鋁型材壁厚標準對照與質量控制

　　編著：廣東堅美鋁型材廠有限公司總工室
   
　　【摘要】鋁合金建筑型材壁厚是影響建筑工程質量的重要質量指標，同時又是關系建筑工程造價的經濟指標，本文通過對國家標準、行業標準、地方性法律法規中關 于壁厚檢測標準進行對照，幫助生產企業提高對國家標準、行業標準和地方性法律法規中關于鋁合金型材壁厚規定的理解，探討在鋁型材生產中合理控制鋁合金建筑 型材壁厚，提高建筑工程質量，降低建筑工程成本，對于鋁合金建筑型材生產企業有著重要意義。
   
　　【主題詞】最小實測壁厚 受力桿件 允許偏差
   
　　1 概述
　　鋁合金建筑型材作為建筑工程的一種重要原材料，在國民經濟體系中起著基礎性的作用，由于汽車和房地產兩大產業的拉動，中國鋁合金建筑型材產量持續走高，從 1990年產量僅為39萬噸，到2002年躍升為274萬噸，年增長率為17%，大大高于同期國內GDP增長速度。中國有色金屬加工協會預測，中國鋁材的 消費高峰將于2005年后到來，2022年達到最高峰，年需求量超過1000萬噸，但目前，國內氧化鋁產業受到企業規模小且布局分散、高品位鋁土礦資源受 先天不足等“軟肋”制肘，中國國內氧化鋁供應短缺預計將持續到2006年年底，在通過計算確保工程質量的前提下合理控制鋁型材壁厚，對于降低鋁資源消耗和 建筑工程成本，提高鋁型材的市場競爭力有著重要意義。
    鋁合金建筑型材壁厚是影響建筑工程質量的重要質量指標，同時又是關系建筑工程造價的經濟指標。一方面，部分鋁型材廠急功近利，生產薄壁型材，擾亂市場，為 建筑工程留下質量和安全隱患，為便于市場監督抽查，抑制市場上裝飾裝修行業用門、窗、幕墻型材的薄壁現象，保障消費者權益，GB/T5237-2000 《鋁合金建筑型材》對門窗、幕墻用受力桿件型材的最小實測壁厚進行規定。另一方面，工程設計單位依據型材的使用條件通過計算選定的壁厚，部分數據與 GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》規定有差別。如何充分理解國家標準、行業標準和地方性法律法規中關于鋁合金型材壁厚規定，生產中合理控制鋁 合金建筑型材壁厚，是鋁合金建筑型材生產企業必須面對的重要課題。
   
　　2 GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》相關規定
　　筆者曾經與多家鋁型材生產廠家技術人員探討過GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》中關于壁厚的規定，發現有相當一部分廠家忽視或未充分理解5.4.1.4條款中關于壁厚均衡性的規定。
　　 GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》5.4.1.4條款規定“橫截面中壁厚名義尺寸及允許偏差相同的各個面的壁厚差應不大于相應的壁厚公差之 半”，此條款適用的條件是“橫截面中壁厚名義尺寸及允許偏差相同”，在此條件下，最大實測壁厚與最小實測壁厚之差，應小于或等于該名義尺寸的公差之半，公 差就是正偏差和負偏差的絕對值之和，該條款可理解為：
　　 最大實測壁厚-最小實測壁厚≤(∣正偏差∣+∣負偏差∣)/2
　　在鋁型材擠壓實際生產過程中，由于受到模具、擠壓設備、生產工藝波動影響，易出現型材擠壓流出速度不均衡，壁厚出現偏差，特別是空心型材易出現偏壁現象，需加強現場質量控制，
　　為確保建筑工程質量和安全，GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》規定，“型材作為受力桿件時，其型材壁厚應根據使用條件，通過計算選定。但門、 窗用受力桿件型材的最小實測壁厚應≥1.2㎜,幕墻用受力桿件型材的最小實測壁厚應≥3.0㎜”。即在工程設計時，首先要通過計算型材在不同使用場合所需 傳遞力的大小，來確定不同場合下型材所需的最小壁厚。然后應在產品設計時明確識別受力桿件和非受力桿件，標準注1中指出“ 所謂受力桿件是指門、窗結構計算中的桿件，及幕墻的立柱和橫梁受力桿件”。
　　為盡量減少標準滯后性的影響，標準注2中明確規定：“當本標準規定的‘最小實測壁厚’與有關鋁門、窗、幕墻國家標準的最新規定不一致時，應執行該門、窗、 幕墻國家標準的最新規定。” 2003年9月1日開始實施的GB/T8479-2003《鋁合金窗》，5.1條款規定“鋁合金窗受力構件應經試驗或計算確定。未經表面處理的型材最小實 測壁厚應≥1.4㎜”。 2003年9月1日開始實施的GB/T8478-2003《鋁合金門》，5.1條款規定“鋁合金門受力構件應經試驗或計算確定。未經表面處理的型材最小實 測壁厚應≥2.0㎜”。
　　因此，工程建筑用外窗主要受力桿件最小實測壁厚應≥1.4㎜，工程建筑用外門型材最小實測壁厚≥2.0㎜。通常，鋁型材生產企業現場質量檢驗使用的外徑千 分尺通常精確到0.01㎜,當現場檢測最小實測壁厚為1.35㎜,依據GB/T8170《數值修約規則》3.3條款規定：“擬舍棄數值的最左一位數字為 5，而右面無數字或皆為0時，若所保留的末位數字為奇數（1，3，5，7，9）則進一，為偶數（2，4，6，8，0）則舍棄。”修約為1.4㎜，符合相應 標準規定。
   
　　3 JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》相關規定
　　為使玻璃幕墻工程做到安全適用、技術先進、經濟合理，中華人民共和國建設部于2003年11月14日發布行業標準《玻璃幕墻工程技術規范》，規范玻璃幕墻工程的材料、設計、制作、安裝施工及驗收。
　　玻璃幕墻的抗風壓性能根據現行國家標準GB/T15227《建筑幕墻風壓變形性能檢測方法》所規定的方法確定。幕墻的抗風壓性能是指幕墻在與其相垂直的風 荷載作用下，保持正常使用功能、不發生任何損壞的能力。幕墻抗風壓性能的定級值是對應主要受力桿件或支承結構的相對撓度值達到規定值時的瞬時風壓，即3秒 鐘瞬時風壓。幕墻的抗風壓性能應大于其所承受的風荷載標準值。
　　通常橫梁跨度較小，相應的應力也較小，建設部規定：橫梁截面主要受力部位的厚度，應符合“當橫梁跨度不大于1.2m時，鋁合金型材截面主要受力部位的厚度 不應小于2.0mm；當橫梁跨度大于1.2m時，其截面主要受力部位的厚度不應小于2.5mm”。為了保持直接受力螺絲連接的可靠性，防止自攻螺釘拉脫， 受力連接時，在采用螺絲直接連接的局部，“其局部截面厚度不應小于螺釘的公稱直徑”。
　　立柱截面主要受力部位的厚度，應符合“鋁型材截面開口部位的厚度不應小于3.0mm，閉口部位的厚度不應小于2.5mm；型材孔壁與螺釘之間直接采用螺紋 受力連接時，其局部厚度尚不應小于螺釘的公稱直徑”。立柱截面主要受力部位的厚度的最小值，主要是參照國家標準《鋁合金建筑型材》GB/T5237中關于 幕墻用型材最小厚度為3.0mm的規定，對于閉口箱形截面，由于有較好的抵抗局部失穩的性能，可以采用較小的壁厚，因此允許采用最小壁厚為2.5mm的型 材。
　　在實際生產中，經常出現工程設計單位依據JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》相關規定，計算選定的鋁合金型材壁厚沒有達到 GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》規定，造成生產廠家按顧客設計圖紙生產產品，卻不符合國家標準。因為標準條款沖突或不適宜，造成鋁型材生產 廠家、工程設計單位和顧客的困惑。同時，因為標準對壁厚的硬性規定，造成相當部分鋁資源的浪費。
   
　　4 DBJ 15-30-2002《鋁合金門窗工程設計、施工及驗收規范》相關規定
　　為滿足建筑工程的需要，使鋁合金門窗的性能符合建筑功能的要求，保證鋁合金門窗工程的質量，針對廣東省的氣候特點和工程建設的實際情況，廣東省建設廳于 2002年10月18日頒布廣東省地方標準DBJ 15-30-2002《鋁合金門窗工程設計、施工及驗收規范》，用于規范廣東省范圍內的工業與民用建筑鋁合金門窗工程的設計、施工及驗收。
　　強制性條款3.2.2規定，“鋁門窗主型材壁厚應經計算或試驗確定，其中門型材截面主要受力部位最小實測壁厚應不小于2.0㎜，窗型材截面主要受力部位最小實測壁厚應不小于1.4㎜”。
　　對鋁合金型材生產企業而言，鋁合金門窗是其下游產品，下一過程就是顧客，工程設計、施工及驗收規范是顧客的基本要求,是鋁合金型材應用于門窗生產的先決條件。
　　所以在鋁合金門窗型材的設計、生產、質量檢驗中，需明確識別出主型材及截面主要受力構件。所謂主要受力構件，指門窗立面內承受并傳遞門窗自身重力及水平風 荷載等作用力的中橫框、中豎框、扇梃等主型材，以及組合門窗拼樘框型材。所謂型材截面主要受力部位，指門窗主型材橫截面中，承受垂直和水平方向荷載作用力 的腹板、翼緣或固定其它構件的連接受力部分等主要部位。
　　明確識別出主型材及截面主要受力構件，在設計、生產中進行有針對性的質量控制，既確保產品符合《鋁合金門窗工程設計、施工及驗收規范》相關規定，又能合理控制生產成本和顧客工程制造成本。
   
　　5 標準關于鋁型材壁厚的硬性規定不恰當之處
　　（1）質量定義角度
　　 ISO9000：2000《質量管理體系 基礎和術語》規定，“質量”的定義是“一組固有特性滿足要求的程度”，“特性”是“可區分的特征”， “要求”是“明示的、通常隱含的或必須履行的需求或期望”，鋁型材壁厚是質量特征的一個重要指標，“要求”主要體現在顧客要求、工程設計需要。對顧客而 言，壁厚大于1.4mm并不代表滿足要求，在滿足工程設計需要的前提下，壁厚盡量小，才是好的質量。對于工程設計而言，安全因素與鋁型材橫截面結構、門窗 （幕墻）結構、橫梁跨度、玻璃面積有關，鋁型材壁厚要求應根據使用位置和使用狀態變化而變化，鋁型材壁厚大于1.4mm不一定滿足安全需要，小于 1.4mm在相當部分工程中同樣可以滿足安全需要。通過工程使用狀態計算鋁型材壁厚才是最科學的方法。
　　（2）能源角度
　　目前，中國的GDP占世界GPD總量的1/30，但消耗的鋼鐵占世界總量的1/4，鋁錠占1/4，煤炭占1/3，水泥占1/2，中國目前高速發展的經濟是以大量消耗能源為基礎的。
　　硬性規定鋁型材壁厚，提高了部分工程的最低鋁材消耗量，在某種程度起到浪費能源的推波助瀾作用。
　　因此，標準硬性規定鋁型材壁厚，既不符合能源節約，又無法保障顧客利益，無法滿足工程設計需要，無法協調生產企業質量控制與市場需求的矛盾，從市場經濟角度看，是不科學的。
   
　　 6 結束語
　　（1）型材作為受力桿件時，其型材壁厚應根據使用條件，通過計算選定。鋁合金門窗受力構件應經試驗或計算確定。
　　（2）生產企業在設計時應明確識別主型材及截面主要受力構件，生產中有針對性地進行質量控制鋁型材壁厚。
　　（3）充分理解國家標準、行業標準、地方標準及相應法律法規關于控制鋁型材壁厚的規定，既確保產品質量符合相關規定，又能合理控制建筑工程制造成本。
   
   
　　 參 考 文 獻
　　【1】左宏卿、陳世昌、盧繼延等，GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》，國家質量技術監督局，中國標準出版社出版，2000.12
　　【2】黃小坤、趙西安、姜清海等，JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術規范》，中華人民共和國建設部，中國建筑工業出版社，2003.11
　　【3】楊仕超、石民祥、譚國湘、張根祥，DBJ 15-30-2002《鋁合金門窗工程設計、施工及驗收規范》，廣東省建設廳，2002.10
　　【4】葛立新、王國軍、李瑞山，GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》實施指南，2002
　　【5】葛立新，GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》標準綜述，《質量技術監督》，2000.3
　　【6】劉達民、石民祥、盧繼延等，GB/T8479-2003《鋁合金窗》，國家質量監督檢驗檢疫總局，2003.9
　　【7】劉達民、石民祥、盧繼延等，GB/T8478-2003《鋁合金門》，國家質量監督檢驗檢疫總局，2003.9