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摘要：建筑外立面是建筑設計中的重要組成部分，起到美化建筑、保護墻體、調節室內空間舒適性的作用。為此，進行建筑外立面設計中金屬材料的應用研究。該研究分為三部分：第一部分，建筑外立面設計中金屬材料選用要求分析，包括溫度要求、溫度要求、空氣質量要求；第二部分，研究金屬材料在建筑外立面設計中的應用策略，包括金屬材料的類型與性能分析，以及應用方式選擇等兩個方面；第三部分，仿真測試，證明建筑外立面設計中金屬材料的應用效果。
關鍵詞：建筑外立面；金屬材料；螺紋連接
建筑外立面是建筑與外部空間直接接觸的表面部分，是建筑外觀的一部分，不僅起到美觀的作用，更重要是能夠提升建筑內部空間的舒適性，不受外界氣候的干擾。在現代建筑外立面設計中，金屬材料的使用必不可少，根據建筑立面不同的設計要求，選用的金屬材料也不同[1]。基于上述背景，進行建筑外立面設計中金屬材料的應用研究，為金屬材料的選擇提供參考和建議。
1建筑外立面設計中金屬材料選用要求
建筑外立面往往是人們對建筑產生第一印象的直接原因，相當于人的“外貌”，因此在很多著名建筑設計中，外立面設計都非常具有特色，給人們留下了深刻的印象。在建筑外立面設計中，金屬材料的使用必不可少。不同的金屬材料具有不同的特殊性質，其良好的延展性和柔韌性能夠很好依據建筑外表面曲線進行隨意的彎曲或者扭轉，極大地美化了建筑的外觀，更為重要的是，金屬材料的使用，能夠極大保護墻體不受損害，提高墻體的耐久性和使用壽命[2]。此外，不同類型的金屬材料，可以滿足不同建筑外立面設計要求，調節室內舒適度。下面針對建筑外立面設計要求進行具體分析。（1）溫度要求建筑外立面設計要求第一個要求，也是最重要的一個要求，就是金屬材料的使用能夠有效調節建筑室內的溫度。我國國土面積廣闊，跨越多個溫度帶，以及地理環境的影響，我國存在多個不同的氣候區，而不同的氣候區，溫度存在巨大的差異，因此要想保證室內溫度適宜，就要建筑外立面具有一定的熱阻值和蓄熱能力，即夏季要盡可能隔絕紫外線和熱量的侵襲，而冬季要盡可能地抵擋嚴寒的侵入，保證室內熱量不外泄。溫度要求是人們生活舒適度的基本要求，也是建筑外立面設計中需要第一個考慮的要點和重點。（2）承重要求建筑安全性是建筑外立面設計要求的第二個要求。在很多地質活動區域，對建筑的牢固程度、穩定性有著極高的要求，因為這直接關系到建筑整體結構是否安全，是否能夠承受來自側向力的壓力以及建筑上部的搖擺壓力[3]?；诖?，在建筑外立面設計中，金屬材料的使用能夠有效幫助建筑分擔一部分壓力，保證墻體結構的穩定性和牢固程度。（3）空氣質量要求由于現代建筑密集度高，建筑內部空間較小，室內空氣質量普遍不高，因此為保證室內空氣能夠暢通，主要有兩種方法進行解決：一是通過室內安裝的空氣調節系統來完成；二是依靠建筑本身的設計來實現自然通風。前者效率較高，但是能耗較高，而后者能耗低，且經濟環保。因此，在建筑外立面設計中，金屬材料的選擇要盡可能滿足室內通風的要求。
2金屬材料在建筑外立面設計中應用策略
2.1金屬材料類型與性能分析
金屬材料的類型不同，對建筑外立面所起到的作用也不同。金屬材料類型主要包括純金屬板材、穿孔金屬板材、網狀金屬板材等三類。具體特點和功能如下：（1）純金屬板材純金屬板材是一種表面為無漏洞的實心板材，主要有三種類型，即耐候鋼板、壓花金屬薄板和帶肋金屬板，具體如下圖1~圖3所示。這三種類型的純金屬板材都具有良好的耐候性，與建筑外立面結合，主要起到保護墻體，防止墻體變形，提高建筑外墻穩定性和牢固性的作用。這三種板材雖然所起到的作用大致相同，但是仍具有細微差別。耐候鋼板就是一塊平滑的鋼板，質地堅硬，價格低廉，用于建筑外墻加固。壓花金屬薄板是一種帶有幾何形狀或者花紋圖案的板材，因為厚度較薄，所起到的加固作用較弱，但是具有一定的美觀作用。帶肋金屬板是一種帶有條形或者菱形凸起的實體板材，具有良好受力性能，因此具備其他板材不具有自承重能力，主要用在建筑外墻承重力較大部分。（2）穿孔金屬板材穿孔金屬板材是一種表面均勻分布孔洞的鏤空式金屬材料。這種材料的特點具很好的透光性，且質量也相對較好。穿孔金屬板材的孔洞大小可以根據所需要的尺寸進行定制，直徑一般在1~5000mm之間，孔洞的形式可以分別為圓孔、方孔、條形孔、魚鱗孔等規則形狀，還可以是拉伸異形孔等不規則形狀?？椎男螤羁梢愿鶕ㄖ腹狻⒄陉?、通風的需要自由選擇。穿孔金屬板材因為加工難度低，所需要的材料質量也不高，因此價格較為低廉，是很多商業建筑以及居民建筑常用的外墻立面常用的表皮材料。（3）金屬網狀板材金屬網狀板材是一種由金屬線材、絲材編制而成的一種網狀金屬材料，這種板材可透光性和可透氣性是最強的，一般用在公共建筑、商業建筑、廠房、車庫等建筑外立面墻的設計中。金屬網狀板材類型主要分為三種類型，包括編織型、拉伸型和焊接型。其中，編織型是三種類型中常見的一種，主要通過自動化機器將金屬線材、絲材編編織成一張網狀結構，這種結構可塑性強、可以根據建筑外立面形狀而改變附著形態。拉伸型是一種通過切割機器將一整塊金屬板材進行切割，然后對其進行拉伸，使之出現一種網狀結構。這種類型由于是一整塊金屬板材拉伸而成，因此強度較高，不易斷裂；焊接型則是通過焊接的手段將金屬線材、絲材焊接在一起，構成網狀結構。這種結構具有良好的柔韌性，質地也較輕，但是易斷裂，尤其是安裝在建筑外立面曲面墻上的時候。
2.2金屬材料在建筑外立面設計中應用方式
金屬材料在建筑外立面設計中應用方式主要分為四種，具體如下：（1）焊接。焊接是金屬材料與建筑外立面連接的一種常見的方式，包括烙焊、壓焊和釬焊等三種。這種連接方式能很好將金屬材料固定在建筑外立面，但是這種方式只適合建筑外立面同樣也是金屬材料才能實現，且連接過程中，要注意焊接時產生的高溫引起的形變。（2）鉚接。鉚接，是通過鉚釘進行金屬材料與建筑外立面連接。這種連接方式優勢在于成本較低，但是不易拆卸，且連接處的牢固程度不高。（3）黏接。黏接是一種通過膠黏劑將金屬材料應用在建筑外立面上的一種方法。這種應用方式適應性較廣，可以應用在不同材料和建筑外立面之間的連接。（4）螺紋連接。通過螺紋和螺母的組成將屬材料與建筑外立面連接在一起，具有結構簡單、連接可靠、拆卸方便的優點。
3建筑外立面設計中金屬材料的應用效果分析
為驗證金屬材料在建筑外立面設計中應用效果，進行仿真試驗測試，測試過程主要是將不同的金屬材料應用到建筑外立面后，測試其室內溫度變化情況、室內采光情況、室內空氣質量狀況以及墻體承重能力等。測試結果如下表1所示。從表1中可以看出，金屬材料在建筑外立面設計中的應用都具有一定的效果，都要好于簡易建筑外立面，其中純金屬板材+建筑外立面增強墻體承重能力方面最優；穿孔金屬板材+建筑外立面在調節室內溫度方面最優；金屬網狀板材+建筑外立面則在調節室內采光面積和室內空氣質量方面最優。
4結語
綜上所述，為滿足各種生產生活的需要，建筑的建造數量和建造規模逐漸增多。隨著建筑的升級，建筑外立面設計也逐漸發生變化，各種金屬材料逐漸應用其中，提高的建筑的性能指標，但是由于金屬材料類型和功能眾多，如何進行最優選擇成為困難。為此，本文進行建筑外立面設計中金屬材料的應用研究，分析不同金屬材料類型和功能，并對應用方式進行了介紹。最后通過仿真實驗，驗證了金屬材料的作用，達到了本文的研究目的。
參考文獻：
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[3]譚啟忠,葉道珉,倪曉梅.高層建筑外墻金屬材料的應用與發展研究[J].輕合金加工技術,2020,48(7):74.
作者:徐艷麗 單位:廣東省建筑設計研究院有限公司
