钢铝组合结构在幕墙设计中应用分析论文
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钢铝组合结构幕墙设计的应用【摘要】介绍了钢铝组合结构幕墙的设计理念和应用实例。
在大跨度的幕墙设计中,通过≯妙运用钢材和铝材各自的材料优势,借助计算机辅助计算方法,得出钢铝幕墙设计的相关要点,在力学计算和防腐要求都能满足的条件下,钢铝幕墙的经济优势是相当明显的。
【关键词】铝型材;钢材;钢铝组合结构;大跨度;幕墙;结构设计前言:随着建筑幕墙技术的发展,幕墙被广泛应用到越来越多的建筑中。
由于经济和文化发展的需要,人们还在不断追求宏伟而富有特色的大跨度建筑,大跨度建筑多数采用各种形式的空间结构体系,其结构形式丰富多彩、千变万化。
建筑的发展趋势必然对幕墙提出新的要求,也促使幕墙设计采用更多新材料、新技术和新结构,创造出更多新的空间结构形式。
1、钢铝组合结构的选用幕墙的立柱(横梁)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,采用铝合金结构将造成建设成本的攀升,在限额设计的工程中必然失去竞争优势。
在此,以江门五邑华侨广场幕墙工程为例,谈谈钢铝组合结构幕墙设计的应用。
江门五邑华侨广场台山等六个华侨商会馆幕墙工程位于江门市北新区发展大道南侧,C座与D座镜像对称,六个单体布局一致。
图l为单个会馆效果图。
由于本工程投资方对建设成本控制较严,要求我公司在设计阶段通过优化设计来有效控制投资。
基于本工程楼层高、分格大,且江门地处大风压地区,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。
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一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)钢材的强度较高。
铝合金(6063一T5)强度设计值:=85.5MPa,弹性模量:En=0.7×10 MPal钢材(Q235B)强度设计值:215MPa,是铝合金的2.5倍,弹性模量:E=2.1×10MPa,是铝合金的3.0倍。
浅析钢铝组合结构在幕墙设计中的应用摘要:钢铝结构的型材投放市场以来,深受建筑工程用户喜爱,因为它承重力好、耐腐蚀、寿命长、易操作、重量轻等特点一举击败传统型材占领了建筑市场。
但是钢铝组合也不是无懈可击的,所以在应用中要了解它的特点扬长避短,才能发挥出它的潜能,下文就是笔者对钢铝结构在幕墙设计中的应用的研究。
关键词:钢铝组合结构;幕墙设计;计算机辅助计算随着建筑市场的持续升温,幕墙这种新兴建筑形式也在不断地发展更新,这种保温、美观、安全防火的建筑形式现在被普遍应用在建筑项目中。
现代建筑已经不满足其简单的固有属性,而是向美观性、实用性、欣赏性发展。
幕墙技术恰恰迎合了这种要求,得以迅猛发展壮大起来。
随着幕墙在建筑中的广泛应用,其建筑材料也在不断更新,钢铝结构的型材一出现就受到市场追捧,本文就重点探讨一下钢铝组合结构在幕墙设计中的应用。
一、钢铝组合结构应用于幕墙设计中的技术优势1、钢铝组合的综合优势强同样面积的幕墙型材类型进行比较,幕墙工程选用钢铝组合结构的建材的话,和单纯铝型材结构,单纯钢件结构等建筑材料相比的话,钢铝结构在价格方面,承重方面,加工方面综合下来的话是最有优势的,市场上铝锭的价格大概1万4千多一吨,而碳素钢则为5800多一吨,钢铝组合既避免了大量使用铝型材造成的成本过量,又避免全部使用钢型材造成的运输及施工难度,钢铝结构相对减轻了很多重量,所以就可以更加紧密的固定在建筑外表,给建筑减轻了负担本身也更加安全耐用了,最重要的是满足结构要求的条件下节省了工程费用。
2、钢铝组合的强度大如果用单纯的铝型材做建筑幕墙的话,那么铝合金的弹性是0.7X103MPa,强度是85.5MPa在高层建筑中和大风天气下,很难达到设计要求;而钢材的弹性模是2.1x103MPa,强度设计是215MPa其强度是铝合金的三倍,所以幕墙采用钢铝结构以后强度上来了、质量降低了所以受到欢迎。
3、钢铝组合设计灵活钢铝组合型材在幕墙中应用的时候,选择了两种金属的优点进行组合,使其特点是既有坚韧性又质量轻。
探析钢铝组合结构幕墙设计的应用发布时间:2023-01-12T10:13:14.676Z 来源:《工程管理前沿》2022年第17期作者:卢伟忠[导读] 本文主要针对钢铝组合结构幕墙设计的应用进行考虑,首先,结合钢铝组合结构特点、优势以卢伟忠深圳市方大建科集团有限公司,广东深圳 518057摘要:本文主要针对钢铝组合结构幕墙设计的应用进行考虑,首先,结合钢铝组合结构特点、优势以及现存问题进行简要分析,发现钢铝组合结构能够最大限度利用钢材与铝合金材料质量轻、灵活度大、防火性能好、强度大的优势特点;其次,结合“铝穿钢”钢铝组合结构、铝包钢钢铝组合立柱构造这两个方面进行谈论,希望能够有效提高幕墙结构性能、满足建筑外观舒适性、安全性、美观性的要求,切实提高幕墙结构牢固稳定的特点。
关键词:幕墙设计;钢铝组合结构;“铝包钢”;“铝穿钢”引言钢铝组合结构具有显著的应用优势,尤其是在建筑幕墙技术发展应用上,利用钢型材作为骨架承重构件,不仅难以有效控制构件精确度,同时也会降低装饰效果,容易出现表面材料褪色、脱落的问题。
但是采用钢铝组合结构,不仅可以解决大跨度、大风压玻璃幕墙问题,还能解决结构形式问题。
因此,为了充分发挥钢铝组合结构的优势,本文将展开进一步分析,希望能够切实发挥钢材与铝材各自优势特点,并创新幕墙设计,提高幕墙结构的稳定性,改善钢铝组合结构在幕墙设计中的不足之处。
1钢铝组合结构幕墙设计的应用优势1.1结构设计防火性能好在超高温度下,铝材料会相应降低强度而发生消失的问题,因此无法将单独的铝合金材料作为幕墙立柱结构承重材料。
考虑到钢材料具有较强的耐热性,并且不会随着温度的升高而产生强度下降的问题,具有很好的耐高温性能。
所以在幕墙设计中,将钢材料和铝材料进行结合,有助于发挥二者各自优势,弥补缺点,提高建筑幕墙结构的安全性与稳固性。
1.2强度大钢铝组合结构具有质量轻,强度大的特点,与单独的钢材结构和炉铝合金材料结构相比,不仅可以满足建筑对抗风性能,抗震性能的要求,同时也由于自身强度大、弹性模量大的优势可以有效提升结构荷载承重能力,进而保证建筑整体结构的强度。
试析支撑钢结构在建筑幕墙中的应用随着社会经济的快速发展和城市化进程的不断推进,城市建筑数量不断增加,人们对建筑设计也提出了更高的要求。
幕墙设计是现代建筑设计的重要内容。
只有幕墙体系施工良好,才能保证建筑工程的整体施工效果。
支承钢结构不是完全独立的结构,往往与建筑主体的混凝土结构联系在一起,设计难度较大。
本文主要讨论支撑钢结构在建筑幕墙中的应用。
标签:支撑钢结构;建筑幕墙;应用1、概述1.1幕墙的特点幕墙是高层建筑的外围护结构。
它是由面板与支撑结构组合而成的结构体统。
幕墙与主体构造之间一定的相对位移,同时不承担主体结构的荷载和作用。
1.2目标的材料(1)面板,目前所用的面板主要采用的是玻璃、鋁板和石板。
(2)支撑结构,由于幕墙部应用于高层结构,因此对它的支撑结构的抗拉、抗弯、以及对弹性强度的要求也比较高。
一般情况下,都是选取铝合金横梁和立柱,为了使房屋更加透亮就需要比较好的采光条件,所以通常在首层使用竖向布置的玻璃作为支撑结构的协助体。
(3)幕墙中的钢结构,在大跨度和大荷载的情况下,想要满足对建筑设计的承载力就需要足够大的抗拉强度和弹性模量,钢材就是首要选择。
而且钢材构件的建面面积小,不会影响建筑物的美感。
所以在高层建筑的幕墙中,都会选择钢结构作为幕墙设计的支撑[1]。
因为幕墙的承载力和主体结构以及支撑连接的形式等要求不同,所以在选在钢材时要选取合适的钢材型号。
采用的钢材要符合幕墙设计的抗拉强度、伸长率以及屈服强度。
一帮情况下,幕墙的钢结构支撑都是采用碳素结构钢、低合金钢以及不锈钢作为幕墙支撑结构的钢材。
当幕墙支撑结构高度超过40m时,就要选取高耐候钢作为幕墙支撑结构,并且要在其表面涂刷防腐涂料。
当钢结构采用冷弯薄壁钢时,要求钢壁厚度不能小于3.5mm,强度要根据工程的实际情况进行验算。
2、支撑钢结构在建筑幕墙中应用的常见形式2.1刚架结构形式刚架结构形式的支撑钢结构在现代建筑幕墙中有着非常广泛的应用。
钢铝组合结构在幕墙设计中运用分析摘要:本文首先简要阐述在幕墙设计中应用钢铝组合结构的优势,其次列举钢铝组合结构在幕墙设计中存在的问题,最后分析在幕墙设计中钢铝组合结构的应用。
希望通过研究具体的应用方法,可以为稳定和设计幕墙结构提供建议,促进钢材和铝材在幕墙设计中发挥出巨大作用。
关键词:钢铝组合结构;幕墙设计;运用引言:现如今,钢铝结合因为自身的优势,逐渐应用在建筑工程行业,需要通过钢铝结合结构来解决具体建模中的实际问题,借助钢铝结合结构的优势,推动幕墙设计稳定和创新。
1、在幕墙设计中应用钢铝组合结构的优势1.1质量较轻在设计幕墙结构过程中,如果面临大跨度的结构,为满足立柱的挠度控制,采用单一的铝合金的结构形式,可能出现实芯形式的设计结果,导致整体结构重量太大,不利于日常使用,同时成本比较高。
同样转角立柱(阴角、阳角)侧向挠度控制也有类似情况。
可以利用钢材的强度、弹性模量均比铝合金高1~2倍的特点,将较小截面钢材形成大的幕墙分格,增加了玻璃幕墙的通透性。
结合铝合金型材密度低的优势,融合后的幕墙立柱设计结构比较轻、质量高,整体使用比较轻便,外观上具有较好的建筑效果。
同时,在现代机械租赁过程中,对于建筑设计和建筑幕墙结构的要求比较高,采用钢铝结合结构,可以拥有重量轻且实用的幕墙结构,对整体建筑结构设计进行创新。
1.2强度较大钢铝结合结构设计中,钢材应采用Q235钢、Q345钢。
这两种钢材具有良好的抗拉强度、伸长率、屈服强度和弹性模量,在大跨度和强风区钢材强度和挠度均优于铝合金。
铝合金不仅质量轻,还具有极好的热塑性,可挤压薄壁、各种型材。
对于节能要求较高的建筑安装,可与三元乙丙胶条、双面贴等配套使用。
既保护玻璃,又进一步增加了温室的密闭性。
对于钢或铝结构进行单独比较,会发现钢铝结合结构不仅强度大,而且建筑的透光性和保温性也会有所提升。
钢铝结合构造应用及计算需满足以下几点要求:(1)钢铝组合构造截面中,不参与组合截面共同工作的铝材部分,仍须按实际受力状况作局部受力和连接部位的强度计算。
浅析钢铝组合结构在幕墙中的应用摘要:钢铝结合幕墙在满足了建筑性能需求的同时也能够更好的提升建筑整体性以及美观性,本文介绍了钢铝组合结构的产生和发展以及钢铝组合结构的优点,然后阐述了钢铝组合结构在幕墙设计中的优势和存在的问题并提出了解决措施。
设计人员要不断地提高并完善自身的应用技术及提升对这方面的管理,充分发挥钢材和铝材的性能特点关键词:幕墙,钢铝结合一、钢铝组合幕墙结构简介建筑幕墙是集建筑技术、功能和艺术于一体的建筑物外围护结构,作为一种高级建筑外墙,它倍受建筑师和开发商的喜爱。
随着建筑市场的快速发展,加剧了幕墙市场对高水平幕墙设计的需求,建筑师对建筑外观要求也越来越高。
随着人们开始不断追求具有独特外观样式与高性能的建筑物,各种大跨度且极具建筑特色的建筑层出不穷,幕墙技术开始被广泛地应用。
幕墙技术的发展主要体现为不断更新、不断升级其所采用的新技术、新材料和新结构。
不过在大量的设计与施工过程中,我们发现大跨度幕墙应用广泛,传统幕墙结构很难满足设计要求,钢铝结合幕墙却很好地解决了这一问题,本文将就钢铝组合结构在幕墙设计中的应用技术优势以及存在的问题进行探讨。
二、钢铝组合结构的产生和发展随着幕墙技术的发展,单纯的铝合金结构已经远不能满足大跨度、大风压对骨架结构刚度和强度的要求,虽然铝型材具有抗震性能好,耐腐蚀性好,装饰效果佳的特点,但是对于一些跨度较大的构件,如果单纯采用铝型材要得把截面做得很大才能满足性能要求,从而失去其经济性。
于是有些设计师开始选用方钢管、工字钢等钢材来作为受力构件,但在实际的工程应用中,由于很难在生产加工过程中将钢材的精度控制在理想范围内,装饰效果就会很差,而且由于钢材极易褪色,而且会出现漆膜脱落,甚至锈迹斑斑等现象。
针对这些问题,有的设计师想出了在钢结构外包饰一层铝塑复合板的办法,但是又出现了新的问题。
由于铝塑复合板需要在工地现场折弯,且很难控制折弯的角度,就会出现立柱不直、横梁不平的现象,同样难以保证装饰效果。
钢结构在建筑幕墙中的应用摘要:建筑幕墙是建筑物的外围护结构,是当今实现建筑外观不可或缺的装饰手段。
目前建筑外观正逐渐向追求新颖、奇特、大气的方向发展,为了保证建筑外观的实现,建筑幕墙的支承钢结构形式及连接也正变得更加复杂。
关键词:钢结构;幕墙;应用改革开放以后,我国建筑行业获得了极大的发展,幕墙作为现代装饰的一部分在高层建筑中得到了广泛的运用。
随着新材料、新工艺、新技术的发展和应用,出现了玻璃幕墙、石材幕墙、复合铝塑板幕墙、不锈钢幕墙。
这些特殊材质的出现对幕墙的支承结构提出了更高的要求。
在幕墙系统中,支承结构是否可行,结构设计是否合理,对幕墙的安全起到决定性的影响。
随着时代的发展,钢结构在幕墙的设计和运用中变得越来越重要。
1概述1.1幕墙的特点。
幕墙是高层建筑的外围护结构。
它是由面板与支承结构组合而成的结构系统。
幕墙与主体结构之间有一定的相对位移,同时不承担主体结构的荷载和作用。
1.2幕墙的材料。
1.2.1面板。
目前所用的面板主要是,玻璃、铝板和石材。
1.2.2支承结构。
由于幕墙大部份应用于高层结构,因此对支承结构的抗拉、抗弯、弹性要求较高。
通常采用的是铝合金横梁和立柱,为了提供较好的采光,一般在首层采用竖向布置的玻璃肋作为支承结构。
1.2.3幕墙中的钢结构。
在大跨度和大荷载的情况下,钢材可以提供足够的抗拉强度和弹性模量,满足设计对承载力的要求。
同时由于钢材构件截面尺寸较小,可以满足建筑物的审美要求。
因此在高层建筑的幕墙设计中一般采用钢结构做支承。
为了满足幕墙的承载力、主体结构与支承结构的连接形式等要求,需要选用适合的钢材型号。
选用的钢材要达到设计的抗拉强度、伸长率、屈服强度。
幕墙的钢结构支承常用的钢材为碳素结构钢、低合金钢以及不锈钢。
当幕墙支承钢结构高度超过40m时,钢构件宜采用高耐候钢,并应在其表面涂刷防腐涂料。
钢构件采用冷弯薄壁型钢时,其壁厚不得小于3.5mm,强度应按实际工程验算。
1.3幕墙支承钢结构的形式幕墙支承钢结构及其连接的形式千变万化,从力学角度考虑,大致可以分为以下几种――刚架、桁架、索杆结构或者由这三种形式组合而成的复合形式,简介如下:(1)刚架结构。
铝板幕墙毕业论文随着当代建筑科学技术不断发展,幕墙建筑逐步成为现代建筑的重要组成部分。
铝板幕墙具有质轻、强度高、加工性能好等优点,因此在幕墙建筑领域中受到广泛应用。
本文将以铝板幕墙为研究对象,从铝板的特性、幕墙设计、施工以及维护等方面对其进行探讨。
一、铝板的特性铝板是一种常用的建筑材料,具有质轻、耐腐蚀、导热性能优良、易加工等特点。
使用铝板制成的幕墙具有质轻、强度高、防水性能好、耐腐蚀、舒适性好等优点,能够满足不同建筑结构的需求。
二、幕墙设计设计铝板幕墙需要考虑多个方面,包括建筑结构、气候条件、建筑物用途以及环境要求等。
在设计过程中需要注意以下几点:1. 选择适当的铝板在铝板幕墙的设计中,应该根据建筑物的需求选择适当的铝板,一般选择1.5-4.0mm厚度的铝板。
2. 结构设计铝板幕墙的结构设计需要根据建筑物的需求进行设计,要保证其结构稳定、防水性能好、隔音效果好等。
3. 安全设计在铝板幕墙的设计中需要考虑到安全因素,特别是在风力大、地震等自然灾害条件下需要做好强度计算和抗震设计。
三、幕墙施工在铝板幕墙的施工过程中需要注意以下几点:1. 材料准备在施工过程中应提前准备好所需的材料和工具,并对使用的材料进行检测。
2. 确定施工顺序根据设计图纸确定施工顺序,避免出现错误或重复施工。
3. 施工质量控制需要对每一道工序进行质量检测和控制,确保施工质量达到要求。
四、幕墙维护铝板幕墙的维护工作需要长期进行,需要注意以下几点:1. 定期检查需要定期检查幕墙的状况,包括铝板表面、接缝处等,及时发现问题并处理。
2. 清洗需要定期进行清洗,清洗时应该采用专业设备和药水,并注意对环境的影响。
3. 维护如果铝板幕墙存在问题,需要及时进行维修和更换,避免影响建筑物的结构和美观。
总之,铝板幕墙作为现代建筑中常用的建筑材料,具有良好的性能和使用效果。
在设计、施工和维护过程中需要注意一系列问题,以便保证幕墙的使用效果和寿命。
金属幕墙的设计和应用分析随着建筑技术的不断发展,金属幕墙已经成为了国内外建筑中的一个非常常见的建筑装饰材料。
它具有轻质、高强度、防火等多种优势,被广泛应用于高层建筑、商业中心等建筑物的外墙装饰中,市场前景广阔。
本文将从金属幕墙的设计与应用两个方面进行分析,探讨其发展现状、未来趋势以及设计注意事项等内容。
金属幕墙的设计金属幕墙的设计和选择非常重要,不仅要满足建筑美学的要求,还需要遵循合理的工程原则。
首先,金属幕墙的设计要关注建筑的整体形象,一个好的设计可以起到提升建筑视觉效果的作用。
其次,金属幕墙的构造要注重结构的合理性,以确保金属幕墙的结构稳定、安全。
同时,在挑选设计材料方面,厂家的生产技术伴随着建筑行业的发展,纷纷推出了不同板型、不同颜色、不同工艺等,以满足客户不同的需求。
在选择金属幕墙材料时,需要考虑其防火性能、强度、耐腐蚀、使用寿命等因素。
金属幕墙材料包括铝合金、不锈钢等,在选择时除了考虑材料固有的性能外,也需要考虑其与基础结构的环保和可持续性等方面的搭配性。
并且,设计师要根据具体的建筑物形体及结构形态来确定金属幕墙的类型,例如金属板幕墙、点承式幕墙、网格幕墙、插板式幕墙等多种类型。
金属幕墙的应用金属幕墙的应用在高层建筑、商业中心等地方广泛,但是在一些特殊场合中也有应用。
例如在医院和学校中,设计师通常会选择具有良好隔音、隔热性能的金属材料制作幕墙,以确保室内环境的安静舒适。
而金属幕墙在铁路车站、机场等公共交通场所的应用,则需要考虑不同场所所需性能的差异性,以达到适应性使用。
不仅如此,随着金属幕墙技术的不断创新和改进,它也逐渐进入到多种功能性建筑的领域,在多样化建筑的风格中逐渐得到应用和发展,例如大型体育场馆、博物馆、艺术中心等等,现在已成为建筑中不可缺少的一部分。
设计注意事项在设计金属幕墙的时候,需要考虑一些设计注意事项。
首先,要慎重考虑金属幕墙材料的选择,因为材料的相互匹配会影响金属幕墙使用寿命、美观度以及在保温等多个方面的表现。
钢铝组合结构在幕墙设计中的应用分析摘要:本文首先介绍了钢铝组合结构的优点,然后阐述了钢铝组合结构的发展以及存在的问题,重点分析钢铝组合结构在幕墙设计中应用计算机辅助计算,最后提出了幕墙设计的发展方向。
关键词:钢铝组合结构,幕墙设计,优点,计算机辅助计算。
中图分类号: tu318 文献标识码: a 文章编号:一、钢铝组合结构的优点1、钢铝组合结构的质量轻相同面积下,将钢铝组合的立柱型材应用于幕墙结构中,同陶板幕墙、瓷板幕墙、微晶玻璃幕墙、混凝土板幕墙、千思板幕墙相比,能够减轻幕墙的质量,也就减轻了建筑物的质量。
2、钢铝组合结构的强度大同铝合金立柱型材在幕墙结构设计中的应用相比,铝合金弹性模量是0.7×105mpa,强度设计值85.5mpa,在风荷载较大或楼层数较多的建筑物上,往往不能达到幕墙的使用要求;而钢材的弹性模量是2.1×105mpa,强度设计值为215mpa,其弹性模量是铝合金的3倍,而强度是铝材的2.5倍,所以,在幕墙设计中应用钢铝组合,其荷载承重力将得到加强。
3、钢铝组合结构设计灵活钢铝组合结构应用于幕墙结构设计中是将钢材与铝材这两种建筑物的材料有机结合起来,钢材主要承担幕墙荷载,而铝材主要重外表的装饰效果,这种设计既发挥了钢材的高强度、高弹性、价格低的优势,又发挥了铝材好的装饰效果和高耐腐蚀性能的特点,使整个幕墙结构具有高可靠性且经济性良的特点。
4、钢铝组合结构设计的防火性能较强铝合金在幕墙结构中不能用于承重,因为其强度在高温情况下损失得十分严重,当温度达到250℃时,其强度就会降为原来的1/2,在370℃时,其强度会全部丧失。
钢材是典型的建筑不燃材料,它的强度在100℃时会有所降低,但随着温度的升高,其强度又会不断增加。
所以,将钢材用于幕墙的承重结构中,整个幕墙的防火性能能够得到提高。
二、钢铝组合结构的产生和发展随着建筑幕墙技术的发展,幕墙被应用到越来越多的建筑中,而对于大分格、大跨度、大风压地区(如大连、厦门、深圳等)的玻璃幕墙,采用铝合金结构已不能满足幕墙对骨架结构强度和刚度的要求。
于是有设计师开始选用工字钢、方钢通等钢型材来做为受力构件。
但实际使用中,由于生产加工过程中其精度难以控制在理想范围,导致装饰效果差,而且由于受表面处理的局限性和材料本身性能的影响,极易出现褪色、漆膜脱落等现象,严重者甚至锈迹斑斑。
有的设计师想到在钢结构外包饰一层铝塑复合板,但新的问题又出现了,由于铝塑复合板需在工地现场折弯,折弯角度难以控制,导致横梁不平、立柱不直,装饰效果难以保证。
有的设计师想到在铝型材内部插入钢加强芯,显而易见的是,由于安装工艺的限制,钢铝直接接触是不可避免的,而钢铝直接接触会导致电化腐蚀,这是决不允许出现的。
似乎山穷水尽,然而不断地总结经验教训,终于得出了一个比较理想的方案——钢铝组合结构。
通过采用一种全新的钢型材—铝型材组合结构作为横梁和立柱,将以上各种结构型式的不足一一弥补,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。
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在幕墙设计中的应用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、钢铝组合结构在幕墙设计中应用计算机辅助计算在幕墙设计中应用钢铝组合结构,就要对钢铝组合结构的性能进行分析与计算,让其承载力能够满足幕墙设计要求。
组合中的钢材和铝型材共同组成一个截面,这个截面共同承受外荷载,那么,就要对这个组合截面的承载力进行计算,这种计算必须依靠专业的计算机程序对其组合截面进行模拟,这点是较难实现的。
下面探讨一种简便的计算机辅助计算方法。
1、计算机辅助计算方法的假设条件的设定1)由于在钢铝组合结构中,钢材和铝型材紧密地结合成一体,其在垂直于结构的承载作用可以认为二者是相同的,所以,假设在水平荷载作用下,钢材和铝型材的挠度相等,即等挠度原理;2)除此之外,轴向力所引起的应力极小,所以可以不予考虑,假设轴向力所引起的应力为0。
2、等效形心轴的求解由上述基本假定2),应力公式可简化为:σ=m/(γw) (1)式中:σ——应力,mpa;m——立柱弯矩设计值,n·mm;γ——截面塑性发展系数;w——在弯矩作用方向的净截面抵抗矩,mm3。
由上述基本假定1)可知u=u1=u2(2)式中:u1——钢铝组合结构中钢材, mm。
u2——铝型材在荷载作用下的挠度,mm。
联立挠度公式和式(2)可知:q/ei=q1/e1i1=q2/e2i2(3)式中q1、q2——钢铝组合结构中,钢材、钢铝型材分别承受的线荷载,n/mm:e1、e2——钢铝组合结构中,钢材、钢铝型材的弹性模量,mpa;i1、i2——钢铝组合结构中,钢材、钢铝型材的截面惯性矩,mm4。
由于水平均布线荷载为矢量,可知:q=q1+ q2(4)联立式(3)和式(4)可知:ei=e1 i1+e2i2 (5)式(5)表明钢材和铝型材分别承受的荷载是按刚度分配的。
由于刚度为弹性模量e和惯性矩j的乘积,因此求解计算组合截面惯性矩必需的等效形心轴时,必须先将不同截面组成材料的弹性模量进行等效转换,才能求出真正共同工作的等效形心轴。
由e1=2.1×10 mpa和e2=0.7×l0mpa可将式(5)转化为:ei=3e1i2+e1i1=e1(3i2+i1) (6)式(6)表明,等效形心轴是基于组合惯性矩3i2 +i1的形心轴。
3、钢铝组合结构的计算机辅助计算方法求出等效形心轴,就可以对已经形成整体面域的钢铝组合结构的截面图形使用“炸开”命令,而后,再执行“面域”步骤和“布尔运算差集”步骤,之后再对钢材和铝型材截面图形执行“质量特性”命令,就可以求出基于等效形心轴的和值。
依据式(3)和式(4),可求出q1和q2,进而可求出钢材和铝材的弯矩设计值m1和m2;再由基于等效形心轴的i1、i2和y1、y2可求出净截面抵抗矩w1和w2,代入式(1)即可求出钢材和铝型材最大正应力σ1和σ2。
将基于等效形心轴的i1、i2代入式(5),钢铝组合结构的整体抗弯刚度即可求出,将整体抗弯刚度代入挠度公式,即可求出挠度。
由于对于大跨度幕墙结构中钢铝组合结构的应用最重要的数据就是挠数,所以其计算结构最终得到钢铝结构的挠度,这种借助于计算机辅助技术进行的计算,虽然和实际值有些偏离,但基本上不影响其应用于实际工程设计中,因为其计算结果的实施偏差小于3℅。
五、幕墙设计的发展方向随着国内建筑市场的国际化,建筑设计与国际的接轨必然导致幕墙设计向国际惯例靠拢。
随着对建筑幕墙认识的深入,对幕墙设计的新要求会促进幕墙设计工作的新变化。
主要体现在以下几方面:1、超高层建筑的快速发展必将推动建筑幕墙技术的进一步创新大量摩天大楼的建设,必将引领世界超高层幕墙设计和施工水平的发展,包括诸如超高层建筑的风环境理论研究、超高层建筑“风阻尼”——建筑“舒适度”的研究、超高层建筑幕墙抗震安全性的研究、超高层建筑幕墙水密性——等压腔原理的研究、超高层建筑幕墙防火性能的研究、超高层建筑幕墙防雷性能的研究超高层建筑幕墙中“冷弯玻璃的初始压力如何发展”研究、超高层建筑幕墙中“石材使用限高100m”突破的理论研究、超高层建筑幕墙中双层热通道内空气有序流动的研究、超高层建筑幕墙维修更换技术的研究等等,随着这些问题研究不断深入和完美解决,中国必将成为全世界超高层建筑幕墙高端研发福地。
2、节能环保幕墙将被大量使用财政部及住房和城乡建设部于2009年3月23日联合发布财建[2009]128号及129号文件。
具体内容为《关于加快推进太阳能光电建筑应用实施意见》和《太阳能光电建筑应用财政补助资金管理暂行办法》。
这二个重要文件对中国的幕墙行业将带来前所未有的利好和翻天变化的巨变,对于光电幕墙的超常规的蓬勃发展带来巨大机遇。
“太阳能屋顶”和“光伏幕墙”说到底是建筑外围护结构,其主体或叫载体还是幕墙系统。
所以国家对光电幕墙的事业上极力推荐改革无疑会使幕墙高速蓬勃发展。
同时国家关于大阳能屋顶及光伏幕墙的政策导向必将极大推进光电建筑材料的研发。
3、建筑遮阳系统建筑遮阳系统是高技术生态建筑的重要组成部分,建筑遮阳系统是阻止太阳热辐射直接影响室内环境的最有效方法,特别是建筑物外遮阳系统。
4、智能化幕墙系统智能化幕墙系统是集建筑、结构、机械、热工、电子、生态等专业技术于一体的智能化建筑围护结构。
这种幕墙充分利用建筑本身所处的自然环境,包括风向、温度、地理位置、周边树木、河流、地质等条件,一体化和系统地通过幕墙自身的主动适应性,自动地调节和最大程度地满足居住者的舒适性。
由此也可更进一步地唤醒居住者对周边环境的关注,从实际意义上切身提高环境保护意识和履行职责。
5、结构膜幕墙系统实际上是一种充气结构,用于室内为公共空间的围护结构。
但目前在国内上使用得并不普遍,还需时间进一步研究和积累有关经验。
六、结语钢铝组合结构在幕墙设计的应用经过实践的检验是切实可行的。
该技术的推广将能提高我国幕墙结构设计技术水平,能够推动建筑物外表装饰技术水平的不断前进。
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] 郝文平.建筑幕墙技术发展探讨[j].新型建筑材料,2005(3).[3] 宁荣生.钢框架组合结构的防火设计[j].钢结构,2003(3)。