建筑表皮中金屬材料的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)

姜俊

（溫州豪特實(shí)業(yè)有限公司，浙江溫州 325000）

建筑行業(yè)的進(jìn)步與發(fā)展與建筑材料的創(chuàng)新，有密切的聯(lián)系，從建筑學(xué)的角度來看，不同的建筑表達(dá)不同的建筑語(yǔ)言，體現(xiàn)了不同建筑風(fēng)格。金屬材料屬于綠色的材料，在建筑中發(fā)揮至關(guān)重要的作用，不同的金屬材料，其性能、特征、造價(jià)各不相同，在建筑表皮中運(yùn)用金屬材料時(shí)，設(shè)計(jì)人員要從多方面考慮問題，確保金屬材料的經(jīng)濟(jì)性、適用性、耐久性和穩(wěn)定性。

1 建筑表皮中金屬材料的應(yīng)用

1.1 金屬表皮材料的優(yōu)勢(shì)

現(xiàn)代化的建筑不光要滿足用戶使用的需求，同時(shí)建筑外觀還要具備一定的美觀度、整體性，建筑外表在打造城市形象、提高城市吸引力等方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用，尤其對(duì)旅游城市而言，在建筑表皮中采用金屬材料可以提高城市的美觀度。金屬材料有良好的延展性和柔韌性，能滿足不同建筑結(jié)構(gòu)的多樣化的需求，在安裝過程中可以結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的特征進(jìn)行彎曲、扭轉(zhuǎn)，同時(shí)能保證相應(yīng)的性能，其優(yōu)勢(shì)還在于安裝便捷、表面光滑、維護(hù)簡(jiǎn)單，具有較好的耐久性和穩(wěn)定性[1]。

1.2 建筑表皮中常用的金屬材料種類

就目前情況來開，金屬材料有密度大、延展性好、可塑性強(qiáng)等諸多優(yōu)勢(shì)，但也存在一定的局限性，很多金屬材料膨脹系數(shù)大，隨著周圍溫度的變化容易發(fā)生形變，導(dǎo)熱系數(shù)高，保溫性能差。所以在選擇相應(yīng)的金屬材料充當(dāng)建筑表皮時(shí)，要提高其保溫性能。結(jié)合目前情況來看，市場(chǎng)上金屬材料種類多，不同的材料，其延展性、耐久性、保溫隔熱性、可塑性、彎曲度也各不一樣，通常情況下合金的強(qiáng)度更高，耐久性、穩(wěn)定性更好，常見的建筑表皮合金材料主要有鋁、銅、鐵、鈦、鋅等合金金屬[2]。

1.2.1 鋁合金的應(yīng)用

鋁合金是建筑表皮中最常見，運(yùn)用最廣泛的建筑表皮材料之一，在鋁合金應(yīng)用早期，常見的形式有鋁合金窗框，而如今隨著合金技術(shù)的不斷發(fā)展，鋁金屬質(zhì)地柔軟，有亮銀色和白色兩種顏色，視覺效果較好，延展性高，加工成本比較低。相比其他金屬表皮材料而言，鋁合金在建筑表皮的應(yīng)用中具有較強(qiáng)的經(jīng)濟(jì)性和可行性，但是鋁也存在一定的局限性，水泥中的堿性物質(zhì)對(duì)鋁會(huì)產(chǎn)生腐蝕，因此在建筑表皮施工中應(yīng)用鋁合金時(shí)要防止鋁與混凝土和砂漿產(chǎn)生直接接觸，避免對(duì)鋁的色澤、耐久性等性能造成影響。

1.2.2 銅合金的應(yīng)用

和鋁合金有著相同的特點(diǎn)，銅合金質(zhì)地柔軟、延展性好、可塑性強(qiáng)，可以結(jié)合不同的建筑特征加工成形式多樣、厚度均勻的銅合金薄片，也可以結(jié)合建筑所需的裝飾效果，拉成細(xì)絲狀，在建筑表皮施工過程中，鋁合金的應(yīng)用對(duì)精細(xì)度要求較高的施工環(huán)節(jié)可以完成精準(zhǔn)覆蓋建筑表面的效果，細(xì)化建筑表皮施工。從色澤方面來看，銅材料可以根據(jù)相應(yīng)的配置比例控制銅合金的色彩，讓其呈現(xiàn)出銀白色、黃綠色等多種顏色，從而實(shí)現(xiàn)美化和裝飾建筑表面的效果。此外，隨著時(shí)間的推移，純銅和銅合金會(huì)出現(xiàn)銅銹，而銅銹的呈現(xiàn)綠色，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)建筑表面的具體需求選擇相應(yīng)的加工方式。與其他金屬表皮材料不同的是，銅具有較好的耐腐蝕性，使用壽命長(zhǎng)，在一些天氣環(huán)境、自然環(huán)境較為惡劣的建筑表皮施工中，銅合金得到設(shè)計(jì)師的青睞[3]。

1.2.3 鋅合金的應(yīng)用

相比其他金屬材料而言，鋅的密度比較高，在太陽(yáng)光下鋅合金呈現(xiàn)出灰藍(lán)色和淺灰色兩種色彩，可以與建筑環(huán)境實(shí)現(xiàn)高度融合。值得注意的是，鋅合金在加工過程中，其表面可以涂上聚酯漆，結(jié)合建筑所需營(yíng)造形式多樣的色彩特征，在建筑表皮施工中，鋅與鈦、銅組合成形鋅鈦銅合金，可以有效改善鋅金屬的性能，提高合金的耐久性和穩(wěn)定性，在鋅金屬中加入銅，可以提高拉強(qiáng)度，在包覆式建筑表皮施工中[4]。鋅合金的應(yīng)用效果非常明顯，彎曲性較高，可以結(jié)合建筑外表的特征實(shí)現(xiàn)不同的造型設(shè)計(jì)。此外，與銅合金相同的是鋅合金板，其在長(zhǎng)時(shí)間的應(yīng)用過程中，表層會(huì)形成粘附力較好的保護(hù)膜，可以有效提高鋅合金的抗腐蝕性。從造價(jià)層面來看，純鋅價(jià)格比較貴，但是鋅合金造價(jià)成本比較低，可以在建筑中大量使用。

1.2.4 鈦合金的應(yīng)用

早期鈦合金被廣泛應(yīng)用于航天工程領(lǐng)域，鈦合金密度小、質(zhì)量輕、強(qiáng)度高，與銅合金和鋅合金性能相同的是鈦合金，其同樣也具有較強(qiáng)的抗腐蝕性，長(zhǎng)期處在惡劣的自然環(huán)境中時(shí)可以形成氧化保護(hù)膜，抵抗雨水的沖刷和太陽(yáng)光的暴曬。結(jié)合有關(guān)數(shù)據(jù)來看，鈦合金的使用壽命甚至可以超過建筑物的使用年限，鈦合金導(dǎo)熱系數(shù)和線膨脹系數(shù)比較低，這一特性可以使得鈦合金能夠能夠適應(yīng)溫差變化較大的建筑環(huán)境，其性能結(jié)構(gòu)和外形不會(huì)受到溫度變化的影響。從色澤角度來看，鈦合金的主要顏色是亮灰色，由于其穩(wěn)定性較高，在長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)色彩不會(huì)受其他因素的影響[5]。此外，通過加工處理，鈦金屬也可以呈現(xiàn)銀色、金色、藍(lán)色、灰色、紫色等多種色彩，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)建筑表皮的具體需求和人們的審美要求加工出不同的色彩形式。但是鈦合金的應(yīng)用也受到很大的局限性，相比其他合金而言，鈦金屬生產(chǎn)成本較高，無法得到廣泛應(yīng)用。

1.3 建筑表皮中金屬材料的應(yīng)用形式

在建筑表皮施工中，金屬板材具有良好的延展性，可以結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的不同特征，對(duì)板材的厚度、外形進(jìn)行加工設(shè)計(jì)，滿足人們的審美需求，提高建筑的美觀程度。與此同時(shí)，金屬材料的廣泛應(yīng)用可以提高建筑表皮的抗腐蝕性，增強(qiáng)建筑結(jié)構(gòu)的整體質(zhì)量，延長(zhǎng)建筑的使用壽命[6]。在建筑表皮施工中，根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)特征，金屬板材通常被加工成幾何圖形或采用現(xiàn)代工藝和人們多元化的審美需求加工成異形金屬本板。在安裝過程中，金屬板之間通常采用焊接和螺栓的連接方式，根據(jù)建筑風(fēng)格和建筑的具體用途，打造精準(zhǔn)流暢的或不規(guī)則的形態(tài)，提高建筑的美觀度和多樣化。此外，建筑表皮施工中常見的還有穿孔金屬板、金屬網(wǎng)狀板材，顧名思義，穿孔金屬板主要是利用數(shù)控設(shè)備對(duì)金屬薄板進(jìn)行打孔，孔徑范圍通常在1～500mm 之間，主要是根據(jù)施工需求確定孔間距，根據(jù)金屬板材的面積采用直線或偏移的打孔方式，設(shè)計(jì)師可以根據(jù)安裝位置的具體特征加工成多種形式的孔形狀，增強(qiáng)金屬板材裝飾的效果。穿孔金屬板材最大的優(yōu)勢(shì)在于可以結(jié)合建筑特征加工成不同形狀的金屬此材料，由于其生產(chǎn)方式高度工業(yè)化、可塑性強(qiáng)、經(jīng)濟(jì)新高，在建筑表皮中得到廣泛了的應(yīng)用。結(jié)合實(shí)際情況來看，金屬網(wǎng)狀板材主要有編織型、拉伸型和焊接型三種類型，編制行網(wǎng)狀材料主要以金屬線材、金屬絲材等通過機(jī)器進(jìn)行編制而成的編制類絲網(wǎng)，拉伸型網(wǎng)狀材料主要是利用金屬薄板通過加工設(shè)備進(jìn)行拉伸、壓平等形成的拉伸型板網(wǎng)，顧名思義，焊接型網(wǎng)狀板材主要是通過現(xiàn)代化的焊接技術(shù)，將不同的板材之間進(jìn)行焊接，滿足建筑結(jié)構(gòu)的需求，金屬網(wǎng)狀板材的穿孔孔洞率比金屬板材高，其網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)可以對(duì)建筑外表起到立體裝飾的效果。

2 金屬材料在建筑表皮中的應(yīng)用趨勢(shì)

2.1 生產(chǎn)技術(shù)的進(jìn)步

相比傳統(tǒng)的建筑表皮裝飾材料來說，金屬材料由于其延展性好、彎曲度高、耐久性強(qiáng)，可以結(jié)合建筑結(jié)構(gòu)的不同特征加工出形式多樣的金屬材料烈性。也可以有效提升建筑外表的美觀度，美化建筑整體。在此背景下，金屬材料得到廣泛的應(yīng)用，與此同時(shí)，對(duì)合金材料的加工生產(chǎn)要求也越來越高，隨著科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，金屬材料的合成工藝、加工工藝得到進(jìn)一步發(fā)展，合金材料的性能得到明顯提升，鋁材料與鋼的復(fù)合材料可以提高鋼的強(qiáng)度，同時(shí)結(jié)合鋁金屬的低密度、耐腐蝕性，加工出新型的、性能較全面的金屬材料，在材料加工過程中也要充分考慮經(jīng)濟(jì)性原則，相對(duì)來說銅的價(jià)格較高，可以將銅粉與其他材料混合，涂在金屬表面，可以體現(xiàn)銅的質(zhì)感，還能提升材料的抗腐蝕性和耐久性。在金屬表皮材料加工中有廣泛的應(yīng)用。在發(fā)達(dá)國(guó)家，絕大部分金屬材料的加工都是采用激光技術(shù)，該項(xiàng)技術(shù)的精準(zhǔn)性較好，能實(shí)現(xiàn)材料的精細(xì)化加工，加工成本不高。

2.2 金屬材料的循環(huán)利用

金屬材料屬于綠色建筑材料，與磚石等施工材料相比，金屬材料回收利用率高，可以節(jié)約施工成本，將未發(fā)生腐蝕的金屬材料進(jìn)行二次加工回收利用，其性能不會(huì)受到太大影響。金屬循環(huán)再利用的能耗僅為加工新產(chǎn)品的5%，而玻璃回收再利用的能耗是加工新產(chǎn)品的95%，混凝土無法回收。此外，由于金屬本身具有較好的延展性、抗腐蝕性、穩(wěn)定性和耐久性，在回收利用過程中，可以實(shí)現(xiàn)完整的拆卸，在舊建筑拆除過程中可以回收金屬材料，再利用到新建筑的建筑表皮施工中，有效節(jié)約資源，降低建筑成本。

3 結(jié)語(yǔ)

綜上所述，在建筑表皮中應(yīng)用金屬材料，可以美化建筑外表，相比其他材料而言，金屬材料具有良好的延展性、可塑性，可以根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的特征，加工出符合現(xiàn)代人們審美需求的建筑外表，提高建筑的美觀度。符合現(xiàn)代城市的建筑特征，在建筑表皮中應(yīng)用金屬材料可以滿足現(xiàn)代人員多元化的審美需求，同時(shí)也能推動(dòng)我國(guó)建筑行業(yè)的綠色、環(huán)保、節(jié)能、可持續(xù)發(fā)展。