幕墙材料的选择及要点分析

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摘要：本文分析了幕墙特点，对幕墙的材料选择及其要点作了探讨，指出在工程实际中应根据建筑外观设计以及当地施工技术、施工条件和经济条件选择幕墙的结构形式及相应的材料,以期达到经济和效果的平衡，促进幕墙在工程中的推广应用。

关键词：建筑幕墙；幕墙材料；设计；施工

中图分类号：S611文献标识码： A

1.概述

幕墙是建筑物的外墙围护，不承受主体结构荷载，是现代大型和高层建筑常用的带有装饰效果的墙体，可用来减轻结构自重。一般由金属框架与幕墙面板装配组合而成，不承担主体结构载荷与作用的建筑围护结构。

幕墙是利用各种强劲、轻盈、美观的建筑材料取代传统的砖石或窗墙结合的外墙，是包围在主结构的而使整栋建筑达到美观，使用功能健全而又安全的外墙施工方法。简言之，是将建筑穿上一件漂亮的外衣。这件漂亮的外衣材质随着新材料，新工艺的不断发展也在不断的改进。幕墙材料多样化而且材料的各项性能都有了进一步的解决，从而使幕墙在近30年～40年间得到了飞速的发展，在现代建筑上得到了广泛的应用。

材料是保证幕墙质量和安全的物质基础。幕墙所使用的材料，概括起来，基本上可有四大类型，即：骨架材料、板材、结构粘结及密封填缝材料、五金配件等。这些材料虽然作为围护结构不需要承受主体结构的荷载，但作为建筑物的外表面，除承受本身的自重外，还要承受风荷载、地震作用和温度变化作用的影响。同时，幕墙材料必须要求具有长期使用的牢固性、安全性和可靠性，是保证幕墙质量和安全的物质基础。又因为幕墙受自然环境不利因素的影响，要求幕墙材料要有足够的耐候性和耐久性。幕墙无论是在加工制作还是在安装施工中，还是在交付使用后，防火都十分重要，因此，应尽量采用不燃材料和难燃材料，但目前国内外都有不少材料还是不防火的，如双面胶带、填充棒等都是易燃材料，因此，在安装施工中应倍加注意，并要有防火措施。并且，所有的幕墙材料都应该符合国家标准或行业标准规定的质量指标。

2.幕墙常见材料特性及选择要点

（1）铝材

铝是继钢之后当今在建筑业中使用最多的金属结构材料。在建筑业中用铝的主要项目是铝门窗、幕墙。铝材具有良好的材料性能，例如密度较小（2710kg/m3）、强度适宜、化学稳定性好、易于保持清洁、电导率高、辐射性能良好，适合于阳极氧化，而且容易加工。

铝合金型材是玻璃幕墙工程中大量使用的材料，具有比钢材更好的耐候性、耐久性以及装饰效果，但是强度和耐火性能不如钢材。玻璃幕墙金属杆件以铝合金型材为主，为提高使用寿命，防止自然界有害因素对铝合金材料的腐蚀，需要对铝合金型材作表面处理，例如：暴露于室外一般采用氟碳处理，室内侧则采用粉末喷涂或阳极氧化处理。材质需严格符合相关规范，壁厚不得小于1.2mm。

铝板可用于幕墙面材，可分为铝单板、复合铝板和蜂窝铝板。铝单板幕墙采用优质高强度铝合金板材，其常用厚度为1.5、2.0、2.5、3.0mm，型号为3003，状态为H24。常规材料最大尺寸为1220mm×2440mm。其构造主要由面板、加强筋和角码组成。角码可直接由面板折弯、冲压成型，也可在面板的小边上铆装角码成型。加强筋与板面后的电焊螺钉连接，使之成为一个牢固的整体，极大增强了铝单板幕墙的强度与刚性，保证了长期使用中的平整度及抗风抗震能力。如果需要隔音保温，可在铝板内侧安装高效的隔音保温材料。复合铝板作为幕墙材料，缺点大于优点，最主要的是有毒，如发生火灾易造成毒气窒息。强度、寿命均比单层铝板差，应慎重使用。蜂巢铝板重量大，造价高，密封性能差，应从建筑角度改进，才有发展前途。比较上述铝板幕墙用材，从综合性能看，单层铝板作铝板幕墙材料最好。

（2）钢材

钢材在幕墙中广泛应用。很多幕墙工程以钢结构为主骨架；幕墙与建筑物之间的连接构件大部分采用钢材。幕墙工程中使用的钢材以碳素结构钢为主，它是材料中力学性能比较典型的材料。由于钢材暴露在大气环境中，极易生锈，通常会采取表面热镀锌处理等防锈措施。

幕墙用钢材类型很多，其中用于玻璃幕墙的钢材有型钢、轻型钢、镀锌钢板、高耐候性钢板、烤漆钢板等，常用的有碳素结构钢、合金结构钢、耐候钢以及不锈钢。工程设计中,设计人员在材料的选择和设计时，为了避免不同金属之间的接触性腐蚀，会采取在两种不同金属材料之间必须放置绝缘垫片的隔离措施。

（3）玻璃

幕墙工程中玻璃必须采用安全玻璃，通常需要钢化。在选择幕墙玻璃的厚度时，应根据建筑物所在地区的风压、楼层的高度及玻璃划分的大小等具体情况通过结构计算来确定。目前为了达到节能需求应用较多的是低辐射镀膜玻璃，镀膜玻璃是在玻璃表面涂镀一层或多层金属、合金或金属化合物薄膜，以改变玻璃的光学性能，满足某种特定要求。镀膜玻璃按产品的不同特性，可分为以下几类：热反射玻璃、低辐射玻璃（Low-E）、导电膜玻璃等。玻璃幕墙是不可燃烧的材料，但发生火灾时，它可以融化或软化，在烈火中只用很短的时间就会发生玻璃破碎，因此在建筑设计中要充分考虑建筑的防火要求，特需要求部位可以采用防火玻璃。

（4）石材

天然花岗岩颜色美观、高贵典雅、强度高、耐候性能好等优点成为石材幕墙的首选。同时，石材幕墙也存在不少缺点：①石材笨重，容易碎裂，做高层建筑外墙有诸多严重危险性，特别是不少石材幕墙工程都是低价中标，承包商为了不赔钱就要偷工减料，这使得石材幕墙的安全性很难得到保障。②石材质量很难把握，相同矿场不同位置不同深度开采的石材在强度和色泽上也有明显差异。且同一块石材也存在纹理上的差异。③石材幕墙防火性能很差，高温下容易晶裂而脱漏，在高层建筑，火灾一般均在室内燃起，楼内的大火会使挂石板的不锈钢板和金属结构温度升高，使钢材软化，失去强度，石板将会从高层形成石板“雨”落下，不仅对行人造成危险，也给消防救火造成困难。

因此，应该选择质地均匀，没有明显的色泽和纹理差异，强度高花岗岩。并且对于质量控制应该严格把关。

（5）紧固件

在幕墙构件连接中，除了隐框幕墙的玻璃与铝框的连接采用硅酮密封胶胶结外，通常采用机械连接，并且多为奥氏体不锈钢材质。包括不锈钢螺栓、螺钉、螺柱和螺母以及抽芯铆钉等紧固件，紧固件的作用是把两个以上的金属或非金属构件连接在一起。在实际工程中可以根据实际施工技术、施工条件及设计要求采用不可拆卸连接或者可拆卸连接，其中铆合属于不可拆卸连接，适合于局部连接强度要求不高且不经常拆卸的地方；螺纹连接即为可拆卸连接，连接的构件可以自由拆卸。

（6）幕墙用其他材料

在幕墙的安装过程中，除了大量使用铝合金材料、钢材、不锈钢材料和玻璃材料之外，还必须采用一些建筑密封材料、结构密封胶、填充材料、保温隔热材料等。因为幕墙的面板材料，如玻璃等在施工中不可敲打、弯折、焊接，以及一些硬度高、脆性大的材料，而幕墙作为建筑物的护，除了承受自重之外，还要承受风荷载、地震荷载和温度变化所引起的作用力等，同时，还要求幕墙具有优异的抗雨水渗漏性能、保温隔热性能和隔声性能。因此，需要用结构密封胶来固定玻璃等面板材料并使其与铝框等有可靠的连接，同时也把玻璃幕墙密封起来，这就需要性能良好的胶粘剂。而硅酮结构胶则是结构玻璃安装时需要将玻璃固定在铝框上的粘合材料，硅酮结构胶能够将玻璃镶片承受的荷载和其他间接作用通过胶缝传递到铝框等支承构件上。硅酮结构胶的发明，使得隐框幕墙飞速发展，对玻璃幕墙产生了深远的影响。

3.结语

目前幕墙材料绝大部分国内都能生产，具有相应国家标准或行业标准。但是，由于生产技术和管理水平的差别，不同生产厂家质量差别也很大。作为建筑护结构的幕墙，虽然不承受主体结构的荷载，但处于建筑物的外表面，除承受本身的自重外，还是承受风荷载、地震作用和温度作用的影响。因此，要求幕墙必须安全可靠，要求幕墙使用的材料都应该符合国家或行业标准规定的质量指标，少量暂时还没有国家或行业标准的材料，可按国外先进国家同类产品标准要求执行，生产企业必须制订企业标准作为产品质量控制的依据。

随着科技的不断发展，新材料，新技术也不断涌现，幕墙必将不断改进，比如真空玻璃的出现不仅大大提高了玻璃的保温隔热隔声性能，也大大降低了玻璃的露点，使用更薄的玻璃可以达到更高的性能。设计人员也要根据工程的实际情况选择幕墙的结构形式和构造做法，在幕墙材料的选择时应根据当地施工技术、施工条件和经济条件等实际情况做出最佳选择。

作者简介：方明星，男，1986年12月生，籍贯湖北黄冈，硕士学位，设计师。

胡红霞，女，1984年10月生，籍贯湖北鄂州，学士学位，工程师。