Алюминиевая конструкция: виды, особенности изготовления и способы их защиты

Заказать обратный звонок

Алюминий для строительства и строительства | The Aluminium Association

Quick Read

Алюминий впервые был использован в большом количестве для строительства в 1920-х годах. Приложения были в первую очередь ориентированы на декоративные детали и конструкции в стиле ар-деко. Прорыв произошел в 1930 году, когда основные конструкции Эмпайр-стейт-билдинг были построены из алюминия (включая внутренние конструкции и знаменитый шпиль). Сегодня алюминий признан одним из самых энергоэффективных и экологичных строительных материалов.Предполагаемое содержание переработанного алюминия в строительных материалах, используемых сегодня, составляет от 50 до 85 процентов. Здания, интенсивно использующие алюминий, сертифицированные LEED, получили награды Platinum, Gold и Best in State по устойчивому развитию по всей стране.

Заключительные факты

• Первое крупное использование в здании
  Эмпайр-стейт-билдинг, построенный в 1930-1932 годах, был первым зданием, в котором широко использовались алюминиевые компоненты и сборные конструкции.
• Улучшает дизайн экологичных зданий
  Использование алюминия помогает строительным проектам претендовать на статус «зеленого» строительства в соответствии со стандартами Leadership in Energy and Environmental Design (LEED).
• Быстрое строительство и долговечность
  Коррозионно-стойкие алюминиевые мостовые настилы не требуют покраски, минимального обслуживания и, в отличие от бетона, не требуют расширения каркаса или времени отверждения.
• Обеспечивает экологические и эргономические преимущества.
  Алюминий обеспечивает изоляцию и пропускает дневной свет и свежий воздух в здания. Усиленные сплавы могут поддерживать большие стеклянные конструкции и солнечные батареи.

Алюминий обеспечивает преимущества архитектуры, согласования тем и цветовой гибкости

Эмпайр Стейт Билдинг продолжает демонстрировать полезность и ценность алюминия как строительного материала.В 1994 году 5460 окон в историческом здании были заменены алюминиевыми рамами. (Оригинальные стальные рамы испортились, что привело к обледенению, утечке воды и воздуха.) Путем химического анализа был найден исходный цвет краски, и реставрация получила одобрение Общества охраны памятников архитектуры.

Значительные преимущества за счет конструкционной прочности алюминия

Современные алюминиевые сплавы могут легко выдерживать вес тяжелых стеклянных пролетов, тем самым максимально увеличивая способность здания использовать естественный солнечный свет.В международном аэропорту Джорджа Буша используется высокопрочный алюминиевый каркас для поддержки больших стеклянных пролетов. Структура обеспечивает потрясающий вид на взлетно-посадочные полосы и площадку для реактивных такси. В Университете Райса алюминиевые каркасы поддерживают дизайн оконных стекол, которые максимизируют естественный солнечный свет в школах K-8th и Magnet. Здания по всей стране выигрывают от максимального использования стеклянных окон, поддерживаемых высокопрочными и легкими алюминиевыми рамами.

Первичный строительный материал в экологичных зданиях, имеющих сертификат LEED

Комплекс Ист-Энд в районе Капитолия Сакраменто, Калифорния, был первым зданием, сертифицированным по системе LEED, в штате Калифорния.(LEED — это обозначение Leadership in Energy and Environmental Design .) Эта сертификация была присуждена частично из-за высокоэффективной, неотражающей алюминиевой навесной стены, которая сохраняет энергию за счет максимального использования солнечного света. Алюминий считается жизненно важным компонентом экологичных / экологичных зданий по нескольким причинам. Металл легко перерабатывается и при этом не теряет своих свойств. Кроме того, процесс вторичной переработки снижает потребление энергии более чем на 90 процентов по сравнению с энергией, необходимой для производства нового алюминия из исходных материалов.

Взгляд в будущее: использование алюминия для строительства новой инфраструктуры Америки

Тысячи бетонных и армированных сталью мостовых настилов теперь требуют восстановления из-за их возраста и состояния. Алюминий будет критически важным строительным материалом в этой новой инфраструктуре. Металл и его сплавы легкие, прочные, устойчивые к коррозии и неограниченно пригодны для вторичной переработки. Почти 75 процентов всего производимого алюминия все еще используется.

История использования алюминия в строительстве

Алюминий был дорогим и, как правило, был недоступен для архитектурного использования до начала 20 века.В 1920-х годах использование алюминия в зданиях расширилось, в первую очередь для декоративной отделки. В строительстве алюминий впервые появился в кровле, гидроизоляции, стеновых панелях и перекрытиях (пространство между арками и ограждающими конструкциями). Первое широкое применение алюминия в строительстве произошло в Эмпайр-стейт-билдинг (1930-1932). Конструкция башни и шпиль построены частично из алюминия, а также такие компоненты, как входы, двери лифта, декоративная отделка и более 6000 оконных перемычек.

Факт, на котором стоит опираться

При использовании в строительстве алюминиевые конструкции могут весить на 35–65 процентов меньше, чем стальные, при этом обеспечивая эквивалентную прочность. Современный небоскреб невозможно построить без алюминия.

Строительство — Алюминиевая ассоциация

В начале прошлого века алюминий в строительстве практически не использовался, так как был слишком дорогим и недоступным в достаточном количестве. Все изменилось в 1920-х годах, когда технология редуцирования снизила стоимость алюминия в 5 раз.Металл стали использовать не только в отделке потолков и ниш, водостоков и стеновых панелей, но и в декоративных и эстетических целях.

Минимальный срок службы алюминиевых конструкций — 80 лет. Кроме того, алюминий сохранит эти свойства в любом климате и при температуре от -80 ° C до + 300 ° C. В то время как алюминиевые конструкции относительно устойчивы к повреждению огнем, при низких температурах металл прослужит дольше.

Не менее, если не более важным с точки зрения свойств алюминия, является его легкость.Благодаря небольшому объемному весу алюминиевые пластины при тех же условиях оказываются в 2 раза легче стальных. В результате алюминиевые конструкции в 2–3 раза легче стальных и до 7 раз легче бетонных, но при той же несущей способности.

Поэтому сегодня алюминий используют при строительстве высотных зданий и небоскребов. Только представьте, сколько они будут весить, используя, например, сталь, глубину фундамента, который нужно будет заложить, и насколько это повысит стоимость всего здания! Малый вес алюминиевых подъемных мостов снижает вес их механических частей, сводит к минимуму противовес и дает архитекторам больше свободы для творчества.Кроме того, с более легкими конструкциями работать проще, удобнее и быстрее.

В строительстве используется все больше и больше тонких цилиндрических алюминиевых стержней, которые в процессе обработки превращаются в подвесные потолки, окна, двери, лестницы, стеновые панели, листы для кровельных покрытий и многое другое.

Магниево-кремниевые сплавы серии 6ххх в виде цилиндрических стержней идеально подходят для экструзии, что открывает возможности для изготовления самых сложных архитектурных проектов.

Торговая марка алюминия в современной архитектуре, без сомнения, — небоскребы. Их стеклянные стены или светопрозрачные фасады предлагают конструкции из стекла и алюминиевого каркаса. Эти материалы используются во всем мире, поскольку они делают строительство более энергоэффективным с экологической точки зрения, а также сокращают выбросы CO2.

К 2050 году прогнозируется, что население планеты достигнет 10 миллиардов человек, 2/3 из которых будут жить в городах, а это означает, что экологические проблемы, такие как нехватка воды, плодородных земель и других ресурсов, станут особенно острыми.Благодаря тому, что алюминиевые конструкции на 100% подлежат вторичной переработке и значительно сокращают вредные выбросы, этот металл станет оптимальным материалом для строительства.

Использование алюминия в строительстве

Проф. Мадхури К. Рати, г-н Аджинкья К. Патил
Инженерный колледж Амрутвахини, Сангамнер

Abstract
Алюминиевый элемент был открыт 200 лет назад. После начального периода технологического развития алюминиевые сплавы использовались во многих конструкционных приложениях, в том числе в области гражданского строительства.Алюминий является вторым наиболее широко используемым металлом в строительстве после стали и используется во всех секторах, от коммерческого строительства до жилищного строительства.

Этот документ содержит полный обзор использования алюминия в строительстве. Как это выгодно в строительстве современных зданий. Эта статья также содержит свойства, преимущества. Возникает некоторый вопрос, является ли алюминий экологически безопасным, изготовленным для ускоренного производства, требует ли обслуживания, подробно объясняется в этой статье.

ВВЕДЕНИЕ
1.1 Почему именно алюминий?
Алюминий является вторым по распространенности металлом в зданиях после стали и используется во всех секторах строительства, от коммерческих зданий до жилых домов. 40% годового производства алюминия в Великобритании используется в строительной отрасли, что составляет примерно 150 000 тонн алюминия в год, из которых примерно 65 000 тонн приходится на экструдированные изделия и 25 000 тонн листовых материалов.

Объявления

Алюминий для первичной плавки является чистым и, как таковой, имеет относительно низкую прочность. Для экструзионных профилей и других производимых компонентов материал легируют для повышения его прочности, хотя даже самый сильно легированный деформируемый алюминий все еще имеет чистоту 92%.

Две серии сплавов, наиболее широко используемых в строительстве, — это закаленные магниевые сплавы серии 5000 и термически обрабатываемые магниево-силиконовые сплавы серии 6000.Последние более поддаются экструзии и, следовательно, предлагают больше возможностей для сложных форм. Силиконовые сплавы (например, LM6) и марганцевые сплавы (например, 3103) также используются для конкретных строительных приложений.

При выборе правильного сплава конструктору предлагается широкий спектр свойств, включая высокую прочность (до 400 МПа или 26 тонн на квадратный дюйм), низкую плотность, высокую теплопроводность и хорошие характеристики формования и соединения. Выбор наиболее подходящего сплава серии 6000 для конкретной экструзии зависит от характера задачи, которую он должен выполнять.Необходимо соблюдать баланс между прочностью, простотой формования и отделкой. Например, сплав 6063 имеет хорошую экструдируемость, коррозионную стойкость и чистоту поверхности; и поэтому широко используется в фенестрации. Свойства отдельных сплавов усиливаются за счет формы экструзионной головки. Тщательный и продуманный дизайн может воспользоваться возможностью процесса экструзии для распределения материала по секции точно туда, где это необходимо для конкретных требований к производительности.

1.2 Алюминий — строительный материал современной эпохи
Современное строительство — это больше, чем просто возведение зданий с максимальной функциональностью. Помимо функциональных и экономических критериев, не менее важную роль играют эстетические и дизайнерские соображения, а также экологические требования, предъявляемые к строительным проектам. Это означает, что используемые материалы имеют большое значение. Алюминий, строительный материал современности, зарекомендовал себя как важный фактор в строительной индустрии в течение 20 века.Алюминий позволяет реализовать любую возможную архитектурную концепцию — независимо от того, новостройка это или модернизация. Возможные области применения варьируются от производителей фасадов и крыш и стен строительных систем из алюминия до внутренней отделки и дизайна жилых помещений, которые являются мировыми лидерами в технологическом отношении, не в последнюю очередь в области пространства, и включают окна и двери, балконы, потому что компании способствовали развитию современных зимних садов. окна и фасады в области обработки поверхностей, теплоизоляции и звукоизоляции, кондиционирования воздуха и солнечного отопления.С годовым внутренним спросом около 500 000 тонн строительная промышленность является вторым по величине рынком алюминиевой продукции в Германии. Его доля на общем рынке алюминия составляет 15 процентов.

Это наилучшие предпосылки для того, чтобы алюминий смог полностью использовать свои качества как современного строительного материала и в 21 веке.

КЛЮЧЕВОЙ ПРОБЛЕМ
2.1 Прочность в зависимости от веса
Одной из главных привлекательностей алюминия для разработчиков является его исключительное соотношение прочности и веса.При плотности 2,7 г / см ² алюминий на 66% легче стали. Кроме того, он гораздо менее подвержен хрупким трещинам. Действительно, когда сравниваются алюминиевые и стальные конструкции, более высокий модуль упругости алюминия означает, что соотношение веса 1: 2 легко достигается.

В то время как алюминий имеет относительно высокий коэффициент линейного расширения при 24 × 10-6 / ‘C — в чистом виде, низкий модуль упругости материала (65 500 Н / мм ² для сплава 6063) позволяет стрессы, которые необходимо принять.Фактически, они обычно намного ниже, чем в сопоставимой стальной конструкции (M = 210 000 Н / мм ² ). Это графически иллюстрируется кривой нагрузки-прогиба алюминия, которая является непрерывной без предела текучести.

Объявления

2.2 Низкие эксплуатационные расходы — низкая стоимость использования
В то время как алюминий обладает естественной долговечностью (он образует защитный оксидный слой, как только подвергается воздействию воздуха), большинство строительных изделий из алюминия обрабатываются или покрываются . Одним из способов улучшения процесса окисления является анодирование; электролитический процесс, который увеличивает толщину естественного оксидного слоя с 0.00001 мм до 0,005–0,025 мм (25 микрон). Это увеличивает способность алюминия противостоять атакам в агрессивных средах. Естественное анодирование дает серебристое покрытие, аналогичное оксидированному алюминию, но при этом может быть добавлен целый ряд цветов.

Это связано с тем, что после анодирования поверхностная пленка остается пористой, что позволяет впитывать красители, такие как органические красители, пигменты, электролиты или металлы. Таким способом обычно достигаются привлекательные золотые, бронзовые, серые, черные и даже синие цвета.Для более широкого выбора цветов большинство специалистов выбирают полиэфирное порошковое покрытие с электростатическим напылением. Это обычная отделка для навесных стен, водостоков и облицовочных панелей, где порошковое покрытие используется для обеспечения устойчивости к кислотности дождевой воды. В этом процессе заряженные частицы краски выдуваются на экструдер (который прошел двенадцать этапов предварительной обработки), а затем нагревается при температуре от 200 до 210 ° C в течение 10–12 минут. Это обеспечивает высококачественную поверхность с отличной адгезией, точным окрашиванием и очень равномерной толщиной пленки.

2.3 Изготовлено для быстрого строительства
Одной из основных причин непреходящей и растущей популярности алюминия является его совместимость с современными технологиями быстрого строительства и своевременным размещением заказов. Нигде это не проявляется так отчетливо, как в навесных стенах, где точность секций заводской отделки позволяет быстро возводить на месте и, в нем, позволяет выполнять внутреннюю отделку быстрее. Конечным результатом является более раннее заполнение здания и большая прибыль для конечного потребителя.Алюминиевые фасады, оконные системы и дверные узлы предлагают сопоставимые преимущества на месте, которые в настоящее время расширяются за счет использования обрабатывающих станков с компьютерным управлением, которые могут сверлить, торцевать, шлифовать и зенковать с точными допусками, что позволяет максимально упростить установку скобяных изделий и остекления. бусинки и другие второстепенные компоненты.

2.4 Гарантированная производительность благодаря контролю качества
Хотя основные затраты на материалы всегда будут важны для разработчиков, они должны быть сбалансированы с затратами на изготовление и последующее обслуживание.Это область, в которой алюминий, идеально подходящий для высокой автоматизации производственных процессов с точными допусками, предлагает множество преимуществ. Например, алюминиевые экструзии подвергаются строгому режиму качества, от испытаний на твердость необработанного экструдированного материала до конических изгибов, пиления, царапин, выдавливания, стучания молотком и снижения веса, чтобы гарантировать характеристики покрытия. Именно эта комбинация контроля качества, отличной стоимости в использовании и системных технологий помогла освоить новые рынки для компаний, производящих алюминиевые системы, в секторах здравоохранения, образования, отдыха и транспорта, где произошли изменения в финансировании закупок зданий, таких как PFI и содержание школ изменило акцент с наименьших капитальных затрат на низкую стоимость использования.Специалисты все чаще ищут эффективные системные решения, вовлекая поставщиков систем в процесс проектирования, чтобы обеспечить наиболее элегантно спроектированное решение при минимальных затратах.

2.5 Алюминий, пригодный для вторичной переработки по окончании срока службы здания
Возможность вторичной переработки алюминиевых строительных изделий также становится все более важной, поскольку все больше владельцев зданий решают демонтировать старые здания, а не сносить их. Вместо того, чтобы просто взяться за дело, владельцы теперь гораздо более осознанно подходят к тому, как сносить здание, чтобы извлечь как можно больше перерабатываемого материала.Таким образом, они не только сохраняют ценность лома такого материала, как алюминий, но также устраняют воздействие на окружающую среду и затраты, связанные с его вывозом на свалку.

Переработка алюминия также снижает потребление энергии. Например, для производства алюминия из переработанного материала требуется всего 5% энергии, необходимой для производства алюминия из бокситов. Кроме того, каждая тонна переработанного алюминия экономит четыре тонны бокситов.

Объявления

Алюминиевые стеновые системы не предназначены для использования только в новом строительстве. Применение модернизации также жизнеспособно, особенно когда владелец желает изменить «имидж» здания. Алюминиевые стеновые панели, особенно композитные, идеально подходят для повторной облицовки старых конструкций, а также предоставляют современные возможности дизайна для всех типов новых зданий.

СВОЙСТВА, ПРЕИМУЩЕСТВА, НЕДОСТАТКИ И ПРИМЕНЕНИЕ
3.1 Свойства
1. Долговечность:
Алюминиевые строительные изделия изготавливаются из сплавов, устойчивых к атмосферным воздействиям, коррозии и невосприимчивых к вредному воздействию ультрафиолетовых лучей, что обеспечивает оптимальную работу очень долгий срок службы.

2. Гибкость дизайна:
Процесс экструзии предлагает почти бесконечный диапазон форм и секций, что позволяет дизайнерам объединять многочисленные функции в один профиль.Прокатные изделия могут быть плоскими, изогнутыми, иметь кассетную форму или прослаиваться с другими материалами. Кроме того, алюминий можно распилить, просверлить, приклепать, прикрутить, согнуть, сварить и припаять в мастерской или на стройплощадке.

3. Сотни вариантов отделки поверхности:
Алюминий может быть анодирован или окрашен в любой цвет, с любым оптическим эффектом, с любым количеством прикосновений к поверхности, чтобы удовлетворить потребности дизайнера в декоре. Такие процессы также служат для повышения долговечности и коррозионной стойкости материала, а также для обеспечения легкой очистки поверхности.

4. Высокая отражательная способность:
Эта характерная особенность делает алюминий очень эффективным материалом для управления светом. Алюминиевые солнечные коллекторы могут быть установлены для снижения потребления энергии для искусственного освещения и обогрева зимой, а алюминиевые затемняющие устройства могут использоваться для уменьшения потребности в кондиционировании воздуха летом.

5. Пожарная безопасность:
Алюминий не горит и поэтому относится к негорючим строительным материалам.Тем не менее алюминиевые сплавы плавятся при температуре около 650 ° C, но без выделения вредных газов. Промышленные крыши и наружные стены все чаще изготавливаются из тонких алюминиевых облицовочных панелей, предназначенных для плавления во время сильного пожара, позволяя выходить теплу и дыму и тем самым минимизировать ущерб.

6. Оптимальная безопасность:
Там, где требуется высокая степень защиты, можно использовать специально разработанные усиленные алюминиевые рамы. Хотя стекло для таких применений может быть тяжелым, общий вес конструкции остается управляемым благодаря легкому весу алюминиевой рамы.

3.2 Преимущества
1. Легкий
Алюминий — один из самых легких доступных коммерческих металлов с плотностью примерно в треть от плотности стали или меди.

2. Отличная коррозионная стойкость
Алюминий обладает отличной устойчивостью к коррозии благодаря тонкому слою оксида алюминия, который образуется на поверхности алюминия при контакте с воздухом

3. Прочность при низких температурах
Там, где сталь становится хрупкой при низких температурах, у алюминия повышается предел прочности на разрыв и сохраняется превосходная вязкость.

4. Простота в эксплуатации
Из алюминия можно легко производить различные формы, такие как фольга, листы, геометрические формы, пруток, труба и проволока.

5. Простота обработки поверхности
Для многих областей применения алюминий не требует защитного или декоративного покрытия; Предлагаемая поверхность полностью пригодна без дополнительной отделки

3.3 Недостатки:
1. Теплоизоляция почти определенно недостаточна: алюминий является хорошим проводником тепла.
2. Плохая водонепроницаемость из-за неправильно спроектированных / выполненных стыков между алюминиевыми листами крыши.
3. Общий шум, вызванный дождем или градом, падающим на алюминиевую крышу и листы стен.

3.4 Области применения
Наилучшее применение может быть получено в некоторых типичных случаях, которые характеризуются получением хотя бы одного из основных основных свойств: легкости, коррозионной стойкости и функциональности. Структурные применения, которые лучше всего соответствуют этим свойствам в области гражданского строительства, следующие:

1.Длиннопролетные кровельные системы, в которых временные нагрузки малы по сравнению с собственными нагрузками, как в случае структур сетчатого пространства и геодезических куполов, покрывающих большие пролетные площади, такие как залы и зрительные залы.

2. Сооружения, расположенные в труднодоступных местах вдали от производственного цеха, для которых транспортная экономия и простота возведения чрезвычайно важны, например, опоры электропередач, которые можно переносить вертолетом.

3. Сооружения, расположенные в агрессивных или влажных средах, такие как крыши бассейнов, речные мосты, гидротехнические сооружения и морские надстройки.

4. Сооружения, имеющие движущиеся части, такие как мосты кранов очистных сооружений и движущиеся мосты, где легкость означает экономию электроэнергии при эксплуатации.

5. Сооружения специального назначения, для которых операции по техническому обслуживанию особенно трудны и должны быть ограничены, как, например, в случае мачт, осветительных мачт, антенных вышек, знаковых порталов автомагистралей и так далее.

ОБСУЖДЕНИЯ
5.1 Является ли алюминий экологически безопасным?
Как и большинство первичных материалов, экологические аргументы за и против алюминия сложны и взаимосвязаны.Поскольку алюминий является третьим по распространению элементом на поверхности земли, одна из главных забот лобби зеленого строительства — устойчивость поставок — не является решающим фактором. Добыча и ее воздействие на окружающую среду остаются предметом рассмотрения, хотя алюминиевая промышленность во всем мире уделяет большое внимание добыче полезных ископаемых, чтобы восстановить земли после того, как бокситы были выкопаны. Текущие методы реабилитации шахт направлены на достижение как экологических, так и коммерческих целей, которые отражают долгосрочные интересы как местных, так и национальных сообществ в горнодобывающей стране.

Высокая энергоемкость алюминия — это проблема, которую чаще всего поднимают архитекторы. Производство алюминия, безусловно, является энергоемким процессом, около 12 кВт-часов на килограмм. Однако более 50% плавильных заводов в мире используют гидроэлектроэнергию; устойчивый ресурс, который явно минимизирует воздействие на окружающую среду.

Еще одним преимуществом алюминия является легкость его вторичной переработки. Сейчас подсчитано, что до 70% алюминия, используемого в строительстве, можно переработать без какого-либо значительного ухудшения внутренних свойств материалов.63% рециркуляции золя алюминия, в то время как для отходов, образующихся в процессе производства, уровень рециркуляции составляет практически 100%. Это очень важно, поскольку для производства с использованием переработанных алюминиевых сплавов требуется только 5% энергии, необходимой для первичной плавки, поэтому, когда дело доходит до анализа жизненного цикла, корпус алюминия намного прочнее, чем может показаться на первый взгляд; тем более, что алюминий — один из очень немногих материалов, которые можно повторно использовать повторно без потери качества.

Объявления

5.3 Как гарантируется качество?
Контроль качества начинается на плавильном заводе, где заготовки сплава проходят тщательную проверку перед отправкой производителю. Для экструдеров критическими факторами являются температура металла перед его поступлением в матрицу, точность самой матрицы и точное управление процессом термообработки: 5 часов при 185 ° C в случае сплавов 6063.Каждую партию необработанных прессованных изделий проверяют с помощью твердомера, поскольку существует тесная корреляция между прочностью на разрыв и твердостью термообработанного экструдированного алюминия. Эту твердость поверхности можно проверить с помощью множества простых приборов, включая приборы по Бринеллю, Виккерсу, Вебстеру и Роквеллу. Их скорость и простота означают, что можно установить интенсивные режимы качества для проверки качества экструзии перед любой обработкой или нанесением покрытия.

ОБЛАСТЬ ПРИМЕНЕНИЯ
6.1 Возможности для креативного дизайна
Будь то офисные башни, конгресс-центры или торговые ряды, музеи или университеты, терминалы аэропортов, вокзалы, футбольные стадионы или просто жилые дома, фасады из алюминиевых профилей и панелей предлагают архитекторам неограниченное количество возможности для творческих архитекторов неограниченные возможности для креативного дизайна.«Индивидуальность» многих современных зданий проявляется в полной мере только тогда, когда строительство проявляется в полной мере только при использовании алюминия. Так же, как кожа защищает тело, алюминиевые фасады защищают здания от непогоды. Они служат для защиты от жары, холода, дождя и шума и обеспечивают высокий уровень комфорта для людей, живущих и работающих в зданиях. Таким образом, внешняя оболочка современного здания должна удовлетворять многочисленным требованиям. Выбор типа фасада и несущей конструкции будет зависеть от конкретных требований.С системами алюминиевых профилей можно использовать классические фасады со стойками и ригелем, модульные фасады, структурное остекление, двустенные фасады или специальные конструкции, такие как пирамиды, многоугольники, цилиндрические своды или круглые навесы. Алюминий подходит даже для использования на больших площадях и для экстремальных нагрузок, например, в высотных зданиях и телевизионных башнях. В самом высоком небоскребе в мире, 508-метровом небоскребе Taipei 101 на Тайване, элементы фасада, заключенные в алюминиевые рамы, способны противостоять ветру до 200 километров в час, а также сейсмическим ударам силой 5 баллов по шкале Рихтера.Даже в менее впечатляющих зданиях, например, в больницах и концертных залах, где требуется высокая степень поглощения структурного и воздушного шума, алюминий доказал свою полезность в качестве вспомогательного оборудования.

Что касается «экологичных» методов строительства, современные фасады должны соответствовать более высоким требованиям в отношении экономии энергии, снижения затрат и качества жизни. Интеллектуальные фасадные системы — другими словами, системы, которые характеризуются автоматизацией и контролем элементов фасада — обеспечивают наилучшие возможные условия освещения, кондиционирование воздуха, защиту от солнца, а также накопление и распределение энергии. Инновационные двустенные фасады, используемые в современном алюминии– стеклянная архитектура не только все больше характеризует облик крупных мегаполисов.Они во многом связывают потребности в высоких технологиях, экологии, эстетике и видении. Дополнительное остекление перед внутренним фасадом с теплоизоляцией и открывающимися створками приводит к значительному повышению энергоэффективности зданий; алюминиевые профили используются для структурных рам остекления По сравнению с обычными зданиями, потребление энергии может быть значительно снижено. Дополнительные преимущества двустенных фасадов заключаются в том, что они позволяют естественным образом вентилировать помещения и улучшают звукоизоляцию от внешнего шума.. Благодаря изменяемым размерам профиля конструкции можно адаптировать практически к любой возможной установке. Новые соединители стоек и транца из литого алюминия сокращают время монтажа. С другой стороны, структурное остекление отличается наличием заподлицо, при котором алюминиевые профили видны только со стороны помещения. Снаружи во внешнем виде преобладает зеркальное стекло с замысловатыми штриховками. Эти фасады обладают высокой степенью самоочистки, поскольку остекленные участки абсолютно ровные.Они приводят к тому, что значительная часть добавленной стоимости переносится со строительной площадки на завод. Сборные модули от пола до потолка со встроенными электрическими компонентами и короткое время монтажа позволяют вести строительство быстро и с максимально возможным уровнем качества изготовления. Профили обычно разрабатываются для удовлетворения конкретных потребностей конкретного здания, например, в отношении противопожарной защиты и звукоизоляции. Модульные фасады обычно изготавливаются из алюминиевых профилей с термическим разделением из-за большого количества специальных экструдированных профилей.

ВЫВОДЫ
Несомненно, что алюминий станет еще более широко использоваться в строительстве по мере роста давления для зданий, которые являются гибкими, простыми в обслуживании и предлагают низкую стоимость в эксплуатации. Несомненно, существуют возможности для роста в самых разных конструкционных приложениях, таких как поддержка кровли из алюминиевых листов на алюминиевых экструдированных кровельных элементах. Этот рост ограничен, главным образом, отсутствием понимания истинных структурных возможностей алюминия.

Ни один строительный материал не идеален.Древесина подвержена воздействию влаги, требует ухода, имеет ограниченные структурные возможности и не может быть обработана в сложных формах. Сталь имеет относительно низкое соотношение прочности к массе, не поддается термическому разрушению, ржавеет в необработанном состоянии и при нагрузке склонна к хрупкому разрушению. ПВХ доступен в ограниченном диапазоне цветов, может страдать от миграции полимера, не обладает жесткостью, присущей металлам, и подвергся критике со стороны ведущих экологических НПО.

, хотя и имеет относительно высокую начальную стоимость энергии, предлагает беспрецедентную производственную гибкость, широчайший диапазон отделки, отличное соотношение прочности и веса, неограниченное количество материалов для вторичной переработки и гораздо лучший экологический профиль, чем полагают многие разработчики. Прежде всего, он предлагает архитекторам самые элегантные и приятные дизайнерские решения.

Для многих современных дизайнеров альтернативы алюминию просто нет — форма определяет материал, а материал облегчает форму.Уже один этот факт обеспечит дальнейший рост использования алюминия в строительстве.

ССЫЛКИ
1. GDA — Gesamtverband der Aluminium industries e. V. «Алюминиевый строительный материал современной эпохи» 2006
2. Маццолани Ф.М. «Конструктивное использование алюминиевых сплавов в гражданском строительстве» 2004 г. 3. Алюминий в строительстве.
4. Совет CAB по алюминию в строительстве. Алюминий и устойчивое развитие, июль 2009 г.
5. Джо Симпсон, Белая книга Кавнера 1999 / Алюминий / Ред.2

Мы на сайте engineeringcivil.com благодарны профессору Мадхури Рати за представление «Использование алюминия в строительстве». Это будет большим подспорьем для всех студентов и преподавателей гражданского строительства, которые ищут информацию о том, насколько эффективным может быть алюминий в строительстве.

СВОЙСТВА АЛЮМИНИЯ КАК СТРОИТЕЛЬНЫЙ МАТЕРИАЛ

Алюминий (алюминий) обладает свойствами, которые делают его пригодным в качестве строительного материала. В настоящее время в развитых странах алюминий стал важным строительным материалом для зданий, особенно для промышленных зданий, наряду с кирпичом, цементом и сталью.

Алюминий — один из широко доступных цветных металлов на поверхности земли. Но в прямом виде он недоступен, обычно его добывают из бокситов. Алюминий также доступен в форме оксидов, сульфатов, силикатов, фосфатов и т. Д.

Свойства алюминия как строительного материала

Ниже приведены свойства алюминия, который делает алюминий одним из важных строительных материалов.

1. Герметичность
2. Высокое соотношение прочности и веса
3. Простота изготовления и сборки
4. Криогеника
5. Низкие затраты на погрузочно-разгрузочные работы и транспортировку
6. Высокая отражательная способность
7. Коррозионная стойкость
8. Внешний вид
9. Высокая стоимость лома
10. Звукоизоляция
11. Техническое обслуживание

Воздухонепроницаемость

Двери и окна или их рамы, сделанные из алюминия, полностью герметичны, не пропускают пыль, воздух или воду, когда они закрыты.Теперь настало время для полностью кондиционированных зданий, таких как помещения для семинаров, театры и т. Д., Используются алюминиевые двери и окна.

Отношение прочности к массе

Алюминий как строительный материал имеет свойство очень высокого отношения прочности к весу. Это означает, что небольшое количество алюминия может придать большей прочности конструкции. Благодаря меньшему весу мы можем построить конструкцию за меньшее время, а также уменьшить передачу нагрузки на фундамент.

Простота изготовления и сборки

По сравнению с другими металлами алюминиевые сплавы можно легко лить, ковать, прессовать, катать или сваривать.Во время или после составления алюминиевого сплава он не может сломаться, потому что не имеет хрупкой природы. Сборка алюминиевых конструкций может быть легко разобрана, транспортирована или собрана.

Криогеника

Изучение явлений, происходящих при очень низких температурах, называется криогеникой. При очень низкой температуре сталь становится хрупкой и теряет прочность. Но в случае с алюминием он очень подходит для минусовых температур. Таким образом, для заснеженных территорий предпочтительны алюминиевые конструкции.

Низкие затраты на погрузочно-разгрузочные работы и транспортировку

Работать с алюминием очень легко из-за его меньшего веса. Таким образом, мы можем легко перевезти его в большом количестве в любое место с небольшими транспортными расходами.

Отражающая способность

Отражательная способность алюминия также очень высока. Алюминий не поглощает лучистое тепло и плохо поглощает тепло. Таким образом, летом он поддерживает прохладу в салоне, а зимой — более теплые условия.

Коррозионная стойкость

Коррозионная стойкость алюминия очень высокая.На него не влияют погодные условия. Они очень хорошо переносят влажные или жаркие сухие условия. Благодаря хорошей коррозионной стойкости алюминиевые гофрированные листы широко используются на электростанциях, химических предприятиях, бумажных фабриках, нефтеперерабатывающих заводах и т. Д.

Внешний вид

Алюминий также придает красоту конструкции. Возможна гладкая и светлая отделка алюминиевых конструкций. Мы также можем предоставить различные оттенки цветов на алюминиевых листах, чтобы усилить декоративный стиль.

Высокая стоимость лома

Стоимость лома алюминия очень высока. Таким образом, его нельзя легко повредить, и он очень прочный. Из-за высокой стоимости лома мы можем перепродать его по хорошей цене.

Звукоизоляция

Алюминиевые листы действуют как звуконепроницаемые материалы. Они отлично отражают звуковые волны, а также электромагнитные волны. Таким образом, они не пропускают внешний шум в здание, а также внутренние звуки снаружи.

Низкие эксплуатационные расходы

Как было сказано выше, алюминий обладает высокой коррозионной стойкостью и хорошими свойствами против низких температур, поэтому обслуживание алюминия незначительно.Несмотря на то, что его дорого купить, он прослужит 25-30 лет без какого-либо обслуживания.

и видеозаписи

Решения для литья алюминия | Прецизионные тепловые компоненты и теплообменники

Cast Aluminium Solutions предлагает компаниям по всему миру высокотехнологичные тепловые изделия и промышленные компоненты. Наша компания производит продукты, которые помогают спасать жизни, соединять мир, защищать нашу страну и готовить самые популярные в мире блюда.

Наши самые популярные категории продукции включают встроенные нагреватели, циркуляционные нагреватели, полупроводниковые плиты и нагреватели для подставок для пластин, грили и пароварки для пищевого оборудования, нагреватели крови и плазмы для медицинских устройств, а также множество нагревателей жидкости высокой чистоты со смачиваемыми поверхностями из нержавеющей стали.

CAS обеспечивает ценность для наших клиентов и партнеров на основе следующих трех принципов: инженерная экспертиза, скорость выхода на рынок и операционное превосходство.

Инженерная экспертиза — основа нашего подхода к предоставлению ценности. Состоящий из очень опытной команды инженеров-механиков, инженеров-электриков и техников-теплотехников, инженерный отдел CAS использует самые современные технологии проектирования и полностью оборудованную научно-исследовательскую лабораторию для создания первоначальных проектов и тестирования их функциональности с помощью компьютерного моделирования. перед изготовлением, а затем, после изготовления прототипов, для проверки первых изделий на надежность и производительность.

Примеры программного обеспечения для проектирования, которое использует наша команда инженеров, включают приложение для автоматизированного проектирования (CAD) Solidworks 3-D. Анализ методом конечных элементов (FEA) — еще одно очень важное приложение, используемое инженерами CAS. FEA позволяет инженерам CAS создавать как тепловые, так и структурные модели. Тепловые модели в первую очередь нацелены на (A) обеспечение того, чтобы компонент, который производит CAS, достиг желаемой целевой температуры (что в конечном итоге обеспечивает соблюдение требуемой заказчиком Delta-T или изменения температуры, что приводит к надлежащей обработке подложки, жидкости, или рассматриваемый газ), и (B) наши тепловые модели нацелены на достижение согласованности по всей поверхности нагретого компонента, проектируемого CAS.Температурная стабильность может иметь такое же значение, как и пиковая температура, особенно на плоских нагреваемых поверхностях. Инженеры CAS также используют приложения FEA для построения структурных моделей. Структурные модели могут быть связаны с симуляциями нагрева, что позволяет техническим специалистам увидеть, как тепло влияет на физические характеристики. Поскольку инженерный отдел CAS преуспевает в эффективности, у них есть возможность связать свои трехмерные модели САПР с тепловым и структурным моделированием, поэтому при изменении конструкции они могут автоматически повторно запустить части моделирования теплопередачи и конструкции. .

Основная цель этих обширных этапов моделирования и проектирования состоит в том, чтобы устранить любые недостатки конструкции до того, как будут созданы прототипы. Некоторые из переменных, которые инженеры CAS будут увеличивать в своих упражнениях по моделированию, включают: форму нагревателя и расходомерной трубки, схему изгиба нагревателя и расходомерной трубки, расположение нагревателя и расходомерной трубки в более крупном компоненте, мощность нагревателя и рабочую температуру, физическую геометрию нагретый компонент и небольшие переменные, такие как рисунок канавок на поверхности, размеры монтажного кронштейна, а также расположение и конструкция любых прикрепленных аксессуаров, термопар, датчиков или электрических шкафов.

Как только наши инженеры прибывают к точке, где тепловые и структурные модели соответствуют желаемым параметрам заказчика, создаются схемы окончательного утверждения и файлы STEP. Если все участвующие стороны согласятся с проектными спецификациями, можно будет провести подготовку к созданию прототипов. Это может включать в себя заказ нагревателей, расходомерных трубок, датчиков, компрессионных фитингов и, конечно же, материала подложки. CAS предлагает несколько вариантов подложек, включая несколько алюминиевых сплавов, несколько марок нержавеющей стали и специальные металлы, такие как Incalloy, Monel, медь, титан и т. Д.

При отливке прототипа CAS предлагает методы литья под наклоном и заливки под давлением. Оба предлагают превосходное качество продукции, низкую пористость и возможность заливки расходомерных трубок, нагревательных элементов и защитных гильз в литой компонент. Варианты литья в песчаные формы также доступны для прототипирования. Если литье для прототипа нежелательно, CAS предлагает нашу собственную технику IFC (конструкция с натягом). С помощью этого метода нагреватели и трубчатые компоненты вставляются в фрезерованную канавку на подложке; и IFC может работать с большим разнообразием подложек, чем наши методы литья.

После успешного изготовления начальных корпусов для прототипов их можно обрабатывать на одном из многоосных обрабатывающих центров CAS. Если требуются процедуры сварки или соединения, клиенты могут выбирать из множества вариантов, включая сварку MIG и TIG, вакуумную пайку, электронно-лучевую сварку и многое другое. Если требуется специальная обработка поверхности, CAS также может сделать это, предлагая множество вариантов анодирования, порошкового покрытия и синтетических материалов. Окончательная сборка и очистка обычно идут рука об руку с отделкой поверхности, и они представляют собой заключительные этапы создания прототипа.

Когда окончательный прототип будет полностью собран, он готов вернуться в руки инженерной группы CAS, и здесь, как и на этапе проектирования, используется ряд передовых технологий. CAS предлагает рентгеновские и ультразвуковые изображения для проверки размещения нагревательных элементов, расходомерных трубок и других компонентов в отливке. Расположение расходомерных трубок особенно важно для работы наших циркуляционных нагревателей CAST-X и полупроводниковых нагревателей на опоре, которые могут иметь расходные трубки (которые в этих обстоятельствах часто служат для транспортировки охлаждающих жидкостей).Инфракрасные камеры, сопровождаемые обширной регистрацией данных, иногда используются инженерами CAS для проверки тепловой однородности. Надежность прототипов часто проверяется на нашей испытательной станции с регулируемым напряжением жизненного цикла. Испытания на утечку гелия также могут проводиться в CAS: этот тип испытаний важен для компонентов, которые должны быть установлены в условиях вакуумной камеры. Для тестирования возможностей нагрева компонентов, предназначенных для установки в вакуумных камерах, лаборатория CAS Research & Development Lab оснащена большой вакуумной камерой, способной вместить полупроводниковые нагреватели на подставке и плиты размером до 450 мм.

Многие задачи, связанные с разработкой и тестированием прототипов, находятся в руках группы разработки новых продуктов CAS. Эта команда включает часть нашего инженерного персонала, а также машинистов, техников и менеджеров проектов.

Второй принцип, который постоянно продвигает CAS вперед, — это принцип скорости вывода на рынок. CAS обслуживает ряд высокотехнологичных и экономически динамичных отраслей. В результате наши клиенты, как правило, требуют быстрых сроков выполнения работ, повышения производительности и стабильных поставок компонентов следующего поколения на стадии разработки.Один из основных аспектов бизнеса, которым руководствуется наша скорость вывода на рынок директив, лежит в нашем производственном отделе, который, по сути, является частью нашего бизнеса, связанной с массовым производством.

Для продуктов, которые находятся в производстве — тех, которые вышли из стадии прототипа и пользуются спросом благодаря заказам со счетов OEM — важно, чтобы продукты были разработаны, изготовлены, протестированы, упакованы и отправлены вовремя. Это может показаться простым, но если учесть сложность наших продуктов, несколько этапов, необходимых для их создания, и внешние услуги, которые часто используются, легко понять, что соблюдение сроков требует сложных инструментов отслеживания, отличного управления персоналом. , а также сознательное внимание к продвижению по службе.

Для своевременного выполнения многочисленных этапов сборки и изготовления компания Cast Aluminium Solutions инвестировала средства в современные машины для литья под давлением, машины с ЧПУ (компьютерное числовое управление) и КИМ (координатно-измерительные машины) для измерения размеров. тестирование. Эти машины повышают эффективность, скорость и качество нашей работы. В сочетании с нашим хорошо обученным персоналом технических специалистов они работают над тем, чтобы обеспечить скорость, необходимую нашим клиентам, и легендарное качество, которым славится CAS.

Третий столп, на котором стоит CAS, — это операционное превосходство. Эта цель может показаться высокой, но если ее правильно реализовать, она затрагивает два предыдущих принципа. Операционное превосходство — это и состояние ума, и серия поддающихся количественной оценке шагов, которые необходимо предпринять. Все сотрудники CAS должны придерживаться жесткой программы непрерывного обучения и совершенствования процессов. Помимо инвестиций в персонал, мы инвестировали в технологии, улучшающие работу, такие как отслеживание штрих-кода каждого компонента в запасах, систему ERP (планирование ресурсов предприятия), которая отслеживает все основные бизнес-функции, облачное управление проектами Smartsheet. система, компьютерные программы, связывающие инженерные схемы с машинным языком ЧПУ, и средства управления ПЛК для литейных машин, которые повышают скорость и эффективность нашего основного производственного процесса.Заказчики Cast Aluminium Solutions ожидают этих операционных услуг, и CAS прилагает все усилия для их предоставления.

Стандартные продукты CAS включают линейку циркуляционных нагревателей CAST-X, которые в стандартной версии имеют алюминиевый корпус, и линейку высокотемпературных циркуляционных нагревателей CAST-X, которые имеют корпус из бронзы. Еще одна стандартная линейка продуктов — это циркуляционный нагреватель с трубкой из PFA, называемый PUR-X, доступный в двух размерах.

Циркуляционный нагреватель CAST-X представляет собой литой теплообменник, доступный в шести размерах, с мощностью от 500 до 60 000 Вт.Циркуляционные нагреватели CAST-X способны нагревать легковоспламеняющиеся жидкости и газы, потому что все среды изолированы в расходомерной трубке нагревателя из нержавеющей стали. В циркуляционном нагревателе CAST-X среда никогда не касается нагревательного элемента или любого другого компонента в нагревателе. Это важная функция безопасности, но также и ключевая функция предотвращения загрязнения. Все расходомерные трубки циркуляционного нагревателя CAST-X также могут работать при высоких рабочих давлениях, что часто актуально для систем газового отопления.Циркуляционные нагреватели CAST-X широко используются на развивающемся рынке природного газа, во многих областях промышленного нагрева газа и в криогенных системах с переходом фазы из жидкости в газ: все эти процессы требуют высокого давления. К распространенным жидкостным приложениям, подходящим для CAST-X, относятся нагревательный гликоль, деионизированная вода, различные нефтехимические продукты и растворители для полупроводниковой промышленности. Компания Cast Aluminium Solutions даже производит вариант CAST-X, называемый универсальным нагревателем растворителей, который специально разработан для нагрева растворителей с низкой температурой вспышки.Чтобы обеспечить безопасный нагрев горючих сред, почти все циркуляционные нагреватели CAST-X доступны с взрывозащищенными электрическими корпусами (NEMA 7 или ATEX), а также с водонепроницаемыми (NEMA 4) и универсальными корпусами (NEMA 1).

Мы обслуживаем множество промышленных и коммерческих секторов, причем нашими основными клиентами являются сектор полупроводников и обработки пластин, нефтегазовая промышленность, промышленность, связанная с оборудованием для общественного питания, промышленный газ и различные рынки промышленной химии.Циркуляционные нагреватели и встроенные нагреватели CAS, изготовленные по индивидуальному заказу, также хорошо подходят для чистки ковров, устройств для мытья деталей, полиграфической и конвертерной промышленности, а также для ряда аэрокосмических и оборонных приложений. Другие рынки, такие как рынок медицинского оборудования и полупроводниковый сектор, полагаются на команду разработки новых продуктов CAS, которая разрабатывает индивидуальные продукты в соответствии с их потребностями.

Cast Aluminium Solutions обслуживает OEM-производителей и конечных пользователей из нашей штаб-квартиры недалеко от Чикаго и через сеть инженеров-разработчиков, расположенных в Северной Америке, Европе и Азии.Для получения дополнительной информации о решениях для литья алюминия (CAS), пожалуйста, свяжитесь с нами по электронной почте [email protected] или по телефону 630-879-2696.