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【摘 要】 随着经济的高速发展和人们精神文化需求的提升，建筑师在不懈追求宏伟并富有特色的大跨度建筑。大跨度建筑多采用各种形式的空间结构体系，其结构形式千变万化、外饰效果丰富多彩。这种发展趋势对幕墙提出新的要求，促使幕墙设计采用更多新材料、新技术和新结构，从而创造出更多新的空间结构形式。钢铝组合结构幕墙在现代化建筑洪流中应运而生。不可否认，将钢铝组合结构应用于幕墙设计中还存在一些问题，但只要不断完善相应的技术与管理规范，对结构进行更合理的设计，就能充分发挥钢材与铝材各自的性能优点，让这项技术在大跨度幕墙建筑中得以更广泛地推广与应用。
【关键词】 幕墙设计;钢铝组合结构
如今建筑领域中幕墙技术的发展势头越来越猛，幕墙被应用于越来越多的、各式各样的建筑当中。其优越性体现在它的外观效果丰富多彩、结构形式多种多样，保温性能好，安全系数高等特点。人们的审美观念和心态的转变，致使他们追求更有特色、外观更美、性能更高的建筑。为了适应建筑发展的新趋势，幕墙的新构造样式层出不穷，从而使幕墙设计趋向于运用新材料、新技术以及新结构。其中钢铝组合结构以其质量轻、强度大、外饰效果好、造价低等优势已成功应用于诸多建筑工程上。
一、钢铝组合结构的优势
1、重量轻
众所周知，铝合金的密度比其他金属材料密度相对较小，钢也是密度小的金属合金。幕墙工程中，相同面积钢铝组合龙骨结构的幕墙会比一般混凝土板幕墙、瓷板幕墙、千思板幕墙、微晶玻璃幕墙、陶板幕墙会轻很多。钢铝组合的结构自重很轻，使建筑物负重减小，幕墙与建筑主体结构的连接更简单可靠。
2、强度较高
铝合金强度设计值是85.5MPa，弹性模量是70000MPa，其力学性能远不能满足跨度、风载荷较大的建筑物幕墙设计要求。然而钢材的弹性模量是210000MPa，强度设计是215MPa。从数据可以得知，钢的弹性能模量约为铝合金的3倍，强度约为2.5倍，这是钢铝组合中最需要的地方，因此，钢铝巧妙的结合运用到幕墙设计中，荷载承重会大幅度的加强，强度将会得到很大的提高。
3、外饰效果与结构强度的结合
钢铝组合结构在幕墙设计中，将钢的强度大、弹性好以及价格低的优势和铝的耐腐蚀、装饰效果好等优势有机而又巧妙的结合起来，产生的形式多种多样。这样充分发挥出他们的各自优势，将材料的性能运用到极限，从而使幕墙结构有较高的安全性和经济优势。钢铝组合结构其具有独特的光影和色彩以及良好的建筑艺术效果和建筑风格的造型，因而它具有良好的发展前景。
4、防火性能较强
铝材料在250℃下，其强度会降低到原来的一半，而当温度达到370℃时其强度将会丧失，这也正是铝材料不能应用于承重材料的主要原因之一。而钢材料却具有很强的耐热性能，虽然钢材料在100℃时材料的强度会有所降低，但是其强度在100℃之后不但不会随着温度的上升而降低，而且还会有所升高，这正是钢材料可以作为高温下承重材料的一个重要条件。将两种材料组合在一起，恰恰中和了两种材料的优点，使幕墙结构更坚固和稳定。在实际应用中将会更具有材料优势和技术优势。
二、钢铝组合结构的实际应用
常用的幕墙主受力结构有铝型材、钢材和钢铝组合型材三种，在大跨度支撑结构的幕墙工程中，铝合金结构要满足幕墙面材的力学需求势必要加大型材面积，这样势必会造成建设成本的攀升，造成资金的浪费最终失去竞争优势。以钢结构为主受力结构的幕墙，除建筑师特殊需求外，因外饰效果差，防锈成本高，耐蚀效果差，在当代幕墙建筑的运用中更是寥寥无几。下面以某工程为例，谈谈钢铝组合结构幕墙设计的应用。
由于投资方对工程资金控制较严，要求设计公司在设计阶段通过优化设计来有效控制工程成本。基于本工程楼层高、分格大，且处沿海大风压地区，采用铝合金结构很难满足幕墙对骨架结构强度和刚度的要求，钢结构的防腐蚀成本高，外饰效果根本无法满足建筑的需求。经过不断地分析对比，得出了比较理想的钢铝组合结构方案。通过采用一种全新的钢材-铝材组合结构作为立柱和横梁，从而有效解决大分格、大跨度、大风压玻璃幕墙给结构所带来的种种问题。其特点如下。
1、采用铝合金外皮，钢型材为内芯的构造形式。将铝合金型材（6063-T5）作为外露部件，钢材（Q235B）作为幕墙主受力构件，由此增加幕墙主受力部件的力学性能，可以形成较大的幕墙分格，增加了玻璃幕墙的通透性，既牢固又美观，满足建筑对外饰效果的要求。
2、钢铝组合结构中钢材仅需要镀锌处理就可以满足幕墙的年限要求，而不是像外露钢结构那样做更高等级的防蚀处理，这样就大大降低了整个幕墙工程的成本。维持幕墙性能的相应配件的用量也会随之减少，从而进一步降低成本。
3、为了避免钢铝之间双金属腐蚀，铝型材腔内的槽口可设置限位胶条，使钢铝之间有效隔离，达到绝缘的目的。
三、钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题
钢铝组合结构的幕墙在现代建筑中因其具有大分格、高通透、造价低、效果好而被广泛使用。但在实际工程使用中，我们仍然发现很多不足之处，比如：钢铝组合立柱型材，虽在幕墙结构中应用越来越多，但其薄弱环节却越来越明显。其原因是外层铝合金的强度比内层钢型材强度、弹性模量小所致，若其应用在超高楼层或超大跨度的幕墙中恐难为己任。
再者，在实际运用中由于所运用的材质的原因，铝和钢在某些介质中还有可能形成化学上所谓的原电池，这对整个幕墙的安全性和可靠性有着极大的影响。如果能选用一些其他非原电池原料的材料将铝合金与钢隔开或避免其与原电池介质接触，可以避免这一缺点，这也是幕墙设计材料中需要改进的部分。
最后，钢铝组合结构在幕墙设计中缺少相应的标准规范。伴随着建筑幕墙技术在国内建筑物上的广泛应用，其市场前景十分广阔，国家对幕墙技术的使用也制订了相关的法规性政策，其行业内部监管部门也出台了技术标准，但钢铝组合结构在幕墙设计中的应用还处于初期的探索阶段，各项规范、规程、标准还没有形成基本配套的体系，这就缺少对这种技术的监管依据，对工程质量的可靠性产生影响。
四、解决措施
首先，要增强质量意识、提高质量管理水平、重视设计审核、选好设计人员。幕墙工程是一项要求十分严格而又细致的工作，幕墙工程涉及安全性，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，包括组织机构人员或部门职责、工程全过程的实施和检查细则、质量工作奖罚条例等，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，就是把好质量关，选用合适的原材料。原材料的好坏直接决定着钢铝结构幕墙质量好坏，原材料的选取便是整个工程的关键。所以，相关部门一定要把好质量关。同时，开发新技术，选取更合理的材料，避免出现材料之间发生化学反应等一系列问题的出现。例如，防止原电池反应的发生，可以在钢铝结构之间添加惰性的介质材料，不让两种原材料之间接触，可以良好的避免原电池反应的发生，钢铝结构整体也就更加稳固，幕墙结构更加坚实。再如，可以不断开发新的材料作为钢铝结构中的材料，或者研究新技术，使铝和钢的强度加强，在幕墙结构中更坚固、更耐高温。
幕墙结构还在不断地发展中，我们应该通过不断的学习将幕墙结构不断地改进，不断地创新，推动幕墙一步一步的向前发展。多向先进发达国家学习新技术、新方法、新思想，学习研究永无止境。
重要的是国家相关部门也应该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，为幕墙结构的发展推动做出努力。
五、结束语
总之，选取合适的建筑材料是建筑设计师们的首要责任。在幕墙设计中，钢铝组合结构的形式将会更受幕墙设计者的青睐，被广泛的运用于各式各样的建筑当中，会充分发挥出这一特殊材料组合的优越性。改变幕墙设计行业的格局，使我们身边的建筑物更加绚丽多彩，也推动建筑行业达到一个新的层次和新的高度。
参考文献：
[1]沈顺东.钢铝组合结构幕墙设计的应用[J].中国勘察设计，2007，（1）.
[2]吴广文.探讨建筑幕墙设计要把控好的要点[J].现代物业（上旬刊），2011，（07）.
[3]陈德威.当前建筑幕墙热点问题思考[J].福建建设科技，2010，（06）.
【关键词】 幕墙设计;钢铝组合结构
如今建筑领域中幕墙技术的发展势头越来越猛，幕墙被应用于越来越多的、各式各样的建筑当中。其优越性体现在它的外观效果丰富多彩、结构形式多种多样，保温性能好，安全系数高等特点。人们的审美观念和心态的转变，致使他们追求更有特色、外观更美、性能更高的建筑。为了适应建筑发展的新趋势，幕墙的新构造样式层出不穷，从而使幕墙设计趋向于运用新材料、新技术以及新结构。其中钢铝组合结构以其质量轻、强度大、外饰效果好、造价低等优势已成功应用于诸多建筑工程上。
一、钢铝组合结构的优势
1、重量轻
众所周知，铝合金的密度比其他金属材料密度相对较小，钢也是密度小的金属合金。幕墙工程中，相同面积钢铝组合龙骨结构的幕墙会比一般混凝土板幕墙、瓷板幕墙、千思板幕墙、微晶玻璃幕墙、陶板幕墙会轻很多。钢铝组合的结构自重很轻，使建筑物负重减小，幕墙与建筑主体结构的连接更简单可靠。
2、强度较高
铝合金强度设计值是85.5MPa，弹性模量是70000MPa，其力学性能远不能满足跨度、风载荷较大的建筑物幕墙设计要求。然而钢材的弹性模量是210000MPa，强度设计是215MPa。从数据可以得知，钢的弹性能模量约为铝合金的3倍，强度约为2.5倍，这是钢铝组合中最需要的地方，因此，钢铝巧妙的结合运用到幕墙设计中，荷载承重会大幅度的加强，强度将会得到很大的提高。
3、外饰效果与结构强度的结合
钢铝组合结构在幕墙设计中，将钢的强度大、弹性好以及价格低的优势和铝的耐腐蚀、装饰效果好等优势有机而又巧妙的结合起来，产生的形式多种多样。这样充分发挥出他们的各自优势，将材料的性能运用到极限，从而使幕墙结构有较高的安全性和经济优势。钢铝组合结构其具有独特的光影和色彩以及良好的建筑艺术效果和建筑风格的造型，因而它具有良好的发展前景。
4、防火性能较强
铝材料在250℃下，其强度会降低到原来的一半，而当温度达到370℃时其强度将会丧失，这也正是铝材料不能应用于承重材料的主要原因之一。而钢材料却具有很强的耐热性能，虽然钢材料在100℃时材料的强度会有所降低，但是其强度在100℃之后不但不会随着温度的上升而降低，而且还会有所升高，这正是钢材料可以作为高温下承重材料的一个重要条件。将两种材料组合在一起，恰恰中和了两种材料的优点，使幕墙结构更坚固和稳定。在实际应用中将会更具有材料优势和技术优势。
二、钢铝组合结构的实际应用
常用的幕墙主受力结构有铝型材、钢材和钢铝组合型材三种，在大跨度支撑结构的幕墙工程中，铝合金结构要满足幕墙面材的力学需求势必要加大型材面积，这样势必会造成建设成本的攀升，造成资金的浪费最终失去竞争优势。以钢结构为主受力结构的幕墙，除建筑师特殊需求外，因外饰效果差，防锈成本高，耐蚀效果差，在当代幕墙建筑的运用中更是寥寥无几。下面以某工程为例，谈谈钢铝组合结构幕墙设计的应用。
由于投资方对工程资金控制较严，要求设计公司在设计阶段通过优化设计来有效控制工程成本。基于本工程楼层高、分格大，且处沿海大风压地区，采用铝合金结构很难满足幕墙对骨架结构强度和刚度的要求，钢结构的防腐蚀成本高，外饰效果根本无法满足建筑的需求。经过不断地分析对比，得出了比较理想的钢铝组合结构方案。通过采用一种全新的钢材-铝材组合结构作为立柱和横梁，从而有效解决大分格、大跨度、大风压玻璃幕墙给结构所带来的种种问题。其特点如下。
1、采用铝合金外皮，钢型材为内芯的构造形式。将铝合金型材（6063-T5）作为外露部件，钢材（Q235B）作为幕墙主受力构件，由此增加幕墙主受力部件的力学性能，可以形成较大的幕墙分格，增加了玻璃幕墙的通透性，既牢固又美观，满足建筑对外饰效果的要求。
2、钢铝组合结构中钢材仅需要镀锌处理就可以满足幕墙的年限要求，而不是像外露钢结构那样做更高等级的防蚀处理，这样就大大降低了整个幕墙工程的成本。维持幕墙性能的相应配件的用量也会随之减少，从而进一步降低成本。
3、为了避免钢铝之间双金属腐蚀，铝型材腔内的槽口可设置限位胶条，使钢铝之间有效隔离，达到绝缘的目的。
三、钢铝组合结构应用于幕墙设计中存在的问题
钢铝组合结构的幕墙在现代建筑中因其具有大分格、高通透、造价低、效果好而被广泛使用。但在实际工程使用中，我们仍然发现很多不足之处，比如：钢铝组合立柱型材，虽在幕墙结构中应用越来越多，但其薄弱环节却越来越明显。其原因是外层铝合金的强度比内层钢型材强度、弹性模量小所致，若其应用在超高楼层或超大跨度的幕墙中恐难为己任。
再者，在实际运用中由于所运用的材质的原因，铝和钢在某些介质中还有可能形成化学上所谓的原电池，这对整个幕墙的安全性和可靠性有着极大的影响。如果能选用一些其他非原电池原料的材料将铝合金与钢隔开或避免其与原电池介质接触，可以避免这一缺点，这也是幕墙设计材料中需要改进的部分。
最后，钢铝组合结构在幕墙设计中缺少相应的标准规范。伴随着建筑幕墙技术在国内建筑物上的广泛应用，其市场前景十分广阔，国家对幕墙技术的使用也制订了相关的法规性政策，其行业内部监管部门也出台了技术标准，但钢铝组合结构在幕墙设计中的应用还处于初期的探索阶段，各项规范、规程、标准还没有形成基本配套的体系，这就缺少对这种技术的监管依据，对工程质量的可靠性产生影响。
四、解决措施
首先，要增强质量意识、提高质量管理水平、重视设计审核、选好设计人员。幕墙工程是一项要求十分严格而又细致的工作，幕墙工程涉及安全性，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，包括组织机构人员或部门职责、工程全过程的实施和检查细则、质量工作奖罚条例等，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，就是把好质量关，选用合适的原材料。原材料的好坏直接决定着钢铝结构幕墙质量好坏，原材料的选取便是整个工程的关键。所以，相关部门一定要把好质量关。同时，开发新技术，选取更合理的材料，避免出现材料之间发生化学反应等一系列问题的出现。例如，防止原电池反应的发生，可以在钢铝结构之间添加惰性的介质材料，不让两种原材料之间接触，可以良好的避免原电池反应的发生，钢铝结构整体也就更加稳固，幕墙结构更加坚实。再如，可以不断开发新的材料作为钢铝结构中的材料，或者研究新技术，使铝和钢的强度加强，在幕墙结构中更坚固、更耐高温。
幕墙结构还在不断地发展中，我们应该通过不断的学习将幕墙结构不断地改进，不断地创新，推动幕墙一步一步的向前发展。多向先进发达国家学习新技术、新方法、新思想，学习研究永无止境。
重要的是国家相关部门也应该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，为幕墙结构的发展推动做出努力。
五、结束语
总之，选取合适的建筑材料是建筑设计师们的首要责任。在幕墙设计中，钢铝组合结构的形式将会更受幕墙设计者的青睐，被广泛的运用于各式各样的建筑当中，会充分发挥出这一特殊材料组合的优越性。改变幕墙设计行业的格局，使我们身边的建筑物更加绚丽多彩，也推动建筑行业达到一个新的层次和新的高度。
参考文献：
[1]沈顺东.钢铝组合结构幕墙设计的应用[J].中国勘察设计，2007，（1）.
[2]吴广文.探讨建筑幕墙设计要把控好的要点[J].现代物业（上旬刊），2011，（07）.
[3]陈德威.当前建筑幕墙热点问题思考[J].福建建设科技，2010，（06）.