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坚美成为广东铝型材行业
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铝型材壁厚标准对照与质量控制

  编著:广东坚美铝型材厂有限公司总工室
   
  【摘要】铝合金建筑型材壁厚是影响建筑工程质量的重要质量指标,同时又是关系建筑工程造价的经济指标,本文通过对国家标准、行业标准、地方性法律法规中关 于壁厚检测标准进行对照,帮助生产企业提高对国家标准、行业标准和地方性法律法规中关于铝合金型材壁厚规定的理解,探讨在铝型材生产中合理控制铝合金建筑 型材壁厚,提高建筑工程质量,降低建筑工程成本,对于铝合金建筑型材生产企业有着重要意义。
   
  【主题词】最小实测壁厚 受力杆件 允许偏差
   
  1 概述
  铝合金建筑型材作为建筑工程的一种重要原材料,在国民经济体系中起着基础性的作用,由于汽车和房地产两大产业的拉动,中国铝合金建筑型材产量持续走高,从 1990年产量仅为39万吨,到2002年跃升为274万吨,年增长率为17%,大大高于同期国内GDP增长速度。中国有色金属加工协会预测,中国铝材的 消费高峰将于2005年后到来,2022年达到最高峰,年需求量超过1000万吨,但目前,国内氧化铝产业受到企业规模小且布局分散、高品位铝土矿资源受 先天不足等“软肋”制肘,中国国内氧化铝供应短缺预计将持续到2006年年底,在通过计算确保工程质量的前提下合理控制铝型材壁厚,对于降低铝资源消耗和 建筑工程成本,提高铝型材的市场竞争力有着重要意义。
    铝合金建筑型材壁厚是影响建筑工程质量的重要质量指标,同时又是关系建筑工程造价的经济指标。一方面,部分铝型材厂急功近利,生产薄壁型材,扰乱市场,为 建筑工程留下质量和安全隐患,为便于市场监督抽查,抑制市场上装饰装修行业用门、窗、幕墙型材的薄壁现象,保障消费者权益,GB/T5237-2000 《铝合金建筑型材》对门窗、幕墙用受力杆件型材的最小实测壁厚进行规定。另一方面,工程设计单位依据型材的使用条件通过计算选定的壁厚,部分数据与 GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》规定有差别。如何充分理解国家标准、行业标准和地方性法律法规中关于铝合金型材壁厚规定,生产中合理控制铝 合金建筑型材壁厚,是铝合金建筑型材生产企业必须面对的重要课题。
   
  2 GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》相关规定
  笔者曾经与多家铝型材生产厂家技术人员探讨过GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》中关于壁厚的规定,发现有相当一部分厂家忽视或未充分理解5.4.1.4条款中关于壁厚均衡性的规定。
   GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》5.4.1.4条款规定“横截面中壁厚名义尺寸及允许偏差相同的各个面的壁厚差应不大于相应的壁厚公差之 半”,此条款适用的条件是“横截面中壁厚名义尺寸及允许偏差相同”,在此条件下,最大实测壁厚与最小实测壁厚之差,应小于或等于该名义尺寸的公差之半,公 差就是正偏差和负偏差的绝对值之和,该条款可理解为:
   最大实测壁厚-最小实测壁厚≤(∣正偏差∣+∣负偏差∣)/2
  在铝型材挤压实际生产过程中,由于受到模具、挤压设备、生产工艺波动影响,易出现型材挤压流出速度不均衡,壁厚出现偏差,特别是空心型材易出现偏壁现象,需加强现场质量控制,
  为确保建筑工程质量和安全,GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》规定,“型材作为受力杆件时,其型材壁厚应根据使用条件,通过计算选定。但门、 窗用受力杆件型材的最小实测壁厚应≥1.2㎜,幕墙用受力杆件型材的最小实测壁厚应≥3.0㎜”。即在工程设计时,首先要通过计算型材在不同使用场合所需 传递力的大小,来确定不同场合下型材所需的最小壁厚。然后应在产品设计时明确识别受力杆件和非受力杆件,标准注1中指出“ 所谓受力杆件是指门、窗结构计算中的杆件,及幕墙的立柱和横梁受力杆件”。
  为尽量减少标准滞后性的影响,标准注2中明确规定:“当本标准规定的‘最小实测壁厚’与有关铝门、窗、幕墙国家标准的最新规定不一致时,应执行该门、窗、 幕墙国家标准的最新规定。” 2003年9月1日开始实施的GB/T8479-2003《铝合金窗》,5.1条款规定“铝合金窗受力构件应经试验或计算确定。未经表面处理的型材最小实 测壁厚应≥1.4㎜”。 2003年9月1日开始实施的GB/T8478-2003《铝合金门》,5.1条款规定“铝合金门受力构件应经试验或计算确定。未经表面处理的型材最小实 测壁厚应≥2.0㎜”。
  因此,工程建筑用外窗主要受力杆件最小实测壁厚应≥1.4㎜,工程建筑用外门型材最小实测壁厚≥2.0㎜。通常,铝型材生产企业现场质量检验使用的外径千 分尺通常精确到0.01㎜,当现场检测最小实测壁厚为1.35㎜,依据GB/T8170《数值修约规则》3.3条款规定:“拟舍弃数值的最左一位数字为 5,而右面无数字或皆为0时,若所保留的末位数字为奇数(1,3,5,7,9)则进一,为偶数(2,4,6,8,0)则舍弃。”修约为1.4㎜,符合相应 标准规定。
   
  3 JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》相关规定
  为使玻璃幕墙工程做到安全适用、技术先进、经济合理,中华人民共和国建设部于2003年11月14日发布行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》,规范玻璃幕墙工程的材料、设计、制作、安装施工及验收。
  玻璃幕墙的抗风压性能根据现行国家标准GB/T15227《建筑幕墙风压变形性能检测方法》所规定的方法确定。幕墙的抗风压性能是指幕墙在与其相垂直的风 荷载作用下,保持正常使用功能、不发生任何损坏的能力。幕墙抗风压性能的定级值是对应主要受力杆件或支承结构的相对挠度值达到规定值时的瞬时风压,即3秒 钟瞬时风压。幕墙的抗风压性能应大于其所承受的风荷载标准值。
  通常横梁跨度较小,相应的应力也较小,建设部规定:横梁截面主要受力部位的厚度,应符合“当横梁跨度不大于1.2m时,铝合金型材截面主要受力部位的厚度 不应小于2.0mm;当横梁跨度大于1.2m时,其截面主要受力部位的厚度不应小于2.5mm”。为了保持直接受力螺丝连接的可靠性,防止自攻螺钉拉脱, 受力连接时,在采用螺丝直接连接的局部,“其局部截面厚度不应小于螺钉的公称直径”。
  立柱截面主要受力部位的厚度,应符合“铝型材截面开口部位的厚度不应小于3.0mm,闭口部位的厚度不应小于2.5mm;型材孔壁与螺钉之间直接采用螺纹 受力连接时,其局部厚度尚不应小于螺钉的公称直径”。立柱截面主要受力部位的厚度的最小值,主要是参照国家标准《铝合金建筑型材》GB/T5237中关于 幕墙用型材最小厚度为3.0mm的规定,对于闭口箱形截面,由于有较好的抵抗局部失稳的性能,可以采用较小的壁厚,因此允许采用最小壁厚为2.5mm的型 材。
  在实际生产中,经常出现工程设计单位依据JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》相关规定,计算选定的铝合金型材壁厚没有达到 GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》规定,造成生产厂家按顾客设计图纸生产产品,却不符合国家标准。因为标准条款冲突或不适宜,造成铝型材生产 厂家、工程设计单位和顾客的困惑。同时,因为标准对壁厚的硬性规定,造成相当部分铝资源的浪费。
   
  4 DBJ 15-30-2002《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》相关规定
  为满足建筑工程的需要,使铝合金门窗的性能符合建筑功能的要求,保证铝合金门窗工程的质量,针对广东省的气候特点和工程建设的实际情况,广东省建设厅于 2002年10月18日颁布广东省地方标准DBJ 15-30-2002《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》,用于规范广东省范围内的工业与民用建筑铝合金门窗工程的设计、施工及验收。
  强制性条款3.2.2规定,“铝门窗主型材壁厚应经计算或试验确定,其中门型材截面主要受力部位最小实测壁厚应不小于2.0㎜,窗型材截面主要受力部位最小实测壁厚应不小于1.4㎜”。
  对铝合金型材生产企业而言,铝合金门窗是其下游产品,下一过程就是顾客,工程设计、施工及验收规范是顾客的基本要求,是铝合金型材应用于门窗生产的先决条件。
  所以在铝合金门窗型材的设计、生产、质量检验中,需明确识别出主型材及截面主要受力构件。所谓主要受力构件,指门窗立面内承受并传递门窗自身重力及水平风 荷载等作用力的中横框、中竖框、扇梃等主型材,以及组合门窗拼樘框型材。所谓型材截面主要受力部位,指门窗主型材横截面中,承受垂直和水平方向荷载作用力 的腹板、翼缘或固定其它构件的连接受力部分等主要部位。
  明确识别出主型材及截面主要受力构件,在设计、生产中进行有针对性的质量控制,既确保产品符合《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》相关规定,又能合理控制生产成本和顾客工程制造成本。
   
  5 标准关于铝型材壁厚的硬性规定不恰当之处
  (1)质量定义角度
   ISO9000:2000《质量管理体系 基础和术语》规定,“质量”的定义是“一组固有特性满足要求的程度”,“特性”是“可区分的特征”, “要求”是“明示的、通常隐含的或必须履行的需求或期望”,铝型材壁厚是质量特征的一个重要指标,“要求”主要体现在顾客要求、工程设计需要。对顾客而 言,壁厚大于1.4mm并不代表满足要求,在满足工程设计需要的前提下,壁厚尽量小,才是好的质量。对于工程设计而言,安全因素与铝型材横截面结构、门窗 (幕墙)结构、横梁跨度、玻璃面积有关,铝型材壁厚要求应根据使用位置和使用状态变化而变化,铝型材壁厚大于1.4mm不一定满足安全需要,小于 1.4mm在相当部分工程中同样可以满足安全需要。通过工程使用状态计算铝型材壁厚才是最科学的方法。
  (2)能源角度
  目前,中国的GDP占世界GPD总量的1/30,但消耗的钢铁占世界总量的1/4,铝锭占1/4,煤炭占1/3,水泥占1/2,中国目前高速发展的经济是以大量消耗能源为基础的。
  硬性规定铝型材壁厚,提高了部分工程的最低铝材消耗量,在某种程度起到浪费能源的推波助澜作用。
  因此,标准硬性规定铝型材壁厚,既不符合能源节约,又无法保障顾客利益,无法满足工程设计需要,无法协调生产企业质量控制与市场需求的矛盾,从市场经济角度看,是不科学的。
   
   6 结束语
  (1)型材作为受力杆件时,其型材壁厚应根据使用条件,通过计算选定。铝合金门窗受力构件应经试验或计算确定。
  (2)生产企业在设计时应明确识别主型材及截面主要受力构件,生产中有针对性地进行质量控制铝型材壁厚。
  (3)充分理解国家标准、行业标准、地方标准及相应法律法规关于控制铝型材壁厚的规定,既确保产品质量符合相关规定,又能合理控制建筑工程制造成本。
   
   
   参 考 文 献
  【1】左宏卿、陈世昌、卢继延等,GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》,国家质量技术监督局,中国标准出版社出版,2000.12
  【2】黄小坤、赵西安、姜清海等,JGJ102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》,中华人民共和国建设部,中国建筑工业出版社,2003.11
  【3】杨仕超、石民祥、谭国湘、张根祥,DBJ 15-30-2002《铝合金门窗工程设计、施工及验收规范》,广东省建设厅,2002.10
  【4】葛立新、王国军、李瑞山,GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》实施指南,2002
  【5】葛立新,GB/T5237-2000《铝合金建筑型材》标准综述,《质量技术监督》,2000.3
  【6】刘达民、石民祥、卢继延等,GB/T8479-2003《铝合金窗》,国家质量监督检验检疫总局,2003.9
  【7】刘达民、石民祥、卢继延等,GB/T8478-2003《铝合金门》,国家质量监督检验检疫总局,2003.9