铝型材在幕墙工程上的应用.docx
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铝型材在幕墙工程上的应用
铝型材在幕墙工程上的应用
一、概述
目前铝合金广泛用于建筑工程结构和建筑装饰，如屋架、屋面板、幕墙、门窗框、活动式隔墙、顶棚、暖气片、阳台和楼梯扶手以及其他室内装修及建筑五金等，是继钢之后当今在建筑业中使用最多的金属结构材料。
二、铝型材的材料性能
铝型材具有良好的材料性能，例如1、铝型材比较别的常用金属密度小质量轻密度仅为2.70g/cm3,是铜或铁的1/3；2、采用了热、冷两种工艺处理，有很强的耐腐蚀性能；3、有很好的延展性能，可以与很多金属元素制作轻型合金，材质优质；4、可塑性强，生产性好，对于生产制作有很好的优势；5、良好的铸造性能；6、表面处理性能良好。
三、铝合金型材的形成过程
3.1铝矾土——纯铝
纯铝是通过两级提炼法从矿石中提取的，第一级提炼法叫做“巴伐利亚提炼法”，此法是用化工程序从铝矾土中提炼出氧化铝粉。
每两吨铝矾土可提取一吨氧化铝。
第二级叫熔融电解，就是把氧化铝投入高温熔池中融化，并接通电流使他分解为氧化铝。
每两吨氧化铝可提取一吨纯铝。
纯铝也叫电解铝，其纯度在百分之九十九点五到九十九点八之间，这是冶炼铝的最终产品。
3.2纯铝——铝合金型材
程序图（如下图）
3.3铸造
幕墙型材一般采用6063—T5牌号的铝镁硅合金。
其生产工艺是在纯铝锭的溶液中添加所需的化学成分，并连续铸成各种规格的铝合金棒材。
考虑到化学成分对机械性能的影响，有必要把镁和硅的含量比调整到1.73:
1。
特别是过剩的镁会降低铝合金材料的强度；过剩的硅有损于铝的挤压性能和电解着色性能，过少的硅将会降低型材的机械性能；含铁成分过多，挤压型材表面会粗糙，会影响氧化膜的光泽，加大着色的色差，必须严格控制铁的含量，使之降到最小范围内；锌、铜含量过高，将对氧化膜外观质量有明显降低，因此在熔铸时调整化学成分就必须严格按要求进行。
3.4均化处理
均化处理是为了使材料具有良好的机械性能和表面质量（包括着色表面质量）。
均化处理的加热温度为560—580℃。
最短的保温时间为6小时，冷却速度为200℃/小时以上。
3.5挤压型材
工频炉、或电炉、煤气
计算机控制坯料长短
程序：
（如上图）
挤压速度：
一般挤压实心型材，挤出的型材速度在40米/分左右，空心型材在20米/分左右。
冷却速度：
一般是以T5（RCS）来处理，进行强冷，以100—155℃/分的冷却速度进行冷却，厚度太大时，会使冷却减慢，这时需采用水冷或液氮冷却。
但使用水冷会使型材变形，给校正增加困难。
人工时效处理：
6063铝合金为时效硬化铝合金，以提高型材的机械性能为目的，进行人工时效处理，将硬合金元素Mg2Si固溶体，在170—200℃之间，加热一定时间后很均匀地析出。
工艺参数：
180℃—10小时，其中加热升温2小时。
挤压比：
即挤压筒直径大小面积与型材断面面积之比，一般取15—35，型材外轮廓即外圆尺寸应小于挤压筒直径。
3.6表面处理
表面处理的作用：
提高表面耐腐蚀性能，保持表面光泽不易划伤。
使型材表面具有坚固的抗风化性能，保持型材表面的美观。
满足建筑艺术色彩的要求，使建筑长期具有魅力的外观。
表面处理的方法
a）阳极氧化：
以铝或铝合金制品为阳极置于电解质溶液中，利用电解作用，使其表面形成氧化铝薄膜的过程，称为铝及铝合金阳极氧化处理。
常用的方法是直流电硫酸阳极氧化法。
工艺过程：
表面预处理——阳极氧化——沸水封孔
b）电解着色：
电解溶液中的金属离子渗到膜孔隙底部还原沉积而使膜层着色的方法，称为电解着色法，也称二次电解法。
工艺过程：
表面预处理—直流电硫酸阳极氧化—电解着色—沸水封孔或电泳涂浸。
c）电泳涂漆：
以阳极氧化（着色）后的制品作为阳极，铝或不锈钢为阴极，置于热固化型丙烯酸透明树脂溶液中，在外场的作用下，带负电荷的涂料粒子向制品移动，从而在其表面形成一层带有胶粘性的漆膜。
工艺过程：
表面预处理—阳极氧化—电解着色—电泳涂漆
d）粉末喷涂：
把干燥粉状物吸附于金属工作表面，经过200℃左右高温烘干后，粉状物固化成为一定厚度的坚固光亮的涂层。
主要成份：
环氧树脂、聚氨酯及它们之间的不同组合。
工艺流程：
铝型材经过表面预处理，然后在铬酸盐溶液中进行化学氧化；清洗干燥后进入粉喷室，在强电场（40—100KV）中，通过喷枪（0.1—0.8*10pa）将带负电荷的粉末均匀地喷涂在型材表面上，所以能保持长时间粘合并能达到100um厚。
最后在烘干固化室固化，这种涂层抗蚀性、耐热性、硬度都很高，色泽鲜艳、颜色多达几十种，成本较低。
e）氟碳漆喷涂：
在铝合金基材上喷涂氟碳树脂，并经高温烘干，在铝合金基体表面上形成固化的氟碳漆保护膜，氟碳树脂也就是聚偏二氟乙烯漆，氟碳树脂的化学结构是以氟、碳化学键结合的，这种短键性质的结构至今被认为最稳定、最牢固的结合，因此，氟碳喷涂漆膜在机械性能方面具有优异的耐磨性、抗冲击性，特别是在恶劣气候和环境下更显示出长久的抗退色性、抗紫外线、抗粉化性及耐化学腐蚀性能，并可制成多种颜色。
常用的PVDF树脂主要品牌有kynar500和Hylar5000两种。
工艺过程：
氟碳喷涂工艺流程一般要经过表面预处理、多层喷涂、流平、烘烤固化、冷却、检验、卸件等工序。
四、型材材质标准
4.1规范标准：
根据《玻璃幕墙工程技术规范》JGJ102—2003规定：
玻璃幕墙采用铝合金型材牌号所对应的化学成份应符合现行国家标准《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190规定，铝合金型材质量应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237中规定，型材尺寸允许偏差应达到高精级或超高精级。
玻璃幕墙铝合金型材采用阳极氧化、电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳漆喷涂进行表面处理时，应符合现行国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237规定的质量要求，铝合金型材表面处理层的厚度应满足下表要求：
4.2型材的合金牌号、状态及表面处理
表面处理方法
膜厚级别
（涂层种类）
厚度t（um）
平均膜厚
局部膜厚
阳极氧化
不低于AA15
t≧15
t≧12
电泳涂装
阳极氧化
B
t≧10
t≧8
漆膜
B
t≧7
复合膜
B
t≧16
粉末喷涂
40≦t≦120
氟碳喷涂
t≧40
t≧34
合金牌号
供应状态
表面处理方式
6063
T5（RCS）、T6
阳极氧化（银白色）；电解着色；有机着色；阳极氧化加电泳涂装；阳极氧化
6063A
T5（RCS）、T6
4.3型材尺寸允许偏差等级：
型材尺寸允许偏差等级分为普通级、高精级、超高精级三个等级。
4.4型材的化学成分
元素
牌号
Mg
Si
Cu
Cr
Fe
Zn
Ti
Mn
其他
铝
单个
合计
6063
0.45-0.9
0.2-0.6
0.1
0.1
0.35
0.1
0.1
0.1
0.05
0.15
余量
6063A
0.6-0.9
0.3-0.6
0.1
0.05
0.15-0.35
0.15
0.1
0.15
0.05
0.15
余量
4.5型材的力学性能
铝合金型材的室温力学性能应符合下表的规定。
铝合金
状态
壁厚（mm）
拉伸试验
硬度试验
抗拉强度
不小于
6063A
T5
≦10
200
160
5
0.8
65
>10
190
160
5
0.8
65
T6
≦10
230
190
5
-
-
>10
220
180
4
-
-
6063
T5
所有
160
110
8
0.8
65
T6
所有
205
180
8
0.8
65
4.6型材的表面质量
型材表面应清洁，不允许有裂纹，起皮、腐蚀和气泡。
型材表面不允许有腐蚀斑点，电灼伤黑斑，氧化膜脱落等缺陷；非装饰面上允许存轻微的着色不均（不均度由供需双方协商），允许距型材端头80mm内局部无膜。
型材表面允许有轻微的压抗、碰伤、擦伤和划伤，其允许深度应符合下表规定。
合计状态
允许深度mm
装饰面
非装饰面
T5
≦0.03
≦0.07
T6
≦0.06
≦0.10
由模具造成的纵向挤压痕，6063和6063A铝合金模具挤压痕深度不得超过0.03mm。
4.7阳极氧化膜厚度
氧化膜厚度级别应符合下表规定。
级别
平均膜厚不小于um
局部膜厚不小于um
AA10
10
8
AA15
15
12
AA20
20
16
AA25
25
20
4.8电泳涂漆复合膜厚度
电泳涂漆复合膜厚度应符合下表规定。
级别
阳极氧化膜
漆膜
复合膜
平均膜厚um
局部膜厚um
局部膜厚um
局部膜厚um
A
≧10
≧8
≧12
≧21
B
≧10
≧8
≧7
≧16
4.9氟碳漆喷涂膜厚
氟碳漆喷涂膜厚度应符合下表规定。
涂层种类
平均膜厚um
最小局部膜厚um
二涂
≧30
≧25
三涂
≧40
≧34
四涂
≧65
≧55
4.10型材物理性能：
弹性模量E
线胀系数A
密度
泊松比
Mpa
以每摄氏度计
Kg/m3
V
7×10-4
2.35×10-5
2710
0.33
五、国内主要铝合金型材生产厂家
5.1南海亚洲铝厂有限公司
亚洲铝厂有限公司于1992年1月建成投产，同年被国家建设部指定为铝合金门窗幕墙型材定点生产企业。
公司占地面积近20万平方米，职工1500余人，年产量已达10万吨。
公司获得了中国方圆标志认证及国内、国际ISO9001；2000质量管理体系双认证、德国DQS质量体系认证、采用国际标准产品系列认证等；公司“南亚”牌铝型材获得了进入欧洲市场和英联邦各国的产品通行证；公司所生产的产品被评为国家免检产品，“南亚”牌商标被评为广东省著名商标，广东省名牌产品，还被行业协会评为2002年度“中国铝型材企业十强”之一。
公司于1998年4月在香港成功上市，2001年美国鹰都铝业加盟亚洲铝业集团，对公司提供技术支持，2002年、2003年被《福布斯》评选为全球最佳200强企业之一。
公司认识到先进科技及技术专材于生产过程的重要性，配备目前铝型材行业中属世界先进水平的生产线，拥有模具设计、制造、合计熔铸、挤压成型直到氧化、喷涂、抛光等一系列生产装备，形成铝型材生产完整独立的生产管理体系和质量检测系统。
铝材供
应厂家
普通窗型材（元/吨）
氧化
电泳
粉末喷涂
氟碳喷涂
亚铝
25500
27000
26500
36000
穿条隔热铝型材每米增加8.5元
铝材供
应厂家
普通幕墙型材（元/吨）
氧化
电泳
粉末喷涂
氟碳喷涂
亚铝
25500
27500
26500
33000
穿条隔热铝型材每米增加8.5元
最大机台4000吨，型材最大长度6米
六、各类幕墙系统铝合金含量及成本分析
6.1幕墙的分类
1.玻璃幕墙
（1）框支承玻璃幕墙玻璃面板周边由金属框架支承的玻璃幕墙，主要包括下列类型：
a.明框玻璃幕墙金属框架的构件显露于面板外表面的框支承玻璃幕墙;
b.隐框玻璃幕墙金属框架完全不显露于面板外表面的框支承玻璃幕墙;
c.半隐框玻璃幕墙金属框架的竖向或横向构件显露于面板外表面的框支承玻璃幕墙。
（2）全玻幕墙由玻璃肋和玻璃面板构成的玻璃幕墙。
（3）点支承玻璃幕墙由玻璃面板、点支承装置和支承结构构成的玻璃幕墙。
2.金属幕墙面板为金属板材的建筑幕墙，主要包括：
单层铝板幕墙、铝塑复合板幕墙、蜂窝铝板幕墙、不锈钢板幕墙、铝合金格栅幕墙、铝合金百叶幕墙等。
3.石材幕墙面板为建筑石材板的建筑幕墙。
4.组合幕墙面板由玻璃、金属、石材、人造板材等不同面板组成的建筑幕墙。
在各类幕墙系统中铝合金型材都扮演者十分重要的角色，如玻璃幕墙的主次龙骨及各装饰压板；背栓石材幕墙的铝挂件；铝单板、铝塑复合板幕墙的面板；铝合金格栅幕墙；铝合金百叶幕墙等。
6.2幕墙工程造价组成：
玻璃幕墙材料费在工程中占很大比重，可高达65-75%，人工费约占12-15%，机械费所占比重甚小，其它费用也占较大比例，尤其是规模大、结构复杂、施工难度高的玻璃幕墙，甚至高达10-20%。
特别在材料费中玻璃面板和铝合金型材所占比例很大，占材料费用的75-80%。
在明框、隐框、半隐框、单元式玻璃幕墙中铝合金型材所占比重略有差别，明框、隐框、半隐框玻璃幕墙铝合金型材（占25%~35%），单元式玻璃幕墙铝合金型材含量（占30%~45%）。
金属幕墙例如单层铝板幕墙，铝合金的含量更高（占50-60%）。
石材幕墙工程铝合金的含量较低（占3-5%）。
6.3综合单价计价分析例子：
隐框玻璃幕墙单价分析表（某工程）
隐框玻璃幕墙单价分析表
计量单位：
元/㎡
序号
项目
单位
用量
单价（元）
金额
备注
所占比例
一
直接费
A
材料费
1
6+12+6中空LOW-E钢化玻璃
m2
1.02
270.00
275.40
34.22%
2
铝合金型材（素料）
kg
1.38
21.00
28.94
3.60%
3
铝合金型材（阳极氧化）
kg
2.68
22.00
59.02
7.33%
4
铝合金型材（粉末喷涂）
kg
7.49
24.00
179.86
22.35%
5
铝合金型材表面氟碳喷涂
m2
0.20
95.00
18.70
2.32%
6
开启窗附件
套
0.14
110.00
15.54
1.93%
7
结构胶
支
0.76
33.00
24.98
590ml/支
3.10%
8
耐候胶
支
0.24
26.00
6.32
590ml/支
0.79%
9
埋件及固定件
kg
1.92
6.20
11.89
1.48%
10
断热条
米
1.23
9.00
11.10
1.38%
11
胶条
米
3.72
3.00
11.16
1.39%
12
岩棉
m3
0.02
125.00
2.14
0.27%
13
镀锌铁皮
kg
4.11
6.00
24.66
3.06%
14
其他材料费
m2
1.00
25.00
25.00
3.11%
15
合计
694.72
B
人工费:
1
制作费
45.00
5.59%
2
安装费
50.00
6.21%
3
包装,运输
5.00
0.62%
人工费小计
100.00
C
机械费:
10.00
1.24%
直接费合计
A+B+C
804.72
二
管理费
一*3%
24.14
三
利润
[一+二]*1%
8.29
四
规费
[一+二+三]*2%
16.74
五
税金
[一+二+三+四]*3.539%
30.22
合计
[一+二+三+四+五]
884.11
单元式玻璃幕墙单价分析表（某工程）
单元式玻璃幕墙单价分析表
计量单位：
元/㎡
序号
项目
单位
用量
单价（元）
金额
备注
所占比例
一
直接费
A
材料费
1
8水晶灰+12A+6中空单银LOW-E玻璃
m2
0.77
238.00
183.08
19.93%
2
8mm钢化镀膜玻璃
m2
0.23
103.00
23.77
2.59%
3
铝型材
kg
0.81
22.00
17.89
阳极氧化
1.95%
4
铝型材
kg
14.02
24.00
336.50
粉末
36.64%
5
固定件
kg
0.04
6.50
0.27
0.03%
6
胶条
m
8.02
2.00
16.05
1.75%
7
断热条
m
4.95
5.00
24.77
2.70%
8
结构胶
支
0.50
65.00
32.54
590ml/支
3.54%
9
耐候胶
支
0.28
44.00
12.25
590ml/支
1.33%
10
防火岩棉
m3
0.03
496.00
14.52
1.58%
11
保温岩棉
m3
0.01
354.00
3.56
0.39%
12
1.5mm镀锌钢板
kg
5.07
5.60
28.38
3.09%
13
10mm硅酸钙板
m2
0.20
15.00
2.93
0.32%
14
硅胶条
m
2.48
4.82
11.94
1.30%
15
五金件
m2
20.00
2.18%
16
其他材料
m2
10.00
1.09%
17
合计
738.44
B
人工费:
1
加工、制作费
60.00
6.53%
2
安装费
50.00
5.44%
3
包装,运输
20.00
2.18%
人工费小计
130.00
C
机械费:
50.00
5.45%
直接费合计
A+B+C
918.44
二
管理费
一*3%
27.55
三
利润
[一+二]*1%
9.46
四
规费
[一+二+三]*2%
19.11
五
税金
[一+二+三+四]*3.539%
34.49
合计
[一+二+三+四+五]
1009.05
单层铝板幕墙单价分析表（某工程）
单层铝板幕墙单价分析表
计量单位：
元/㎡
序号
项目
单位
用量
单价（元）
金额
备注
所占比例
一
直接费
A
材料费
1
3mm铝单板
m2
1.00
255.00
255.00
51.23%
2
镀锌钢材
kg
17.83
5.60
99.84
热镀锌
20.06%
3
固定件
kg
0.81
6.50
5.28
热镀锌
1.06%
4
铝型材
kg
0.50
22.00
11.04
阳极氧化
2.22%
5
耐候胶
支
0.10
44.00
4.61
590ml/支
0.93%
6
五金件
m2
12.00
2.41%
7
其他材料
m2
10.00
2.01%
8
合计
397.77
B
人工费:
1
加工、制作费
30.00
6.03%
2
安装费
40.00
8.04%
3
包装,运输
10.00
2.01%
人工费小计
80.00
C
机械费:
20.00
4.02%
直接费合计
A+B+C
497.77
二
管理费
一*3%
14.93
三
利润
[一+二]*1%
5.13
四
规费
[一+二+三]*2%
10.36
五
税金
[一+二+三+四]*3.539%
18.69
合计
[一+二+三+四+五]
546.88
石材幕墙幕墙单价分析表（某工程）
石材幕墙单价分析表
计量单位：
元/㎡
序号
项目
单位
用量
单价（元）
金额
备注
所占比例
一
直接费
A
材料费
1
30mm厚石材
m2
1.02
300.00
306.00
暂定
35.33%
2
镀锌钢材
kg
29.98
5.60
167.86
表面热镀锌
19.38%
3
固定件
kg
3.16
6.50
20.57
2.38%
4
石材背栓
套
4.53
15.00
68.00
7.85%
5
铝型材
kg
1.28
22.00
28.07
氧化
3.24%
6
1mm厚铝板钝化处理
m2
1.00
80.00
80.00
9.24%
7
50mm保温岩棉
m³
0.05
354.00
18.59
2.15%
8
五金件
m2
15.00
1.73%
9
其他材料
m2
12.00
1.39%
10
合计
716.09
B
人工费:
1
加工、制作费
40.00
4.62%
2
安装费
80.00
9.24%
3
包装,运输
10.00
1.15%
人工费小计
130.00
C
机械费:
20.00
2.3%
直接费合计
A+B+C
866.09
二
管理费
一*3%
25.98
三
利润
[一+二]*1%
8.92
四
规费
[一+二+三]*2%
18.02
五
税金
[一+二+三+四]*3.539%
32.52
合计
[一+二+三+四+五]
951.54
七、建筑相关指标（跨度、分格等）对铝型材在幕墙成本上的影响分析
幕墙的分格、跨度是根据建筑结构的分格、幕墙自身的受力和外观效果来决定的，跨度、分格在一定程度上影响着幕墙的成本。
幕墙成本如何测算，尤为重要。
首先选用一幕墙施工图纸，图纸中包含玻璃幕墙且跨度、分格大小数种，在同样幕墙
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