钢铝组合结构在幕墙设计中的应用
摘要：本文主要分析了钢铝组合结构在建筑幕墙设计中的应用问题。首先讨论了钢铝组合结构的突出优势，进而分析了钢铝组合结构的计算要点，最后针对钢铝组合结构的应用问题展开分析，提出了应对对策。
关键词：钢铝组合；幕墙设计；应用
一、前言
目前，建筑幕墙的应用非常的广泛，在这个大背景下，钢铝组合结构也开始慢慢的流行起来。由于钢铝组合结构的应用具有很多优势，所以，应用钢铝组合结构可以大大提升建筑幕墙的质量。
二、钢铝组合幕墙设计中存在的问题
1、设计滞后，阻碍幕墙工程施工的有序进行现阶段，大部分设计单位均没有充分认识到建筑幕墙设计工作的重要性，也没有了解建筑幕墙工程的特点。在开展幕墙工程招标工作的时候，一般都是在主体工程开始施工之后，进行部件预埋的时候才考虑，幕墙设计工作的延迟经常会对整体建筑工程产生不良影响。部分幕墙单位与设计单位为了节省时间，只是在设计图纸上的相应位置处标明“由
幕墙单位完成”的字样，在一定程度上，增加了幕墙单位的工作量，同时也增加了建筑设计单位、施工单位、幕墙单位之间的协调工作，对工程施工的顺利进行产生了一定的影响。
2、建筑施工与幕墙设计之间缺乏一定的协作性在建筑工程施工中，面临着一个非常重要的问题，建筑施工与幕墙设计的统一性。在实际施工中，一般都缺乏这个统一性，因为在建筑设计单位中，均缺少一些幕墙专业设计人员，普遍设计人员对幕墙材料与技术的了解比较少，也就无法对其进行合理的设计，导致建筑施工与幕墙设计之间缺乏有效的协作性，影响了施工的有序进行。
3、设计、施工一体化制度阻碍了幕墙技术的发展现阶段，为了适应市场竞争的日益激烈，部分幕墙施工单位均同时具有建筑幕墙设计资质与施工资质。但是在实际幕墙工程投标的时候，幕墙设计资质只是竞标组成的环节之一，少收设计费或者免收设计费基本已经成为了这个行业的惯例，为了可以中标，一般均会以降低标底的方式，博取相应招标单位的好感。针对一些落标的设计方案而言，由于缺少相应的补偿，影响了此设计方案的优选与创新。在幕墙单位中标之后，开展施工的时候，为了尽可能减少施工成本，一般均会以降低材料标准的方式开展施工，导致施工无法达到设计标准，影响了建筑幕墙工程的施工质量。
三、钢铝组合幕墙设计现状
玻璃幕墙在现代建筑中被广泛使用，因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而具有良好的应用前景。但在实际工程使用中，我们仍然发现很多不足之处，比如：铝合金立柱型材，其在幕墙结构中本应用最多，但目前，其薄弱环节却越来越明显。其原因可能是铝合金的强度低，弹性模量小所致，若其应用在楼层数较多或风荷载较大的幕墙中恐难以为任。
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。
目前，在幕墙设计中应用钢铝组合结构还缺少与之相关的明确的标准和良好的行业规范。幕墙技术在建筑领域的大量应用和开阔的市场前景的背景下，即使国家出台了与之相关的政策法规，以及有关行业的监管部门制定了技术标准，但是钢铝组合结构在幕墙中的运用还处在探索的早期阶段，标准规范还没有形成最基本的体系与之配套，进而使得监管缺乏依据，工程质量也受到相应的影响。
四、结合实例探讨钢铝组合结构幕墙设计的创新策略
建筑四新技术“新技术、新工艺、新材料、新设备”的应用有力地推动经济社会科学的发展，同时具有节省大量的人力、物力、财力，提高工程质量及安全性能等优点。
1、幕墙设计的重要性
建筑幕墙工程项目设计质量的好坏是幕墙工程项目成败的关键，幕墙设计质量直接影响到整体建筑工程的形象，建筑幕墙设计特色、风格、节能环保和舒适的体现，决定了整体工程在市场的占有力，将给业主带来不可估量的社会效益和经济利益。项目管理在设计过程中以设计技术、施工工艺创新为核心，以强化精细管理，铸造精品工程为管理目标。
2、幕墙设计创新
（一）外立面设计创新。无锡太科园金融服务区工程外立面在设计师的精心策划下，发挥了无限的创新、创意，采用大面积玻璃幕墙、铝板幕墙、穿孔铝单板幕墙、泛光照明交叉组合的方式，展现出令人震撼的视觉冲击力（图1），为无锡新区幕墙装饰打造精品亮点。
（二）幕墙形式的搭配创新。幕墙形式的搭配，每栋楼立面均由不同种类的幕墙在水平方向和垂直方向交错组合，板块宽度统一为900mm，高度高达3800mm，狭长型板块使建筑整体呈向上挺拔之势（图2），更具有强烈的地方特色和传统建筑风格。
图1穿孔铝单板幕墙、泛光照明交叉组合效果图 图2 幕墙形式的搭配创新图片
3、铝背衬板颜色搭配创新。穿孔板的运用，穿孔板内背衬红色铝板（图3），具备良好防雨水渗漏和镜面效果，红色反光透过阵列的孔隙，显示全彩动态效果，同时背衬板镜面效果和LED光源融合到一起，使得穿孔铝单板幕墙呈现出更加耀眼的朦胧效果，在视觉上将灵动活泼感隐藏在穿孔面板背面，既显热烈，又显含蓄。
图3 穿孔铝单板幕墙施工流程图片：
①保温绵→②背衬板→③穿也铝单板
4、立面造型设计创新。立面造型通过空中外挑平台在立面上不规则地设计（图4），释放了现代办公区域的压力感，同时具有良好的挡雨遮阳效果。
图5 立面造型片设计创新图
5、设计创新打造艺术品牌。部分面板两侧设置250mm宽×80mm厚铝合金装饰型材，功能上有遮阳效果，视觉上错落有致，造型丰富。部分立面采用200mm厚×1300mm宽铝板装饰线条将立面分成两个独立面（图5）。在视觉上体现层次感，使外观棱角分明、线条清晰，打造艺术品牌。
图6 设计创新打造艺术品牌效果图
6、材料选择合理搭配。在材料选择上，根据无锡地区的环境特点，选用了外片超白的中空LOW-E玻璃作为主要玻璃，既增加了可见光透射，又减少了非可见光的辐射，实现采光节能的最佳效果。
五、钢铝组合幕墙设计的发展方向
1、外观造型复杂
现代玻璃幕墙的外观越来越复杂，这个需要设计有效的结构受力幕墙，保证安全，有效的设计措施，保证施工质量及工期。如央视的“大裤衩”，造型复杂，线条造型复杂，板块繁多，使用了构件式的玻璃幕墙系统可以有效的解决这些施工问题；深圳的京基100，高400 多米，线条纤细，采用了国际上最为先进的幕墙系统――单元式幕墙，可以保证工期，又能体现外立面高端大气上档次。弹性连接是幕墙必须具备的构造性能之一，主要来源于平面内变形性能及抗震的要求，以保证玻璃幕墙板块具有相对的位移能力。但是建筑物的结构与构造设计，限制了玻璃幕墙的设计，缺少对建筑设计的正确理解，许多厂家为了降低造价，都是采用简单的固定式连接而给使用者带来安全上的隐患。因此，设计人员需要在设计时就保证其能够充分发挥应有的安全防护作用，同时对连接系统认真计算，以满足强度上的设计标准，此外还应对弹性连接进行设计，满足强度及变形要求，确保安全性。
2、绿色节能方向
目前我国对玻璃建筑设计重要性的认识，对节能玻璃幕墙的知识知之甚少，设计单位往往在建筑施工已开始时才进行玻璃幕墙设计，这直接导致了玻璃幕墙设计的滞后，以及用材质量降低。但目前我国节能标准已逐渐变得越来越严格，能耗比也越来越严格，这就要求玻璃的幕墙设计向绿色节能的方向发展，各种高性能的玻璃，断热材料，能使幕墙的K 值大幅度降低，通常情况下，如果玻璃幕墙设计科学合理的话，都能达到很好的降低能耗和节能的作用，在这方面绿色技术得到了很好的体现。
3、智能方向
采用智能化的玻璃幕墙，通过传感和自控系统，自动控制建筑外部装饰条的角度，百叶的变换，能更好的实现遮阳，通风及采光的效果，避免了建筑在运用空调等电子系统时出现较大的能源消耗量，有效地保持了低能源绿色的水平。在建筑设计中，合理的运用玻璃幕墙绿色技术，科学的选择玻璃幕墙，使用建筑构造合理和控制方式稳定的建筑程序，才能保证有效的达到降低能源消耗的效果。
六、结束语
综上所述，钢铝组合结构应用到建筑幕墙中，可以提升建筑幕墙的质量，有利于建筑幕墙发挥其整个功效，因此，今后可以尝试推广使用钢铝组合结构，以完善建筑幕墙的功能。
参考文献
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