钢铝组合结构幕墙设计的应用

　　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。因此，较小截面尺寸的钢材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，达到较好的现代建筑效果。

　　2)幕墙分格的增大，相应密封胶条等配件的用量也会随之减小，从而进一降低成本。

　　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，使钢铝之间保持一定距离，达到绝缘的目的。

　　2、钢铝组合结构的计算机辅助计算。
　　在钢铝组合结构中，钢材和铝型材组成一个组合截面，共同承受外荷载。组合截面的计算必须依靠专用的计算机程序进行截面模拟，是比较复杂的。下面介绍一种简便的计算机辅助计算方法。

　　2．1计算机辅助计算方法的基本假定在钢铝组合结构中，钢材和铝型材组成一个整体，近似紧密结合状态，因此在垂直于结构的荷载作用下，钢材和铝型材的挠度可近似认为是相同的。此外，由于轴向力所引起的应力一般不超过合应力的 2％，为简化计算机辅助计算方法的推导，此处予以忽略。根据以上钢铝组合结构的特点，作如下基本假定：

　　1)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)不考虑轴向力所引起的应力。

　　结语：
　　1)钢铝组合结构已成功应用于许多工程，通过众多的实践检验，是切实可行的；

　　2)对于大跨度的钢铝组合结构，其结构设计控制因数一般是挠度；

　　3)由于计算方法的局限性，介绍的计算机辅助计算方法只是一种近似计算方法，但通过该方法计算出的结果与通过计算机完全模拟组合截面计算出的结果基本相同，偏差幅度可控制在3％以内，完全可以应用于实际工程的设计。