想到在铝型材内部插入钢加强芯，由于安装工艺
的限制，钢铝是会不可避免的直接接触，但是，这是绝对不允许出现的，因为钢铝直接接触会导致电化腐蚀。似乎束手无策了，然而在实践中不断地总结经验教训，钢铝组合结构这一理想方案终于应运而生。把钢铝组合结构作为立柱和横梁，弥补了以上各种结构型式的不足，有效解决了大跨度、大风压、大分格玻璃幕墙给结构带来的各种问题。
3 钢铝组合结构应用于幕墙设计中的技术优势
3.1 钢铝组合结构的重量轻。
相比于传统的使用陶瓷墙、玻璃墙、混凝土墙、千思板墙等结构的幕墙，在使用相同设计面积情况下，钢铝组合结构幕墙在重量上相对更轻，这样在安装的时候就更容易，也减轻了建筑物承受的重量，有效提高施工质量。
3.2 钢铝组合结构的强度大。
幕墙安装很多都是安装在较高的楼层的顶部，受到较大的风荷载的冲击，而应用传统的铝型材结构进行幕墙设计，往往由于铝型材本质强度不高，设计出的幕墙往往不能满足实际的要求。相比于铝型材，钢材在强度上性能更高，基本可以达到铝型材的三倍左右，所以说，使用钢铝组合机构进行幕墙设计有效保证了幕墙的承载能力，使其承载力得到强化。
3.3 钢铝组合结构设计灵活。
应用钢铝组合结构进行幕墙结构设计，是利用钢材和铝材的优点，使其进行有机的结合。在实际的应用中，由于钢材具有高强度、高弹性、价格低的特点，主要起到承担负载的作用，而铝材具有抗腐蚀性和美化效果，主要起到装饰幕墙的作用，这样设计出来的幕墙就具有很高的可靠性和经济性等特点，使幕墙设计更趋灵活。
3.4 钢铝组合结构设计的防火性能较强。
传统的铝型材承载能力较弱，尤其是在高温下，它的强度损失是很严重的，而且随着温度的升高，其强度会逐渐消失。但是钢材却不会受到高温的影响，因为钢材本身就是典型的不可燃材料，随着温度的升高，其强度会增加。所以使用钢铝组合结构进行幕墙的设计，有效的提高了幕墙的承重性能，使整个幕墙的耐火性能得到改善。
4 钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题
就幕墙设计而言，钢铝结合结构缺少相对合理的规范。伴随着建筑幕墙在我国市场发展来看，其市场价值非常高，该行业内部出了自己的标准，国家对幕墙设计也出台了相应的政策。但在幕墙设计中钢铝组合结构的应用还处于初期的初期探索阶段，规程、各项标准、规范还没有形成一个合理的基本体系。
5 解决措施
首先，要增强质量意识、选好设计人员、重视设计审核、提高质量管理水平。幕墙工程涉及安全性，是一项要求十分严格而又细致的工作，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，包括制定工作奖罚条例、织机构人员、规定职责和检查细则等，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。
其次就是质量要把好关，合适选用原材料。整个工程的关键就是原材料的选取，原材料好坏对幕墙工程的设计起着决定性作用。所以，对于相关部门而言一定要把好质量关。同时，为了避免发生化学反应?一些列反应，需要新技术新开发，材料选取要合理。例如，为了避免发生电化反应，可以把尼龙垫等惰性材料放置在铝性材料内，防止两电极直接接触，可以很好的避免了电化反应，整体稳固钢铝结构，坚实幕墙结构。
再者，可以研发新的技术，不断加强铝和钢的强度，使其坚固幕墙结构、更耐高温。不断研发新材料，作为铝制材料。还要不断地发展幕墙结构，我们应该通过不断的学习将幕墙结构断地创新，不断地改进，不，应该多向先进发达国家学习新技术、新方法、新思想，推动幕墙技术进一步地向前发展。更重要的是，国家相关部门也应该为幕墙结构的发展推动做出努力，尽快加强并成熟相关的法律法规，对有关的技术检测部门制定相关的技术标准和行业规范。
6 钢铝组合结构在幕墙设计中应用计算机辅助计算
6.1 计算机辅助计算方法的假条件的设定。
在钢铝结合的结构中，这两种材料是结合在一起的，所以对于垂直于结构的承载力可以认为是相同的，而在平面结构的时候，则可以
认为二者的挠度相等。还有一个因素是轴向力，因为其引起的力是非常小的，所以在进行计算的时候可以忽略不计，认为其为零。
6.2 钢铝组合结构的计算机辅助计算方法。
进行计算的时候，首先要求出等效形心轴，之后才可以对钢铝结合的整体结构部分分步骤进行计算。在进行计算的时候钢铝的复合结构作为一个整体，可以计算出整体的弯曲刚性，得出弯度后，就可以计算出挠度。在大跨度的钢铝结构的幕墙设计中，主要考虑的技术参数就是挠度。在得到挠度数值后，在采用计算机辅助计算。目前在实际工作中，这种方法经验证还是比较准确的。
7 结束语
钢铝组合结构在幕墙设计的应用经过实践的检验是切实可行的。该技术的推广将能提高我国幕墙结构设计技术水平，能够推动建筑物外表装饰技术水平的不断前进。
【参考文献】
[1] 尚新峰. 玻璃幕墙与建筑节能[J]. 黑龙江科技信息. 2010 （05）.
[2]李海英.钢铝组合结构在幕墙设计中的应用分析[J]城市建设理论研究，2013（09）
[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）
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