鋼鋁結(jié)合在幕墻設(shè)計中的應用方案探討

孫偉峰 王德明

摘 要：隨著經(jīng)濟及技術(shù)的發(fā)展，越來越多的大空間，大跨度以及一些有特殊要求的幕墻工程出現(xiàn)，使得鋼鋁結(jié)合這種幕墻結(jié)構(gòu)被越來越多的使用。在幕墻設(shè)計中使用鋼鋁結(jié)合的形式，如何才能充分利用鋁型材及鋼材的優(yōu)點就成為了關(guān)鍵，本文就鋼鋁結(jié)合這種幕墻結(jié)構(gòu)進行探討，期望對同行有所裨益。

關(guān)鍵詞：鋼鋁結(jié)合；幕墻；節(jié)點；應用

1 前言

伴隨著國家經(jīng)濟的高速發(fā)展和科技水平的不斷提升，人們對建筑的要求也越來越多，不僅僅局限于安全實用，更多的是要求建筑物外型的美觀性及藝術(shù)性，在這種時代背景下，大跨度，大空間以及一些有特殊要求的建筑的需求逐漸增多，而建筑幕墻因其整體藝術(shù)效果好，安全性能高，功能性強等優(yōu)點被廣泛應用等到各種建筑物上，其中自然也包括大跨度，大空間建筑物，例如：體育館，展覽館，候機樓等建筑。而鋼鋁結(jié)合的幕墻結(jié)構(gòu)因其性能可靠，成本低，外形美觀等優(yōu)點被廣泛應用在大跨度，大空間及特殊建筑上，因此研究鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)在幕墻設(shè)計中的應用對于推進幕墻技術(shù)的發(fā)展具有重要意義。

2 鋼鋁結(jié)合幕墻結(jié)構(gòu)的選用

幕墻立柱&橫框可分為鋁型材，鋼材，鋼鋁結(jié)合型材三種，在大跨度和特殊構(gòu)造要求的幕墻工程中如果采用鋁型材作為立柱，那么成本將會大幅上升，在工程競標中將失去優(yōu)勢，鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)就成為首選。在此以北京西紅門鴻坤廣場幕墻工程為例，談談鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)在幕墻工程中的應用。

工程位于北京西紅門地鐵站附近，工程樓層高，分格大，有很多斜面造型，而且工程業(yè)主要求增加立柱寬度以便內(nèi)部能裝下一個LED燈具。這就導致如果使用鋁型材作為立柱，很難滿足幕墻對結(jié)構(gòu)的強度及剛度要求，并且成本將超出預算，就此我們經(jīng)過一系列的對比分析，最終確定了這種鋼鋁結(jié)合的結(jié)構(gòu)作為幕墻立柱（如圖1所示），從而滿足建筑大跨度，大分格以及業(yè)主安燈的要求。其優(yōu)點如下所示：

（1）強度大。鋼材的強度設(shè)計值是鋁型材強度設(shè)計值的2.5倍，因此相比鋁型材，鋼材可以在更小的截面尺寸下支撐更大的幕墻分格尺寸，增加的幕墻通透性，在保證安全的前提下得到更好的建筑效果。

（2）成本低。相比于使用鋁型材作為支撐結(jié)構(gòu)，鋼材的成本更低，具備競爭優(yōu)勢；于此同時因為分格的增大會使立柱減少；密封膠，五金件等輔料的也相應減少，從而進一步的降低成本。

（3）滿足業(yè)主的特殊使用要求。業(yè)主在立柱腔內(nèi)需要安裝照明燈具，從而使建筑在夜間有較好的外觀效果，因此只使用鋁型材無法滿足強度及使用要求，在這種情況下我們選用了鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)，如圖1中所示鋼鋁結(jié)合的結(jié)構(gòu)在滿足強度要求的同時還留下了足夠的空間以便安裝燈具，同時還降低了的材料成本。

（4）防火性能高。鋁材料的溫度在250℃時，其強度會降至原來的一半左右，而溫度進一步升高，則會使得其強度完全消失，而鋼材在250℃以下其強度基本沒有變化，在250℃左右時強度還會略微增加，在達到300℃時才會開始下降。因此使用鋼材能使幕墻獲得較強的防火性能。

當然鋼鋁結(jié)合具備以上優(yōu)點的同時也有一定的局限性，在設(shè)計及施工中體現(xiàn)出以下幾方面：

（1）雙金屬腐蝕；在使用鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)時因為鋼鋁是兩種不同金屬材料，互相接觸會產(chǎn)生雙金屬腐蝕現(xiàn)象，加速金屬腐蝕，降低材料使用年限，降低幕墻的安全性及可靠性。

（2）安裝過程中的偏差問題。應為圖紙上材料都是依據(jù)理論尺寸進行組裝的，而實際的工程施工中，因為鋁型材生產(chǎn)工藝及加工精度的高，尺寸偏差較小，而鋼型材的生產(chǎn)工藝及加工精度相對較低，尺寸偏差較大，當鋼型材和鋁型材相互配合時就會出現(xiàn)問題，導致鋁型材與鋼材無法配套使用，或者鋁型材安裝到鋼材上后產(chǎn)生較大變形，無法正常使用。

（3）技術(shù)標準問題。在目前的鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)的應用中，缺乏必要的行業(yè)準則及操作規(guī)范，未形成統(tǒng)一的技術(shù)標準。例如在計算時，設(shè)計，顧問，業(yè)主等各方在取值，系數(shù)等數(shù)據(jù)上會有不同，經(jīng)常導致各方意見不一，產(chǎn)生爭執(zhí)。

3 幕墻設(shè)計及施工中鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)的使用策略

雖然鋼鋁結(jié)合存在一定的局限性，但是瑕不掩瑜，我們不能因為這點問題就否定了鋼鋁結(jié)合，我們可以通過相應技術(shù)手段，管理手段將其糾正。

（1）在幕墻設(shè)計過程中充分考慮安裝過程會導致雙金屬腐蝕的各種情況，合理使用絕緣材料或其它有效措施確保鋼鋁之間不產(chǎn)生雙金屬腐蝕，并確保鋼材與鋁材的有機結(jié)合能夠充分發(fā)揮出各自的最優(yōu)性能。

（2）在幕墻設(shè)計過程中積極與各方溝通，在技術(shù)標準及計算的取值，系數(shù)等各個方面達成一致，并充分利用計算機輔助計算，確保計算結(jié)果為各方所接受。

（3）構(gòu)建完整的工程質(zhì)量保證體系，增強質(zhì)量意識，制定獎懲措施，并落實到每個人，全面提升企業(yè)的管理水平，切實保障工程質(zhì)量。

（4）加強現(xiàn)場材料管理，鋼材的尺寸偏差直接影響組合后材料的直線度，對于能夠矯正材料的返廠矯正，無法矯正的材料直接退貨，達不到合格標準的材料一律不允許使用。

（5）鋁型材設(shè)計開模時應在與鋼材配合位置留有余量以便適應鋼材偏差。

（6）嚴把施工質(zhì)量，加強施工人員安全與責任教育，促使創(chuàng)優(yōu)成為施工人員的自覺行為，并加強負責現(xiàn)場安裝的質(zhì)檢人員配置，切實保障工程施工質(zhì)量。

總而言之，隨著科技水平的不斷進步，鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)中的總總問題都會被我們一一解決。

鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)幕墻已經(jīng)在很多的幕墻工程上成功運用，經(jīng)過實踐的檢驗，這種技術(shù)是切實可行的。在目前大跨度，大空間建筑物頻出的時代背景下，在幕墻設(shè)計及施工中結(jié)合實際情況來決定是否選擇鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)形式，不能因為鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)的局限性就將其否定。我們應該不斷優(yōu)化建筑材料搭配，有效避免鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)中存在的各種局限性，使鋼鋁結(jié)合結(jié)構(gòu)形式在建筑幕墻設(shè)計中發(fā)揮重要作用，同時推動建筑幕墻設(shè)計技術(shù)的進一步完善和發(fā)展。

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