第一篇：鋼鋁組合結構在幕墻設計中的應用

鋼鋁組合結構在幕墻設計中的應用

摘要：本文主要分析了鋼鋁組合結構在建筑幕墻設計中的應用問題。首先討論了鋼鋁組合結構的突出優勢，進而分析了鋼鋁組合結構的計算要點，最后針對鋼鋁組合結構的應用問題展開分析，提出了應對對策。

關鍵詞：鋼鋁組合；幕墻設計；應用

一、前言

目前，建筑幕墻的應用非常的廣泛，在這個大背景下，鋼鋁組合結構也開始慢慢的流行起來。由于鋼鋁組合結構的應用具有很多優勢，所以，應用鋼鋁組合結構可以大大提升建筑幕墻的質量。

二、鋼鋁組合幕墻設計中存在的問題

1、設計滯后，阻礙幕墻工程施工的有序進行現階段，大部分設計單位均沒有充分認識到建筑幕墻設計工作的重要性，也沒有了解建筑幕墻工程的特點。在開展幕墻工程招標工作的時候，一般都是在主體工程開始施工之后，進行部件預埋的時候才考慮，幕墻設計工作的延遲經常會對整體建筑工程產生不良影響。部分幕墻單位與設計單位為了節省時間，只是在設計圖紙上的相應位置處標明“由

幕墻單位完成”的字樣，在一定程度上，增加了幕墻單位的工作量，同時也增加了建筑設計單位、施工單位、幕墻單位之間的協調工作，對工程施工的順利進行產生了一定的影響。

2、建筑施工與幕墻設計之間缺乏一定的協作性在建筑工程施工中，面臨著一個非常重要的問題，建筑施工與幕墻設計的統一性。在實際施工中，一般都缺乏這個統一性，因為在建筑設計單位中，均缺少一些幕墻專業設計人員，普遍設計人員對幕墻材料與技術的了解比較少，也就無法對其進行合理的設計，導致建筑施工與幕墻設計之間缺乏有效的協作性，影響了施工的有序進行。

3、設計、施工一體化制度阻礙了幕墻技術的發展現階段，為了適應市場競爭的日益激烈，部分幕墻施工單位均同時具有建筑幕墻設計資質與施工資質。但是在實際幕墻工程投標的時候，幕墻設計資質只是競標組成的環節之一，少收設計費或者免收設計費基本已經成為了這個行業的慣例，為了可以中標，一般均會以降低標底的方式，博取相應招標單位的好感。針對一些落標的設計方案而言，由于缺少相應的補償，影響了此設計方案的優選與創新。在幕墻單位中標之后，開展施工的時候，為了盡可能減少施工成本，一般均會以降低材料標準的方式開展施工，導致施工無法達到設計標準，影響了建筑幕墻工程的施工質量。

三、鋼鋁組合幕墻設計現狀

玻璃幕墻在現代建筑中被廣泛使用，因其具有獨特的光影和色彩以及良好的建筑藝術效果和建筑風格的造型而具有良好的應用前景。但在實際工程使用中，我們仍然發現很多不足之處，比如：鋁合金立柱型材，其在幕墻結構中本應用最多，但目前，其薄弱環節卻越來越明顯。其原因可能是鋁合金的強度低，彈性模量小所致，若其應用在樓層數較多或風荷載較大的幕墻中恐難以為任。

再者，在實際運用中由于所運用的材質的原因，鋁和鋼在某些介質中還有可能形成化學上所謂的原電池，這對整個幕墻的安全性和可靠性有著極大的影響。如果能選用一些其他非原電池原料的材料將鋁合金與鋼隔開或避免其與原電池介質接觸，可以避免這一缺點，這也是幕墻設計材料中需要改進的部分。

目前，在幕墻設計中應用鋼鋁組合結構還缺少與之相關的明確的標準和良好的行業規范。幕墻技術在建筑領域的大量應用和開闊的市場前景的背景下，即使國家出臺了與之相關的政策法規，以及有關行業的監管部門制定了技術標準，但是鋼鋁組合結構在幕墻中的運用還處在探索的早期階段，標準規范還沒有形成最基本的體系與之配套，進而使得監管缺乏依據，工程質量也受到相應的影響。

四、結合實例探討鋼鋁組合結構幕墻設計的創新策略

建筑四新技術“新技術、新工藝、新材料、新設備”的應用有力地推動經濟社會科學的發展，同時具有節省大量的人力、物力、財力，提高工程質量及安全性能等優點。

1、幕墻設計的重要性

建筑幕墻工程項目設計質量的好壞是幕墻工程項目成敗的關鍵，幕墻設計質量直接影響到整體建筑工程的形象，建筑幕墻設計特色、風格、節能環保和舒適的體現，決定了整體工程在市場的占有力，將給業主帶來不可估量的社會效益和經濟利益。項目管理在設計過程中以設計技術、施工工藝創新為核心，以強化精細管理，鑄造精品工程為管理目標。

2、幕墻設計創新

（一）外立面設計創新。無錫太科園金融服務區工程外立面在設計師的精心策劃下，發揮了無限的創新、創意，采用大面積玻璃幕墻、鋁板幕墻、穿孔鋁單板幕墻、泛光照明交叉組合的方式，展現出令人震撼的視覺沖擊力（圖1），為無錫新區幕墻裝飾打造精品亮點。

（二）幕墻形式的搭配創新。幕墻形式的搭配，每棟樓立面均由不同種類的幕墻在水平方向和垂直方向交錯組合，板塊寬度統一為900mm，高度高達3800mm，狹長型板塊使建筑整體呈向上挺拔之勢（圖2），更具有強烈的地方特色和傳統建筑風格。

圖1穿孔鋁單板幕墻、泛光照明交叉組合效果圖 圖2 幕墻形式的搭配創新圖片

3、鋁背襯板顏色搭配創新。穿孔板的運用，穿孔板內背襯紅色鋁板（圖3），具備良好防雨水滲漏和鏡面效果，紅色反光透過陣列的孔隙，顯示全彩動態效果，同時背襯板鏡面效果和LED光源融合到一起，使得穿孔鋁單板幕墻呈現出更加耀眼的朦朧效果，在視覺上將靈動活潑感隱藏在穿孔面板背面，既顯熱烈，又顯含蓄。

圖3 穿孔鋁單板幕墻施工流程圖片：

①保溫綿→②背襯板→③穿也鋁單板

4、立面造型設計創新。立面造型通過空中外挑平臺在立面上不規則地設計（圖4），釋放了現代辦公區域的壓力感，同時具有良好的擋雨遮陽效果。

圖5 立面造型片設計創新圖

5、設計創新打造藝術品牌。部分面板兩側設置250mm寬×80mm厚鋁合金裝飾型材，功能上有遮陽效果，視覺上錯落有致，造型豐富。部分立面采用200mm厚×1300mm寬鋁板裝飾線條將立面分成兩個獨立面（圖5）。在視覺上體現層次感，使外觀棱角分明、線條清晰，打造藝術品牌。

圖6 設計創新打造藝術品牌效果圖

6、材料選擇合理搭配。在材料選擇上，根據無錫地區的環境特點，選用了外片超白的中空LOW-E玻璃作為主要玻璃，既增加了可見光透射，又減少了非可見光的輻射，實現采光節能的最佳效果。

五、鋼鋁組合幕墻設計的發展方向

1、外觀造型復雜

現代玻璃幕墻的外觀越來越復雜，這個需要設計有效的結構受力幕墻，保證安全，有效的設計措施，保證施工質量及工期。如央視的“大褲衩”，造型復雜，線條造型復雜，板塊繁多，使用了構件式的玻璃幕墻系統可以有效的解決這些施工問題；深圳的京基100，高400 多米，線條纖細，采用了國際上最為先進的幕墻系統――單元式幕墻，可以保證工期，又能體現外立面高端大氣上檔次。彈性連接是幕墻必須具備的構造性能之一，主要來源于平面內變形性能及抗震的要求，以保證玻璃幕墻板塊具有相對的位移能力。但是建筑物的結構與構造設計，限制了玻璃幕墻的設計，缺少對建筑設計的正確理解，許多廠家為了降低造價，都是采用簡單的固定式連接而給使用者帶來安全上的隱患。因此，設計人員需要在設計時就保證其能夠充分發揮應有的安全防護作用，同時對連接系統認真計算，以滿足強度上的設計標準，此外還應對彈性連接進行設計，滿足強度及變形要求，確保安全性。

2、綠色節能方向

目前我國對玻璃建筑設計重要性的認識，對節能玻璃幕墻的知識知之甚少，設計單位往往在建筑施工已開始時才進行玻璃幕墻設計，這直接導致了玻璃幕墻設計的滯后，以及用材質量降低。但目前我國節能標準已逐漸變得越來越嚴格，能耗比也越來越嚴格，這就要求玻璃的幕墻設計向綠色節能的方向發展，各種高性能的玻璃，斷熱材料，能使幕墻的K 值大幅度降低，通常情況下，如果玻璃幕墻設計科學合理的話，都能達到很好的降低能耗和節能的作用，在這方面綠色技術得到了很好的體現。

3、智能方向

采用智能化的玻璃幕墻，通過傳感和自控系統，自動控制建筑外部裝飾條的角度，百葉的變換，能更好的實現遮陽，通風及采光的效果，避免了建筑在運用空調等電子系統時出現較大的能源消耗量，有效地保持了低能源綠色的水平。在建筑設計中，合理的運用玻璃幕墻綠色技術，科學的選擇玻璃幕墻，使用建筑構造合理和控制方式穩定的建筑程序，才能保證有效的達到降低能源消耗的效果。

六、結束語

綜上所述，鋼鋁組合結構應用到建筑幕墻中，可以提升建筑幕墻的質量，有利于建筑幕墻發揮其整個功效，因此，今后可以嘗試推廣使用鋼鋁組合結構，以完善建筑幕墻的功能。

參考文獻

[1]韋再興.鋼鋁組合在結構幕墻設計中的應用[J].中國建筑金屬結構，2013，10.[2]賈曉明.鋼鋁組合截面框在工程成本控制及結構安全方面的優勢[J].門窗，2013，09.[3]沈順東，黃莉嬌.鋼鋁組合結構幕墻設計的應用[J].中國勘察設計，2012，01.[4]黎英杰.鋼鋁組合結構在建筑幕墻中的應用[J].廣東土木與建筑，2011，08.

第二篇：U型玻璃組合節能幕墻設計及應用..

U型玻璃組合節能幕墻設計及應用

1.概述

建筑用U型玻璃（亦稱槽型玻璃）事用先壓延后成型的方法連續生產出來的，因其橫截面呈“U”型，故得名。U型玻璃品種很多，有著理想的透光性、隔熱性、保溫性和較高的機械強度，不但用途廣泛、施工簡便，而且有著獨特的建筑與裝飾效果，并能節約大量輕金屬型材，所以被世界上許多國家的城鄉建筑所采用。

世界上最早生產U型玻璃的國家之一是奧地利，該過的Moosbrunner Glasfubrik公司從1957年開始生產底寬為262mm的U型玻璃，在此前后，比利時的Glaverbel公司、法國的Saint-Gobuin公司和Boussois公司、英國的皮爾金頓公司、原聯邦德國的BauglassindustrieAG公司、美國的LOF公司和AFG公司、加拿大PPG工業公司和日本板硝子也先后建起了U型玻璃生產線。

東歐國家以前蘇聯為最早，1965年，俄聯邦的首條U型玻璃生產線在波爾斯克玻璃廠投產，年產量為3萬m2。隨后，在鮑爾玻璃廠、紅五月玻璃廠、切爾尼亞金玻璃廠、古雪夫玻璃廠、莫斯利石棉隔熱材料聯合公司等11家企業先后建起10多條U型玻璃生產線，到了1975年，前蘇聯的U型玻璃產量已達到400萬m2。

前民主德國以及羅馬尼亞、匈牙利、南斯拉夫、葡萄牙等國的U型玻璃生產，也大多始于60年代后期。

阿爾及利亞奧蘭玻璃公司一窯雙線的U型玻璃于1992年年底投產，開創了非洲U型玻璃生產之先河。

在我國，介紹U型玻璃的資料出現于70年代末期。因為玻璃生產企業和有關建筑部門對這種玻璃都十分陌生，所以這種新型建筑玻璃一直沒得到開發，更談不上推廣和應用。1995年，云南省昆明創安U型玻璃有限公司從國外引進了關鍵設備，由秦皇島玻璃工業研究設計員配套設計，于1996年初建成了我國第一條U型玻璃生產線，現已正式投產從而填補了我國國民經濟的持續發展和人民生活水平的不斷提高，在我國建筑和裝飾設計部門、生產部門和流通領域等各方面的共同努力下，這種新型建筑玻璃在我國一定能夠得到推廣和應用，取得快速的發展。

2．說明

U型玻璃（U-Profile-Glass）亦稱槽型玻璃，是一種新穎的建筑型材玻璃，國外有近40年的生產應用歷史。因截面呈U型，使之比普通平板玻璃有較高的機械強度并具有理想的透光性、較好的隔音性、保溫隔熱性、能節省大量金屬材料、以及施工簡便等優點，適用于建筑的內外墻、隔墻、屋面及窗等。

昆明創安U型玻璃有限公司與德國RULEX公司合作，引進德國U型玻璃生產技術和設備，其產品經國家玻璃質量監督檢驗中心按前蘇聯「OCT-21992-83標準，參照德國DIN1249標準進行檢測，各項指標合格，并通過省級產品鑒定會鑒定。

．采用標準：

A.異型玻璃（國家標準報批稿）

2、U型玻璃/Q KYB01-1997

B.建筑工程質量檢驗評定標準GBJ301-88。

C.裝飾工程施工及驗收規范JGJ73-91。

D.中華人民共和國《U型玻璃外裝修標準06J501》

4.適用范圍：

由于U型玻璃具有較好的透光而不透視的特性和良好的裝飾性，可用于機場、車站、體育館、廠房、辦公樓、賓館、住宅、溫室等工業與民用建筑非承重的內外墻、隔斷、窗及屋面。

5.U型玻璃的建筑設計：

A.U型玻璃按表面處理方式不同，有普通壓花玻璃、夾絲玻璃、彩色玻璃等，設計選用時除普通壓花玻璃外，選用其余玻璃應予注明。

B.U型玻璃屬不燃燒材料，如有特殊要求時應按有關規范進行設計。

C.U型玻璃分類：

?按顏色分：有色的和無色的。

?按表面狀態分：有平滑的和帶花紋的。

?按強度分：有鋼化、貼膜、保溫層

?按規格分：有鋼化、貼膜、保溫層

D.U型玻璃屬不燃材料，如有特殊要求時按有關規范進行設計。

E.U型玻璃兩翼的朝向測試結果表明兩翼向迎風買內，強度高于兩翼背風面。

F.型玻璃按造型及建筑使用功能分別采取以下組合方式：

⑴單排 翼朝外(或內）

⑵單排 楔形結構,互相咬合

⑶單排 楔形結構,互相貼合

⑷雙排 翼在接縫處成對排列

⑸雙排 翼對翼

G.型玻璃隔墻長度大于6000，高度超過4500時，應核算墻身的穩定，采取相應的措施。

H.型玻璃用于濕度較大的房間且室內外溫差較大時，應處理好玻璃表面露水的排泄及下滴問題。

I.型玻璃用于圓型墻及屋面時，曲率半徑不應小于1500。

J.點構造詳見國家標準圖集《U型玻璃外裝修標準06J501》。

6.性能指標

?抗壓強度700～900 N/mm2。抗拉強度30～50 N/mm2。

?莫氏硬度6～7。

?彈性模量60000～70000 N/mm2。

?線膨脹系數（溫度每升高1℃）(75～85)×10-7。

?化學穩定性0.18 mg。

?彎曲強度 ?透光率：當表面有小花紋裝一排時為89%，裝兩排時81%。

?傳熱系數：①單排安裝時3.65W/m2K。②雙排安裝時1.74W/m2K。③貼膜時1.57 W/m2K ④填充保溫層1.2 W/m2K

?隔聲能力：單排安裝時27db，雙排安裝時38dB。

?耐火極限：0.75h（單排）。

7.安裝要點:

?U型玻璃的端面和平面應無鋸齒狀缺口或裂紋。

?各獨立的U型玻璃構件應支撐在具有均勻彈性的襯墊上。

?玻璃與臨近的金屬件、混凝土和砂漿結構之間不能有硬性接觸。

?在U型玻璃的上端與更高處的建筑物件（如過梁、大梁、屋面板等）之間必須留有縫隙。

?U型玻璃上端與臨近的上部結構之間的空氣縫隙不應小于25mm，以應付其變形，便于安裝更換。

?必須用彈性密封材料填充U型玻璃之間的縱縫。

?密封材料，通常有二組分的聚硫塑料、硅銅膠、柔性聚氯乙烯型材等，用于U型玻璃與固定件、U形玻璃條之間的密封。

?圓繩，用于U型玻璃與邊框之間的密封。

?條形襯墊、柔性聚氯乙烯型材、浸過瀝青的條帶、硬泡沫塑料等，用作U型玻璃與邊框之間的脹縫和滑縫。

?膨脹螺栓，用于固定邊框

規格（注：最大出廠長度并不等于使用長度）8.U型型玻璃的安裝：

A.用膨脹螺栓或射釘將邊框料固定在建筑物的洞口中，邊框可用指直角或斜角連接。邊框每側應至少由個固定點。上下框料每隔400~600應有一個固定點。

B.將起穩定作用的塑料件截成相應長度，放入框中上下型材內。

C.U型玻璃入框時，應將玻璃內面仔細擦洗干凈。

D.將U型玻璃條依次插入。U型玻璃插入上框料的深度應≥20。插入下框料的深度應≥12，插入左右框料的深度應≥20。當U型玻璃插至最后一塊，洞口寬于玻璃寬不一致時，沿長度方向裁切玻璃，按18頁“端頭玻璃安裝順序”將所裁切玻璃裝入，同時將塑料件截成與玻璃相應長度放入邊框一側。

E.在邊框與玻璃間的縫中塞入彈性墊條，墊條與玻璃和邊框接觸面不得少于10。

F.在邊框與玻璃，玻璃與玻璃，邊框與建筑結構體的接縫中，填入玻璃膠類彈性密封材料（或稱硅酮膠）密封。玻璃與邊框的彈性密封厚度最窄處≥2，深度應≥3，U型玻璃塊之間的彈性密封厚度應在3-5之間。

G.玻璃全部安裝完，將表面的污垢清除干凈。

9.U型玻璃的驗收：

U型玻璃的驗收除參照建筑裝飾工程及驗收規范（JGJ73-91）第三、四章門窗工程及玻璃工程有關章節外，還應重點檢查：

A.邊框是否直接固定在建筑上，之間的縫隙是否密封。邊框承受的荷載應直接傳給建筑，不應使U型玻璃受力。

B.玻璃與玻璃之間，玻璃與邊框之間的縫隙，是否按上述要求進行密封。

C.應使U型玻璃在框了中沿玻璃長度方向能自由伸縮，在上框料與U型玻璃之間要留有適當縫隙。

D.為防止膨脹螺栓等固定件與框料之間相互接觸發生化學反應產生接觸腐蝕，在鋼膨脹螺栓等固定件與鋁框之間應用合成材料墊圈或油漆類物質隔開。

10.U型玻璃使用長度的計算

U型玻璃垂直安裝時使用長度的計算

在有風荷載的情況下，應通過計算來確定U型玻璃的最大使用長度。

不同規格的U型玻璃的抗彎模量見表12：

Wf1=翼的抗彎模量 Wst=底版的抗彎模量

單排U型玻璃墻體的風荷載,在翼朝室內安裝時，采用翼的抗彎模量計算最大使用長度

在翼朝外安裝時，采用底版的抗彎模量計算最大使用長度

單排U型玻璃墻體的風荷載情況

雙排U型玻璃構造的墻體：

外層玻璃承擔一半風荷載和全部風量。

計算實例：

采用單排500/41/6U型玻璃構筑垂直墻體，U型玻璃翼朝室內安裝。

U型玻璃的最大使用長度用下式計算：

式中：L=U型玻璃最大使用長度（m）

=U型玻璃的彎曲應力（N/mm2）

Wf1=U型玻璃翼的抗彎模量（cm3）

Wst=U型玻璃翼的抗彎模量（cm3）

P=風荷載（KN/m2）

A=U型玻璃的底寬（m）

1000=轉換系數

設：風荷載P=0.5KN/m2

彎曲應力 =30N/mm2

=2.31

由計算得知，在已知風荷載和彎曲應力（一般為30N/mm2）的情況下，使用規格為500/41/6的U型玻璃構筑單排墻體，U型玻璃的最大使用長度為2.31m。

11.U型玻璃露點的計算

根據《采暖通風與空氣調節設計規范》

A.根據用戶的要求，確定以下參數，B.室內計算溫度16℃，相對濕度60%，室外溫度－23℃，風速0.2m/s。

C.根據給定參數，求出U型玻璃墻內表面的溫度：

∑=tm－Rn/R0×(tn－twn)。設中∑－U玻墻內表面溫度，Rn－內表換熱阻取0.11 W/(m2.k)，R0－總熱阻雙層U玻（兩翼相對安裝）取0.476W/(m2.k)，tn－室內計算溫度，twn－室外計算溫度，U玻墻內表面溫度是∑=14.99℃，近視為15℃。

D.根據要求：室內16℃，相對濕度60%，含水量為12.477g/m3,而-23℃相對濕度100%時，相對濕度含水量為12.84 g/m3，由12.477g/m3<12.84 g/m3，因此不會結露。

12.U型玻璃的保溫性能

衡量建筑材料的保溫性能通常以傳熱系數或傳熱阻來評價。

在物理手冊中，我們很容易查到一些材料的熱傳導率，如玻璃的傳導率為0.7-0.9W/（M.K），與紅磚0.8W/(M.K)差不多，而空氣的熱傳導率為0.03W/（M.K），僅為玻璃的1/27，U型玻璃墻體就是應用了這一原理，在兩塊玻璃中間留有空氣層作為介質，那么這個空氣層對玻璃來講，就是熱阻，從而使玻璃的傳熱系數降低，起到保溫的性能，中空玻璃就是根據這個原理而加工制成的。

以22MM厚的中空玻璃為例：它是由兩片5MM的玻璃，中間夾有12MM厚的空氣層，它的傳熱系數為3.17W/（M2.K），厚度等于5 5 12=22MM，那么等厚的22MM的普通玻璃的傳熱系數為4.93-5.0W/（M2.K）。

雙層安裝U型玻璃（等于兩片6MM的玻璃加上一個35MM厚的空氣層）其傳熱系數為2.8W/（M2.K），及相當于240MM厚的粘土磚墻。

如果用雙層翼高60MM的U型玻璃（等于兩片8MM厚的玻璃加上52MM厚的空氣層）。其傳熱系數進一步降低至2.1W/（M2.K）。及相當于270MM厚的粘土磚墻。

13.U型玻璃幕墻大樣節點：

U型玻璃立面圖 U型玻璃安裝平面投影圖

U型玻璃安裝剖面圖 U型玻璃端頭安裝順序

14、U型玻璃工程實例：

15.U型玻璃的計算方法：

基本參數：

1：計算點標高：100m；

2：力學模型：按簡支梁形式計算；

3：玻璃跨度：L=4050mm；

4：玻璃類型：單片玻璃P260/60/7；

5：玻璃翼朝向：室內；

6：玻璃安裝方式：單排連接，垂直布置；

7：玻璃材料物理性能級截面參數：

玻璃強度設計值：30MPa；

玻璃彈性模量E：70000MPa；

玻璃截面積A：25.62mm2；

翼板部分截面抗彎矩Wx1：53780mm3；

板面部分截面抗彎矩Wx2：13710mm3；

繞Y軸截面抗彎矩Wy：170230mm3；

X軸截面慣性矩Ix：655500mm4；

Y軸截面慣性矩Iy：22129400mm4；

(對于夾層玻璃，該處的各抗彎矩和慣性矩采用的是內片玻璃參數)

U型玻璃可以按支撐于兩點的簡支梁力學模型進行設計計算，受力模型如下：

15.1 U型玻璃荷載計算：

(1)風荷載作用的線荷載集度(按矩形分布)：

qwk：風荷載線分布最大荷載集度標準值(N/mm)；

wk：風荷載標準值(MPa)；

B：U型玻璃寬度，也就是承載寬度(mm)；

qwk=wkB

=0.001×260

=0.26N/mm

qw：風荷載線分布最大荷載集度設計值(N/mm)

qw=1.4qwk

=1.4×0.26

=0.364N/mm

(2)水平地震作用線荷載集度(按矩形分布)：

qEk：水平地震作用線荷載集度標準值(N/mm)；

qEAk：垂直于幕墻平面的分布水平地震作用標準值(MPa)；

βE：動力放大系數,取5.0；

αmax：水平地震影響系數最大值，取0.16；

Gk：幕墻構件的重力荷載標準值(N)，(含面板和框架)；

A：幕墻構件的面積(mm2)；

qEAk=βEαmaxGk/A ……5.3.4[JGJ102-2003]

qEk=qEAkB

qEk=5.0×0.16×0.0000256×25.62

=0.0005N/mm

qE：水平地震作用線荷載集度設計值(N/mm)；

qE=1.3qEk

=1.3×0.0005

=0.0007N/mm

(3)幕墻受荷載集度組合：

用于強度計算時，采用Sw+0.5SE設計值組合： ……5.4.1[JGJ102-2003]

q=qw+0.5qE

=0.364+0.5×0.0007

=0.364N/mm 用于撓度計算時，采用Sw標準值： ……5.4.1[JGJ102-2003]

qk=qwk

=0.26N/mm

(4)U型玻璃在組合荷載作用下的彎矩設計值：

Mx：彎矩組合設計值(N?mm)；

Mw：風荷載作用下產生的彎矩設計值(N?mm)；

ME：地震作用下產生的彎矩設計值(N?mm)；

L：U型玻璃跨度(mm)； 采用Sw+0.5SE組合：

Mw=qwL2/8

ME=qEL2/8

Mx=Mw+0.5ME

=qL2/8

=0.364×40502/8

=746313.75N?mm 15.2 U型玻璃的抗彎強度計算：

按簡支梁抗彎強度公式,應滿足：σ=Mx/Wnx≤fg 上式中：

Mx：彎矩組合設計值(N?mm)；

對于單片的U型玻璃，該參數就是上面計算得到的Mx；

對于夾層的U型玻璃，參考JGJ102-2003關于夾層玻璃計算的規定，該參數為參數Mx再乘以系數1/2，2層玻璃強度相同；

Wnx：在彎矩作用方向的凈截面抵抗矩(mm3)，翼板朝向室外時取面板部分的抗彎矩，翼板朝向室內時取翼板部分抗彎矩；

對于夾層玻璃，該參數采用內片玻璃參數；

fg：玻璃的抗彎強度設計值，取30MPa； 則： σ=Mx/Wnx

=746313.75/53780

=13.877MPa≤30MPa

U型玻璃抗彎強度能滿足要求。1５.3 U型玻璃的撓度計算：

根據簡支梁撓度計算公式，得：df=5qkL4/384EIx

對于單片的U型玻璃，該處qk就是上面計算得到的qk；

對于夾層的U型玻璃，按等剛度分配原理，該處qk為上面計算所得參數qk再乘以系數1/2；

對于夾層玻璃，公式中的慣性矩采用內片玻璃參數；

df=5qkL4/384EIx

=5×0.26×40504/384/70000/655500

=19.85mm

而df,lim=4050/200=20.25mm

所以，U型玻璃撓度能滿足規范要求。

第三篇：6.27鋼--混凝土組合結構教學活動文本

鋼--混凝土組合結構教學活動文本

1．鋼-混凝土組合結構的優點是什么？應用范圍有哪些？

答：優點：鋼－混凝土組合結構可充分利用了鋼（抗拉）和混凝土（抗壓）的各自的材料性能，具有承載力高、剛度大、抗震性能和動力性能好、構件截面尺寸小、施工快速方便等優點。鋼－混凝土組合結構可以廣泛應用于多層及高層房屋、大跨結構、高聳結構、橋梁結構、地下結構、結構改造及加固等。同時，組合結構還非常適用于斜拉橋、懸索橋等大跨橋梁結構體系。

2．各種類鋼筋的受力和變形有何特點？

答：熱軋鋼筋為軟鋼，其應力-應變曲線有明顯的屈服點和流幅，斷裂時有“頸縮”現象，伸長率比較大；冷軋帶肋鋼筋、熱處理鋼筋、光面鋼絲、刻痕鋼絲、螺旋形鋼絲及鋼絞線均為硬鋼，它們的應力-應變曲線沒有明顯的屈服點，伸長率小，質地硬脆。從各級熱軋鋼筋和光面鋼絲的應力-應變曲線中可以看出：隨著鋼材強度的提高其塑性性能降低，HPB235級鋼筋有較好的塑性，但強度較低，碳素鋼絲雖強度很高，但塑性較差。

3．壓型鋼板－混凝土組合樓板由壓型鋼板與現澆混凝土板兩部分組成，為使壓型鋼板與混凝土組合在一起工作，應采取哪些措施？

1)在壓型鋼板上設置壓痕，以增加疊合面上的機械粘結。2)改變壓型鋼板截面形式，以增加疊合面上的摩擦粘結。3)在壓型鋼板上翼緣焊接橫向鋼筋。

4)在壓型鋼板端部設置栓釘連接件，增加組合板端部錨固，通常與措施1、2、3組合使用。

4．鋼筋混凝土結構除了能合理地利用鋼筋和混凝土兩種材料的特性外還有哪些優點？

答：鋼筋混凝土結構的優點很多，除了能合理地利用鋼筋和混凝土兩種材料的特性外還有如下優點：

（1）可模性好：新拌和的混凝土是可塑的，可根據需要設計制成各種形狀和尺寸的結構或構件。

（2）整體性好：現澆鋼筋混凝土結構的整體性較好，設計合理時具有良好的抗震、抗爆和抗振動的性能。

（3）耐久性好：鋼筋混凝土結構具有很好的耐久性。正常使用條件下不需要經常性的保養和維修。

（4）耐火性好：鋼筋混凝土結構與鋼結構相比具有較好的耐火性。

（5）易于就地取材：鋼筋混凝土結構所用比重較大的砂、石材料易于就地取材，且可有效利用礦渣、粉煤灰等工業廢渣有利于保護環境。

5．什么是混凝土結構？什么是鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構和素混凝土結構？其應用如何？

答：素混凝土結構、鋼筋混凝土結構、預應力混凝土結構等以混凝土為主制成的結構統稱為混凝土結構。混凝土結構是工業和民用建筑、橋梁、隧道、礦井以及水利、海港等工程中廣泛使用的結構形式。

鋼筋混凝土結構是由配置受力的普通鋼筋、鋼筋網或鋼筋骨架的混凝土制成的結構。預應力混凝土結構是由配置受力的預應力鋼筋通過張拉或其它方法建立預加應力的混凝土制成的結構，由于其有效提高混凝土構件的抗裂性能和構件的剛度因，此在實際工程得到了廣泛應用。素混凝土結構是由無筋或不配置受力鋼筋的混凝土制成的結構。

6．抗剪連接件設置的統一要求有哪些？

1)栓釘連接件釘頭下表面或槽鋼連接件上翼緣下表面宜高出翼板底部鋼筋頂面30mm。2)連接件的縱向最大間距不應大于混凝土翼板（包括托板）厚度4倍，且不大于400mm。3)連接件的外側邊緣與梁翼邊緣之間的距離不應小于20mm。4)連接件的外側邊緣至混凝土翼板邊緣之間的距離不應小于100mm。5)連接件頂面的混凝土保護層厚度不應小于15mm。

第四篇：數字化鋼性建筑支撐組合結構

數字化鋼性建筑模板支撐組合結構

在目前建筑領域中，用于混凝土現場澆筑的模板支撐，通常采用鋼管支架和木方組合的結構方式。采用這種結構，操作較為繁瑣，拼裝和搭建工作量大，施工效率低，需用較多的人工費用；并需用大量的木材、鐵絲、鐵釘，而且重復使用率低。

為改變這種現狀，河北省秦皇島市昌黎縣興民偉業建筑設備有限公司經過多年潛心研究，發明了“數字化鋼性建筑模板支撐組合結構”，填補了建筑行業的一項空白，并榮獲國家15項專利。這套“數字化鋼性建筑模板支撐組合結構”操作簡單，安裝拆卸及高度調整靈活方便，適用范圍廣，省時、省工、省料。采用傳統支撐每平方米需人工費15元左右，數字化鋼性支撐最多只需10元人工費就可完成。另外還省下了大量的木材、鐵絲、鐵釘。

“數字化鋼性建筑模板支撐組合結構”所用材料都是高性能冷軋鋼，厚度是2毫米至

2.5毫米。這種新型材料優點是耐腐蝕，彈性大，堅固不變形。

特點一：安全可靠，簡捷高；

特點二：節約木材，保護有限的森林資源；

特點三：節約鋼材，保護不可再生的礦產資源；

特點四：節約塑料，保障工程質量，保證大眾健康；

特點五：節約水泥，減排粉塵指數，減少環境污染；

特點六：節約沙子，保護我們賴依生存的土地資源；

特點七：節約能源，降低用電能耗，減輕大氣污染；

特點八：節約勞動力，提高工作效率；

特點九：產品可循環使用，用廢可以再生；

特點十：老百姓住房放心，不空鼓不開裂，保證質量；

第五篇：以鋁代鋼在汽車材料中的應用

鋼與鋁在汽車材料競爭中獲得發展

長期以來，鋼一直是汽車的首選材料，占汽車重量的平均約60%。但隨著各大汽車廠家滿足日趨嚴格的減排標準，瞄準減重及提高燃油效率，鋁合金以及塑料等非鋼材料在汽車上的占比不斷上升，鋼因此持續受到這些替代材料的威脅。國外研究公司Ducker Worldwide對市場上各類型汽車的最新調查顯示，鋁金屬所占車重比已升至12%，且有繼續上升的勢頭。面對鋁金屬的挑戰，鋼鐵生產廠家與汽車廠家密切合作，研發輕質、高強鋼，努力維持鋼在汽車市場的主導地位。

一、輕量化是汽車發展趨勢

由于環保和節能要求日趨嚴格，汽車輕量化已成為世界汽車發展的趨勢。研究表明，汽車自重每減少10%，可以降低油耗6%~8%，降低二氧化碳排放13%。通過對汽車結構的改造和制造材料的優化，汽車重量還有15%的下降空間，而且隨著汽車制造材料的不斷開發升級，汽車重量的減輕不會帶來安全隱患。

Ducker Worldwide的一項調查顯示，到2025年汽車廠家減重目標為目前的2倍，即平均重量將減輕400磅(181.4千克)，屆時鋼占汽車平均重量將由目前58%左右下降至46%。

二、鋁合金材料受青睞

輕質材料和輕質結構是實現汽車輕量化的重要途徑和手段。無論鋁對傳統鋼的替代，還是塑料對金屬的替代，最直接的效果都是減重，減重是提升車輛燃油經濟性和降低排放的最簡單和最有效的方式。自90年代奧迪等豪華車開始采用鋁部件，鋁進入了汽車工業，之后鋁在汽車上的用量開始上升，越來越多的轎車制造商開始在材料選擇上采用鋁來替代傳統的鋼，歐盟和北美等國家已走在前列。

Ducker Worldwide調查結果顯示，以鋁代替鋼制造汽車可使汽車整車重量減輕30%~40%，發動機減重30%，輪轂減重30%。從2006~2012年，歐盟輕型車鋁合金用量平均增加了19.2千克。目前在歐洲和北美開發的超輕車計劃中，鋁占到53%，約30%的汽車引擎蓋和20%的保險杠均采用鋁金屬，這個比重在未來幾年將會有大幅度的提升，而鋼用量比例則將下降。如去年底在中國首發的新一代福特野馬中采用了鋁金屬蓋和鋁前擋泥板，重量減90千克，而即將面世的全新F-150將采用全鋁車身打造，車身總重將較現款車型輕317千克，燃油經濟性有望提高15%~20%。奧迪R8、A8和捷豹XJ均采用了全鋁合金車身，全新一代路虎攬勝創造性地采用全鋁承載式車身輕量化技術，較之前一代采用鋼制車身結構的攬勝車身重量降低39%。Ducker Worldwide曾預測，到2015年歐洲主要國家平均每輛汽車鋁使用量將增長至180千克, 鋁材料占整部汽車的重量也將由目前的9%提高到12%，2025年將攀升到近250千克，鋁金屬所占輕型車的車重比將提高到目前的兩倍。

美、歐國家對汽車二氧化碳排放規定日趨嚴格更加劇了鋼鋁市場份額爭奪戰，美聯邦政府燃油經濟性法規規定在2025年前汽車燃油經濟性標準上調至54.5 英里/加侖（約合百公里4.8升油耗），歐盟計劃到2020年實施強制性的汽車尾氣每公里95克二氧化碳的排放標準（當前政策是到2015年每公里排放130克），這對汽車設計者來說是個更大的挑戰，鋼和鋁生產廠家爭相投入研發滿足汽車廠家需求的具有高效設計和更輕質特點的金屬。此外，新能源汽車將替代傳統以燃油為動力驅動的汽車，混合動力汽車、燃料電池汽車、鋰電池汽車，奔馳E-Cell Plus和奔馳F-Cell電動車以及本田FCX Clarity等新型動力系統汽車大多選用鋁作為車身的主要材料。

最新的一項調查結果顯示，采用大量鋁合金的所謂全鋁汽車可以獲得40%的減重效果，在與其他輔助性輕量化及優化設計相配合的情況下，能使燃油經濟性提升幅度達18%。

三、鋼與鋁成本比較

鋁合金材料顯然是汽車廠家追逐輕量化的選擇，但從成本上考慮，無論是材料價格、制造及加工方面，鋁顯然比鋼更昂貴，而且維修困難。美國麻省理工學院2007年的數據表明，在原料成本方面，鋁比鋼貴2倍多，加工成本方面，鋁比鋼貴一倍，在裝配上，鋁比鋼貴20%~30%。總的來說，一個鋁部件估計比傳統的鋼部件成本高60%~80%。美鋁公司的汽車結構專家亦稱，一輛小汽車全鋁車身結構平均要1400~4600美元，比鋼車身溢價65%，而一個有效和成功的汽車輕量化項目需是未來用戶可持續負擔得起的，顯然成本增60%~80%不是一個成功的汽車輕量化方案。

作為汽車生產伊始的主要材料，鋼在不斷改進以適應各種設計變化的挑戰，尤其高強度鋼的開發成功，最好地解決了輕量化與安全、成本之間的矛盾。與其它輕金屬和復合材料相比，高強鋼具有優異的性價比，而且可以利用現有的汽車生產設備，節約投資，不失為一種理想的輕量化材料。因此，從性能和成本兩個方面來看，鋼在汽車市場的主導地位不會動搖。

四、高強鋼迎戰鋁

鋁合金用量的增加讓鋼生產廠家感到壓力，長期以來世界各大鋼廠加大投入，與汽車制造商密切合作，研制和發展輕質、高強度的汽車鋼板，過去10多年中先進高強鋼（AHSS）已成為汽車材料中增長最快的。

1995年，由美國鋼鐵協會、國際鋼鐵協會、汽車生產商和一些鋼鐵公司聯合提出 “超輕鋼車身”的概念，采用這種高強度鋼材所制造的車身實現了更薄和更輕的結構，使車身重量減輕達25%，同時也降低了制造成本，為高強鋼在與鋁和鋁合金等非鋼材料的競爭中提供了良好的解決方案。目前在歐洲“超輕型汽車工程”制造商的汽車設計方案中，高強度鋼的使用率超過80%。按照鋼鐵工業的計算，近年來鋼在汽車上的用量實際上呈上升態勢。

1．超輕鋼汽車車身項目——ULSAB 1994年，國際鋼鐵協會首先開展了超輕鋼汽車車身項目（ULSAB），來自5大洲18個國家的35家鋼鐵企業參加了該項目。該項目歷時4年，主要目標是減小車身質量、提高結構強度、提高安全性、簡化制造工藝及降低生產成本。通過以車身輕量化為目標，車身至少減重25%以上，將給汽車制造業帶來革命性的改變。研究證實，ULSAB重量可減輕25%，且不增加任何成本。最近幾年，歐美汽車公司在開發新款汽車時都部分或全部采用了ULSAB項目技術，高強度鋼大量使用在汽車車身、底盤、懸架和轉向的零部件上。

2．超輕鋼汽車懸架項目——ULSAS 與ULSAB相關的項目還有ULSAC和ULSAS，ULSAC是將高強度鋼應用在汽車車身覆蓋件上，而ULSAS是采用高強度和超高強度材料以及一些先進的制造技術來生產輕量、廉價和性能良好的懸架系統，目標是通過采用新的鋼材及設計，將懸架重量減少20%，美國鋼鐵公司、浦項鋼鐵公司、新日鐵公司、蒂森克虜伯等大鋼廠參加了該項目。美國鋼鐵協會鋼市場發展研究所最新透露，采用先進高強鋼的新型設計可使汽車扭梁后懸架重量降30%，與其它可替代材料相比，成本大大降低，燃油更經濟。ULSAS項目是利用先進的鋼生產技術實現汽車懸架減重的一個很好例子。

3．超輕汽車車身-先進汽車技術項目——ULSAB-AVC 1998年3月，國際鋼協開始在全球實施超輕汽車車身-先進汽車技術項目（ULSAB-AVC）。該項目是從整體上研究開發新一代鋼鐵材料汽車結構（車身、覆蓋件、懸架系統、發動機支架及所有與結構、安全相關的部件），并通過使用超輕鋼和先進的汽車技術，支持鋼是未來新一代汽車最理想化的和最付擔得起的材料。在該項目中，先進高強鋼（AHSS）的應用占到約80%，且20%以上的部件采用了液壓成形技術，研究證實，ULSAB—AVC AHSS設計輕25%，同時又能滿足碰撞性要求而不增加成本。

4．未來鋼制汽車項目——FSV 為與其他材料競爭，保持鋼在汽車材料中所占份額，世界汽車用鋼聯盟啟動了未來鋼制汽車項目（FSV）。FSV的3年計劃為：2008年~2009年7月為工程研究，2009年8月-2010年為概念車設計，2010~2011年對硬件進行論證。FSV項目為4款如電池電動車（BEV）、混合動力車、插電式混合動力電動車（PHEV）和燃料電池電動車（FCEV）設計了先進高強鋼車身結構，采用逾20多種先進AHSS鋼，預計2015~2020年這些先進材料有望實現商業化生產，鋼的靈活、高強及成型性能最好地適應了部件形狀和結構設計的優化過程，另外還采用了激光拼焊板和拼焊管、液壓成形等先進的加工技術。顯然，FSV概念車是高效和輕質的，一款FSV電池電動車重188千克，比傳統的內燃機汽車車身重量輕逾35%，進一步縮小了與鋁和鎂合金的減重差距。此外，還能降低排放近70%，很好地滿足電池電動車制造廠家以及2020年的嚴格排放標準，同時也能滿足碰撞測試和耐久性的需求，且未因減重而增加成本。

鋼和鋁有著各自的特點，汽車選用鋼還是鋁，最終要看減重及成本效果。伴隨著低碳經濟時代的到來，汽車輕量化越來越成為人們關注的熱點，鋼和鋁等傳統材料及工藝亦面對新的環境友好型輕質高強碳纖維、塑料等復合材料的挑戰。今年1月13日在美國底特律舉辦的北美國際汽車展上，通用汽車公司和寶馬汽車公司參展的車輛使用了更先進的碳纖維復合材料，德國汽車制造商們正在加大對碳纖維材料的投資。為保持鋼、鋁金屬在汽車中的地位，鋼鐵生產廠家、鋁金屬生產廠家必須攜手面對，與汽車制造廠家三方密切合作，共同開發車身鋁合金結構及關鍵零部件的焊接技術以及車身鋼與鋁的連接技術等，迎接高碳纖維及塑料等材料的挑戰。

中國作為世界上最大的汽車生產基地和市場，汽車輕量化的未來市場潛力巨大，盡管目前我國汽車鋁合金的使用比例較低。2020年為實現汽車平均燃料消耗由目前百公里7.5升到百公里5升的目標，我國需加快推動汽車向小型化、輕量化發展，一些汽車及零部件制造商已把目光投向了汽車零部件輕量化的研發中。在這場結構調整、環保治理的大潮中，我國鋼鐵廠家要積極行動起來，利用結構轉型的大好時機，與汽車廠家合作研發更先進的鋼產品，保持鋼在汽車材料的主要地位。（王素娟）