铝板幕墙的板块变形问题的分析及解决方案

       幕墙是由金属构架与面板板材组成，不承担建筑主体结构荷载的外围护结构，具有美观、节能、容易维护等优点，是现代高层建筑和大型场馆的方案。

      近年来，出于对幕墙面板材料环保性与安全性的需求，同时金属铝板先天具有色泽丰富、持久、外观形状多样化等优点，在建筑幕墙领域大行其道，得到设计界、业主方的广泛选用，因而涌现出了大量的全铝板幕墙工程项目。

      铝板幕墙的板块为什么会变形呢？

     1.板块没有边肋和中肋，风压和空气涨力下造成变形。

      这种变形现象多出现在采用铝塑复合板为面板的幕墙上，业主为了省钱，选用不正规的生产厂家。厂家为获较高利润，什么边肋、中肋一律不用。将铝塑板折成盒状，直接用螺钉拧在框架上，板块缝隙抹上胶就算完工。这样幕墙的板块强度根本就不够，板块在正负风压作用下产生向里向外的疲劳性挠度变形，使板面尺寸增长。反映比较突出的向阳面的幕墙，由于施工工艺是采用保温暖墙的形式，将板块缝隙全部用胶密封严实，板面与结构墙间隔里的空气在阳光效应下升温，板块在空气涨力作用下造成向外变形。

      2.板块与幕墙结构框架固定，热应力无法释放产生变形。

      铝板幕墙在季节温差较大地区，在春初秋末气温较低的季节，这时的阳光照射热效很强，特别是颜色较深的铝板升温较大，铝板在不同温度下，每米长度上的热膨胀值较大。幕墙框架在里面，阳光影响较弱，铝板与框架时可产生80℃以上的温差，在铝板尺寸较大时便会出现较大的线性膨胀差。如果幕墙板块结构采用折边，将铝板用螺钉固定在框架上的结构，将造成铝板板面的热应力无法释放，迫使板面屈服，在空气作用下向外出现变形现象。

      这种变形现象是相当大的，尤其是铝板里面的幕墙框架采用钢型材时，因铝的热膨胀系数一般为钢的2倍，所以同尺寸板产生的挠度将为表中数值的2倍。

      3.面板与边肋装配时产生应力变形

      有的生产厂家为解决铝板板块板面的热应力变形，特别是面板采用铝塑复合板时，在单元板块的周边加了一圈边肋框，从生产工艺上是面板在刨槽机上按板块折边尺寸刨槽折边成盒状。另一条线是将边肋型材按板块需要尺寸截断组装成边肋框，然后边肋框装入盒状面板，用抽芯铆钉将两体固定。在工作现场经常发现因面板刨槽折边有偏差，边肋型材组装成框有偏差，两体相配合时常出现不是框小就是板折边尺寸过大。

       为保工期、不费料，往往强行装配，造成板面产生装配应力，不是边肋变形就是板面受压变形，这种板块在温度和空气膨胀力作下产生向外的变形现象。

       外幕墙铝板变形案例

       造成铝板幕墙表面不平整的原因有很多，如设计不合理、密封胶选择不当、粘结不良、施工操作不当等。笔者通过几个项目的走访，其中一位项目经理的话道出了精要：铝板不平整问题，材料占40%，施工占60%，其实每个环节都不可或缺。

      主要原因：

      1、深化设计

      2、铝板材质

      3、铝板加工与运输

      4、龙骨体系

      深化设计：

      1、折边尺度：铝板厂加工折边常规为20mm，但项目设计中，因为立面效果如深凹槽造型，设计师通常会直接加宽折边尺度，甚至多道折边。这样就会加大板面变形量的累积，也会加大运输及堆放过程中变形的隐患。

       铝板A(红线示意)上部双折边，与角钢横梁螺钉固定连接，属于线接触，安装精度要求相对点接触(角铝挂耳)高;若骨架面、铝板连接面平整度不够，容易产生误差积累;

        铝板B下部折边+角铝挂耳，叠加于铝板A折边的上方，该种连接方式要求上、下进出相差一个铝板厚度(2.5mm)，而其余部分铝板上、下进出平(都是挂耳连接)，容易增加施工人员开料出错、铝板加工出错的概率，从而影响铝板的平整度。

       2、铝板板块的规格及厚度。结合建筑师对外立面的效果要求，进行合理的划分。常规板材尺寸短边为1220mm，工艺的改进，现在也可以生产加工超宽板。板块越大，板厚就需要相应提高，平整度也是更大的挑战。

       3、铝板表面处理工艺及色系。综合多个项目，浅色系(银灰色、白色、香槟色)平整度表现较好，而深色系(深咖色、黑色)的立面容易显现不平整现象。仿石材特有工艺，光泽度降低至30%左右，适当毛面处理，形成漫反射，减少直面反射。

        铝板材质：

        基材：3003H24系列铝合金。

        厚度：2.5mm(无负公差)，加厚至3mm、4mm，助于提升平整度。

       铝板加工与运输：

       1、要求铝板生产厂家具备一定的设备投入及生产加工能力。

       2、铝板的加工，建议铝板的加劲肋与铝板折边脱开(不连接)，且预留空隙：

       1 )铝板是四边无序热胀冷缩，属于面变形;

        2 )加劲肋是沿长边单向热胀冷缩，属于线变形;

        3 )虽然材质基本相同，但变形的方向及性质不一，造成伸缩的尺寸不同，两者的尺寸差容易影响板面的平整度和植钉的脱落;

       4 ) 基于上述理由，建议取消加劲肋与折边的连接角铝和拉铆钉，且加劲肋的长度小于板的净空3-5mm。

      3、运输过程也是一个值得重视的环节，板块无序叠放，在运输过程中均会加重金属铝板的自身变形。

      龙骨体系：

      目前市场上的普遍现象是效果与成本的矛盾，严控成本是每一个项目不可或缺的重要素。在早些年，铝板幕墙采用的龙骨体系是铝合金龙骨，而后来钢龙骨成为约定俗成的主要支承体系。钢质立柱与横梁，自身变形量大，尽管采用螺栓与焊接结合的连接方式，仍不能较好的提升骨架体系的平整度。

       铝板幕墙变形的整治办法

       幕墙产品设计的基本原则：除保证强度外，无论是结构框架，还是饰面，应采用嵌入体的结构设计，决不允许产生热应力。

        如果产生热应力将造成构件变形和破坏。

        要实现不产生热应力，各配合部位就要留出一定的空隙，设计者必须有恰到好处的结构或密封材料，来保证产品的气密性和水密性，这是铝板幕墙设计成功的关键所在。