隨著建筑幕墻技術(shù)的發(fā)展，幕墻被廣泛應(yīng)用到越來越多的建筑中。由于經(jīng)濟(jì)和文化發(fā)展的需要，人們還在不斷追求宏偉而富有特色的大跨度建筑，大跨度建筑多數(shù)采用各種形式的空間結(jié)構(gòu)體系，其結(jié)構(gòu)形式豐富多彩、千變?nèi)f化。建筑的發(fā)展趨勢必然對幕墻提出新的要求，也促使幕墻設(shè)計采用更多新材料、新技術(shù)和新結(jié)構(gòu)，創(chuàng)造出更多新的空間結(jié)構(gòu)形式。
1、鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的選用
幕墻的立柱(橫梁)有鋁型材、鋼材和鋼鋁組合型材三種，在大跨度支撐結(jié)構(gòu)的幕墻工程中，采用鋁合金結(jié)構(gòu)將造成建設(shè)成本的攀升，在限額設(shè)計的工程中必然失去競爭優(yōu)勢。在此，以濟(jì)南奧體游泳館幕墻工程為例，談?wù)勪撲X組合結(jié)構(gòu)幕墻設(shè)計的應(yīng)用。
全國十運(yùn)會濟(jì)南奧體游泳館幕墻工程位于濟(jì)南市市區(qū)到東新區(qū)大道南側(cè)，分別與體育中心、網(wǎng)球館成品字型相坐落。由于本工程投資方對建設(shè)成本控制較嚴(yán)，要求在設(shè)計階段通過優(yōu)化設(shè)計來有效控制投資?；诒竟こ虡菍涌缍雀?、分格大，且該地處大風(fēng)壓地區(qū)，采用鋁合金結(jié)構(gòu)很難滿足幕墻對骨架結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和剛度的要求。經(jīng)過不斷地分析對比，得出了比較理想的鋼鋁組合結(jié)構(gòu)方案。通過采用一種全新的鋼材一鋁材組合結(jié)構(gòu)作為立柱和橫梁，從而有效解決大分格、大跨度、大風(fēng)壓玻璃幕墻給結(jié)構(gòu)所帶來的種種問題。其特點(diǎn)如下：
1)鋼材的強(qiáng)度較高。鋁合金(6063一T5)強(qiáng)度設(shè)計值：=85．5MPa，彈性模量：En=0．7×10 MPal鋼材(Q235B)強(qiáng)度設(shè)計值：215MPa，是鋁合金的2．5倍，彈性模量：E=2．1×10MPa，是鋁合金的3．0倍。因此，較小截面尺寸的鋼材可以形成較大的幕墻分格，增加了玻璃幕墻的通透性，既牢固又美觀，達(dá)到較好的現(xiàn)代建筑效果。
2)幕墻分格的增大，相應(yīng)密封膠條等配件的用量也會隨之減小，從而進(jìn)一降低成本。
3)為了避免鋼鋁之間雙金屬腐蝕，鋁型材腔內(nèi)的槽口可設(shè)置限位膠條，使鋼鋁之間保持一定距離，達(dá)到絕緣的目的。
2、鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的計算機(jī)輔助計算。
在鋼鋁組合結(jié)構(gòu)中，鋼材和鋁型材組成一個組合截面，共同承受外荷載。組合截面的計算必須依靠專用的計算機(jī)程序進(jìn)行截面模擬，是比較復(fù)雜的。下面介紹一種簡便的計算機(jī)輔助計算方法。
2．1計算機(jī)輔助計算方法的基本假定在鋼鋁組合結(jié)構(gòu)中，鋼材和鋁型材組成一個整體，近似緊密結(jié)合狀態(tài)，因此在垂直于結(jié)構(gòu)的荷載作用下，鋼材和鋁型材的撓度可近似認(rèn)為是相同的。此外，由于軸向力所引起的應(yīng)力一般不超過合應(yīng)力的 2％，為簡化計算機(jī)輔助計算方法的推導(dǎo)，此處予以忽略。根據(jù)以上鋼鋁組合結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)，作如下基本假定：
1)在水平荷載作用下，鋼材和鋁型材的撓度相等，即等撓度原理；
2)不考慮軸向力所引起的應(yīng)力。
綜上所述：
1)鋼鋁組合結(jié)構(gòu)已成功應(yīng)用于許多工程，通過眾多的實(shí)踐檢驗(yàn)，是切實(shí)可行的；
2)對于大跨度的鋼鋁組合結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)設(shè)計控制因數(shù)一般是撓度；
3)由于計算方法的局限性，介紹的計算機(jī)輔助計算方法只是一種近似計算方法，但通過該方法計算出的結(jié)果與通過計算機(jī)完全模擬組合截面計算出的結(jié)果基本相同，偏差幅度可控制在3％以內(nèi)，完全可以應(yīng)用于實(shí)際工程的設(shè)計。
