钢铝组合截面框在工程成本控制及结构安全方面的优势.pdf

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1、圃贾晓明沈阳远大铝业工程有限公司摘要：本文介绍了钢铝组合结构幕墙的设计理念。巧妙地运用钢材和铝材各自材料的优势．即钢材主要利用其力学性能，铝材主要应用其装饰功能，通过一定的力学分析，得出钢铝组合设计的关键要点，在力学计算和防腐要求都能满足的条件下，钢铝结合幕墙的经济优势是相当明显的。同时钢型材在大跨度及高温状态下材料抗拉强度大的特点．保证了在大风压及火灾发生时幕墙结构不至于过早的脱落。关键词：铝型材；钢材；钢铝组合型材；结构设计；结构安全1前言由于经济和文化发展的需要，人们还在继续不断地追求宏伟而富有特色的大分格、大跨度

2、建筑。此类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会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。而对于大分格、大跨度、大风压地区(如上海、厦门、深圳等地)的玻璃幕墙，单纯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。如图1为上海地区的一个玻璃幕墙。(带装饰线条)(不带装饰线条)合竖框图1上海地区一玻璃幕墙结合该建筑结构分析，此工程楼层间较高，达到5m层高。而玻璃幕墙横向分格比较小，为1．2m。幕墙竖龙骨按照简支梁为计算模型，单纯采用铝合金立

3、柱对型材的截面要求非常大，壁厚也非常厚，铝型材用量过大。图2钢铝组合型材截面l‘俨l／／／∥∥∥∥一‘7■V／?，／，A，一E]目[=；『剐型—qB甓㈣霹翻嵫霾剐酮陵锌钢捂隔离楚爿图3立柱节点详细了解钢材和铝材的各自材料优势．即钢材主要利用522013．09其力学性能，铝材主要应用其装饰功能。通过一定的构造分析，在力学计算和防腐要求都能满足的条件下，经过不断总结计算，终于得出了一个比较理想的设计方案——钢铝组合结构。该结构采用一种全新的内部为钢型材，外部包裹铝型材的组合构造形式。应用这种钢铝组合截面框作为大跨度幕墙的立柱

4、(如图2、图3)，可有效解决此类玻璃幕墙的立柱由于结构受力所带来的各种问题。2钢材、铝型材各自材料的力学性能分析a)钢材强度较高，铝型材装饰性好。钢材(Q235B)强度设计值：‘=215MPa，弹性模量E。=2．1×105MPa；铝合金(6063一T6)强度设计值：．五=85．5MPa，弹性模量E-_0．7×105MPa。这样可知：钢材(Q235B)强度设计值是铝合金的2．5倍，弹性模量是铝合金的3倍。因此，相同层间的高度应用钢竖龙骨受力可以减少型材的截面．增大幕墙的分格。增加了玻璃幕墙的通透性。而铝合金型材加工精度高、

5、表面平整度好，外表面可以进行PVDF高温喷涂，抗氧化性能好。在钢龙骨的外面包裹铝合金型材做外饰面。这种组合结构既牢固安全又美观实用。不仅能达到很好的建筑装饰效果，还大大地节约了铝型材的用量，收到了很好的经济和社会效益。表1钢材的物理性能表弹性模量剪变模量线胀系数密度p泊松比l，剧MPaG／MPa／℃／(kg，m3)206×10379×10312×10_67850O．3表2铝合金型材的室温力学性能表规定硬度试验抗拉非比伸合金壁厚强度例伸长试验维氏韦氏牌号状态长应塞厚度硬度／mm盯b力8

6、％，mmHVHW。西2不小于T4所有

7、180110166061T6所有2652458T5所有1601108O．85886063T6所有2051808≤102001605T50．86510>1019015056063A≤102301905T6>102201804b)为了避免钢铝之间的双金属腐蚀，铝型材腔内增加隔离绝缘尼龙垫片将钢框与铝框隔离开，使钢铝之间保持一定距离．达到绝缘避免腐蚀的目的。圃3框架式幕墙的安装形式及步骤框架式幕墙是在现场依次安装立柱、横梁和面板的构件式幕墙。3．1竖框与主体结构的连接竖框需要通过转接件系统固定在主体结构上(如图4)。竖框上端通

8、过螺栓组件与钢转接件连接固定．中间安放尼龙隔离垫片防止金属腐蚀。．钢转接件与预先安放在主体结构中的钢埋板通过焊接固定，钢转接件横向开长圆孔。可以调节竖框的进出定位。竖框下端采用竖向长圆孔的转接件与主体连接，长圆孔用于竖框伸缩调整。钢转接件的强度及螺栓选用的型号通过普通常规铝竖框幕墙的计算形式即可方便的确定。主体结构及预埋钢件框转接件接螺栓组件框图4竖框与主体的连接3_2横框与竖框的连接本工程如竖向分格较小，则横框可以采用铝合金型材。横竖框通过铝角片用螺栓连接固定。横梁与竖框之间应安放2mm的隔声垫片，防止幕墙由于热胀冷缩

9、产生的噪声。整支横梁下料时应比理论尺寸短3r衄～4mm。横梁与竖框交接位置涂抹密封胶进行密封(见图5)。吕合金横框??。_。________________—I螺栓＼-弋}j＼iFlr百1＼圃li墓：【毛bd』蕊曲，血j角片／图5横、竖框的连接3．3面材与横框的连接装饰性面材主要分为玻璃、铝板、复合板及石材面板。这些