鋼鋁結合在幕墻設計中的應用方案探討

孫偉峰 王德明

摘 要：隨著經濟及技術的發展，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，使得鋼鋁結合這種幕墻結構被越來越多的使用。在幕墻設計中使用鋼鋁結合的形式，如何才能充分利用鋁型材及鋼材的優點就成為了關鍵，本文就鋼鋁結合這種幕墻結構進行探討，期望對同行有所裨益。

關鍵詞：鋼鋁結合；幕墻；節點；應用

1 前言

伴隨著國家經濟的高速發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效果好，安全性能高，功能性強等優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。而鋼鋁結合的幕墻結構因其性能可靠，成本低，外形美觀等優點被廣泛應用在大跨度，大空間及特殊建筑上，因此研究鋼鋁結合結構在幕墻設計中的應用對于推進幕墻技術的發展具有重要意義。

2 鋼鋁結合幕墻結構的選用

幕墻立柱&橫框可分為鋁型材，鋼材，鋼鋁結合型材三種，在大跨度和特殊構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勢，鋼鋁結合結構就成為首選。在此以北京西紅門鴻坤廣場幕墻工程為例，談談鋼鋁結合結構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，而且工程業主要求增加立柱寬度以便內部能裝下一個LED燈具。這就導致如果使用鋁型材作為立柱，很難滿足幕墻對結構的強度及剛度要求，并且成本將超出預算，就此我們經過一系列的對比分析，最終確定了這種鋼鋁結合的結構作為幕墻立柱（如圖1所示），從而滿足建筑大跨度，大分格以及業主安燈的要求。其優點如下所示：

（1）強度大。鋼材的強度設計值是鋁型材強度設計值的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構，鋼材的成本更低，具備競爭優勢；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）滿足業主的特殊使用要求。業主在立柱腔內需要安裝照明燈具，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合結構，如圖1中所示鋼鋁結合的結構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。

當然鋼鋁結合具備以上優點的同時也有一定的局限性，在設計及施工中體現出以下幾方面：

（1）雙金屬腐蝕；在使用鋼鋁結合結構時因為鋼鋁是兩種不同金屬材料，互相接觸會產生雙金屬腐蝕現象，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，因為鋁型材生產工藝及加工精度的高，尺寸偏差較小，而鋼型材的生產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生較大變形，無法正常使用。

（3）技術標準問題。在目前的鋼鋁結合結構的應用中，缺乏必要的行業準則及操作規范，未形成統一的技術標準。例如在計算時，設計，顧問，業主等各方在取值，系數等數據上會有不同，經常導致各方意見不一，產生爭執。

3 幕墻設計及施工中鋼鋁結合結構的使用策略

雖然鋼鋁結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合，我們可以通過相應技術手段，管理手段將其糾正。

（1）在幕墻設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生雙金屬腐蝕，并確保鋼材與鋁材的有機結合能夠充分發揮出各自的最優性能。

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

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

（4）加強現場材料管理，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）嚴把施工質量，加強施工人員安全與責任教育，促使創優成為施工人員的自覺行為，并加強負責現場安裝的質檢人員配置，切實保障工程施工質量。

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

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

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