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摘要：建筑外立面是建筑设计中的重要组成部分，起到美化建筑、保护墙体、调节室内空间舒适性的作用。为此，进行建筑外立面设计中金属材料的应用研究。该研究分为三部分：第一部分，建筑外立面设计中金属材料选用要求分析，包括温度要求、温度要求、空气质量要求；第二部分，研究金属材料在建筑外立面设计中的应用策略，包括金属材料的类型与性能分析，以及应用方式选择等两个方面；第三部分，仿真测试，证明建筑外立面设计中金属材料的应用效果。
关键词：建筑外立面；金属材料；螺纹连接
建筑外立面是建筑与外部空间直接接触的表面部分，是建筑外观的一部分，不仅起到美观的作用，更重要是能够提升建筑内部空间的舒适性，不受外界气候的干扰。在现代建筑外立面设计中，金属材料的使用必不可少，根据建筑立面不同的设计要求，选用的金属材料也不同[1]。基于上述背景，进行建筑外立面设计中金属材料的应用研究，为金属材料的选择提供参考和建议。
1建筑外立面设计中金属材料选用要求
建筑外立面往往是人们对建筑产生第一印象的直接原因，相当于人的“外貌”，因此在很多著名建筑设计中，外立面设计都非常具有特色，给人们留下了深刻的印象。在建筑外立面设计中，金属材料的使用必不可少。不同的金属材料具有不同的特殊性质，其良好的延展性和柔韧性能够很好依据建筑外表面曲线进行随意的弯曲或者扭转，极大地美化了建筑的外观，更为重要的是，金属材料的使用，能够极大保护墙体不受损害，提高墙体的耐久性和使用寿命[2]。此外，不同类型的金属材料，可以满足不同建筑外立面设计要求，调节室内舒适度。下面针对建筑外立面设计要求进行具体分析。（1）温度要求建筑外立面设计要求第一个要求，也是最重要的一个要求，就是金属材料的使用能够有效调节建筑室内的温度。我国国土面积广阔，跨越多个温度带，以及地理环境的影响，我国存在多个不同的气候区，而不同的气候区，温度存在巨大的差异，因此要想保证室内温度适宜，就要建筑外立面具有一定的热阻值和蓄热能力，即夏季要尽可能隔绝紫外线和热量的侵袭，而冬季要尽可能地抵挡严寒的侵入，保证室内热量不外泄。温度要求是人们生活舒适度的基本要求，也是建筑外立面设计中需要第一个考虑的要点和重点。（2）承重要求建筑安全性是建筑外立面设计要求的第二个要求。在很多地质活动区域，对建筑的牢固程度、稳定性有着极高的要求，因为这直接关系到建筑整体结构是否安全，是否能够承受来自侧向力的压力以及建筑上部的摇摆压力[3]。基于此，在建筑外立面设计中，金属材料的使用能够有效帮助建筑分担一部分压力，保证墙体结构的稳定性和牢固程度。（3）空气质量要求由于现代建筑密集度高，建筑内部空间较小，室内空气质量普遍不高，因此为保证室内空气能够畅通，主要有两种方法进行解决：一是通过室内安装的空气调节系统来完成；二是依靠建筑本身的设计来实现自然通风。前者效率较高，但是能耗较高，而后者能耗低，且经济环保。因此，在建筑外立面设计中，金属材料的选择要尽可能满足室内通风的要求。
2金属材料在建筑外立面设计中应用策略
2.1金属材料类型与性能分析
金属材料的类型不同，对建筑外立面所起到的作用也不同。金属材料类型主要包括纯金属板材、穿孔金属板材、网状金属板材等三类。具体特点和功能如下：（1）纯金属板材纯金属板材是一种表面为无漏洞的实心板材，主要有三种类型，即耐候钢板、压花金属薄板和带肋金属板，具体如下图1~图3所示。这三种类型的纯金属板材都具有良好的耐候性，与建筑外立面结合，主要起到保护墙体，防止墙体变形，提高建筑外墙稳定性和牢固性的作用。这三种板材虽然所起到的作用大致相同，但是仍具有细微差别。耐候钢板就是一块平滑的钢板，质地坚硬，价格低廉，用于建筑外墙加固。压花金属薄板是一种带有几何形状或者花纹图案的板材，因为厚度较薄，所起到的加固作用较弱，但是具有一定的美观作用。带肋金属板是一种带有条形或者菱形凸起的实体板材，具有良好受力性能，因此具备其他板材不具有自承重能力，主要用在建筑外墙承重力较大部分。（2）穿孔金属板材穿孔金属板材是一种表面均匀分布孔洞的镂空式金属材料。这种材料的特点具很好的透光性，且质量也相对较好。穿孔金属板材的孔洞大小可以根据所需要的尺寸进行定制，直径一般在1~5000mm之间，孔洞的形式可以分别为圆孔、方孔、条形孔、鱼鳞孔等规则形状，还可以是拉伸异形孔等不规则形状。孔的形状可以根据建筑透光、遮阳、通风的需要自由选择。穿孔金属板材因为加工难度低，所需要的材料质量也不高，因此价格较为低廉，是很多商业建筑以及居民建筑常用的外墙立面常用的表皮材料。（3）金属网状板材金属网状板材是一种由金属线材、丝材编制而成的一种网状金属材料，这种板材可透光性和可透气性是最强的，一般用在公共建筑、商业建筑、厂房、车库等建筑外立面墙的设计中。金属网状板材类型主要分为三种类型，包括编织型、拉伸型和焊接型。其中，编织型是三种类型中常见的一种，主要通过自动化机器将金属线材、丝材编编织成一张网状结构，这种结构可塑性强、可以根据建筑外立面形状而改变附着形态。拉伸型是一种通过切割机器将一整块金属板材进行切割，然后对其进行拉伸，使之出现一种网状结构。这种类型由于是一整块金属板材拉伸而成，因此强度较高，不易断裂；焊接型则是通过焊接的手段将金属线材、丝材焊接在一起，构成网状结构。这种结构具有良好的柔韧性，质地也较轻，但是易断裂，尤其是安装在建筑外立面曲面墙上的时候。
2.2金属材料在建筑外立面设计中应用方式
金属材料在建筑外立面设计中应用方式主要分为四种，具体如下：（1）焊接。焊接是金属材料与建筑外立面连接的一种常见的方式，包括烙焊、压焊和钎焊等三种。这种连接方式能很好将金属材料固定在建筑外立面，但是这种方式只适合建筑外立面同样也是金属材料才能实现，且连接过程中，要注意焊接时产生的高温引起的形变。（2）铆接。铆接，是通过铆钉进行金属材料与建筑外立面连接。这种连接方式优势在于成本较低，但是不易拆卸，且连接处的牢固程度不高。（3）黏接。黏接是一种通过胶黏剂将金属材料应用在建筑外立面上的一种方法。这种应用方式适应性较广，可以应用在不同材料和建筑外立面之间的连接。（4）螺纹连接。通过螺纹和螺母的组成将属材料与建筑外立面连接在一起，具有结构简单、连接可靠、拆卸方便的优点。
3建筑外立面设计中金属材料的应用效果分析
为验证金属材料在建筑外立面设计中应用效果，进行仿真试验测试，测试过程主要是将不同的金属材料应用到建筑外立面后，测试其室内温度变化情况、室内采光情况、室内空气质量状况以及墙体承重能力等。测试结果如下表1所示。从表1中可以看出，金属材料在建筑外立面设计中的应用都具有一定的效果，都要好于简易建筑外立面，其中纯金属板材+建筑外立面增强墙体承重能力方面最优；穿孔金属板材+建筑外立面在调节室内温度方面最优；金属网状板材+建筑外立面则在调节室内采光面积和室内空气质量方面最优。
4结语
综上所述，为满足各种生产生活的需要，建筑的建造数量和建造规模逐渐增多。随着建筑的升级，建筑外立面设计也逐渐发生变化，各种金属材料逐渐应用其中，提高的建筑的性能指标，但是由于金属材料类型和功能众多，如何进行最优选择成为困难。为此，本文进行建筑外立面设计中金属材料的应用研究，分析不同金属材料类型和功能，并对应用方式进行了介绍。最后通过仿真实验，验证了金属材料的作用，达到了本文的研究目的。
参考文献：
[1]金晶雪.浅析建筑立面设计及控制要点——以上海漕河泾现代服务业集聚区工程项目为例[J].工程与建设,2020,34(3):469-474.
[2]徐淼.金属材料家居产品的\”软设计\”在现代设计中的研究与应用[J].西部皮革,2019,41(6):15.
[3]谭启忠,叶道珉,倪晓梅.高层建筑外墙金属材料的应用与发展研究[J].轻合金加工技术,2020,48(7):74.
作者:徐艳丽 单位:广东省建筑设计研究院有限公司
