1、門窗（詞條“門窗”由行業大百科提供）、幕墻建筑鋁型材的質量
GB/T3190—2008《變形鋁及鋁合金化學成份》規定了變形鋁及鋁合金的化學成份。
變形鋁及鋁合金的化學成份應符合表1的規定。
鋁合金建筑型材是鋁合金玻璃幕墻的主材，目前使用的主要是30號鍛鋁(6061)和31號鍛鋁(6060、6061、6063、6063A)高溫擠壓成型、快速冷卻并人工時效(T5)[或經固溶熱處理(T6)]狀態的型材，經陽極氧化(著色)、或電泳涂漆、粉末噴涂、氟碳化（詞條“碳化”由行業大百科提供）噴涂（詞條“噴涂”由行業大百科提供）表面處理。
GB/T5337—2000對鋁合金建筑型材的質量作了規定。
1) 門窗、幕墻建筑鋁型材化學成份
國家標準《變形鋁及鋁合金化學成份》GB/T3190—2008的規定見表3-1 。(詳見附錄A)
表3-1
2) 化學成份是決定材料各項性能的關鍵因素。
為了獲得良好的擠壓性能、優質的表面處理性能、適宜的力學性能、滿意的表面質量和外觀裝飾效果，必須嚴格控制合金化學成份。
a) 6060鋁材材料性能：抗拉強度 σb (MPa)：≥470 條件屈服強度 σ0.2 (MPa)：≥420 伸長率 δ5 (%)：≥6
產品特點： 1.高強度可熱處理合金。 2.良好機械性能。 3.可使用性好。 4.易于加工，耐磨性好。 5.抗腐蝕性能、抗氧化好 主要用途：航空固定（詞條“固定”由行業大百科提供）裝置，卡車，塔式建筑，船，管道及其他需要有強度、可焊性和抗腐蝕性能的建筑上的應用的領域。如：飛機零件、照相機鏡頭、耦合器、船舶配件和五金、電子配件和接頭、裝飾用或各種五金、鉸鏈頭、磁頭、剎車活塞、水利活塞、電器配件、閥門和閥門零件。
b) 6063合金的化學元素含量范圍比較寬，由于各元素在合金中所起的作用不同，因此必須考慮合金中各元素的含量及其互相關系的搭配，才能保證獲得較為理想的各項性能及較好的經濟效益。
主要合金元素是鎂、硅，主要強化相是Mg2Si。要保證合金中的Mg2Si總量不少于0.75%，且Mg2Si得到充分溶解，合金力學性能就完全能滿足GB/T5237—2000標準中的要求。Mg2Si在基體鋁中的溶解度是與合金中鎂的含量有關的，Mg2Si中鎂、硅質量可分比1.73：1，如果Mg2/Si>1.73，鎂過剩，過剩的鎂將顯著降低Mg2Si在固態鋁中的溶解度，削弱Mg2Si的強化效果;Mg/S<1.73，硅過剩，對Mg2Si的溶解度影響很小，基本不會削弱Mg2Si的強化效果。
鐵是主要什質元素，是對氧化著色質量影響最大的元素，隨著鐵元素的升高，陽極氧化膜的光澤度暗，透明度（詞條“透明度”由行業大百科提供）減弱，鋁型材表面的光亮度顯著降低，影響美觀，含鐵高的型材是不宜氧化著色的。
另外，由于鐵、硅形成的化合物有較強的熱縮性，容易使鑄錠產生裂紋，特別是Fe脆性更大。而當FE>Si時,則產生熔點較高的包晶反應，提高了脆性區的溫度下限，能降低熱裂傾向。
因此，應首先控制好鎂、硅、鐵三元素的含量及相互關系，既保證合金中能夠形成足夠的Mg2Si強化相，又保證有一定量的硅過剩，且過剩量小于合金中鐵含量，合金中的鐵含量還不能影響到氧化著色的質量。這樣，使得合金既有一定強度，又降低了產生裂紋的傾向，同時，氧化著色的質量也不會降低。
其他什質元素雖然對鋁型材性能的影響相對小一些，但也不可忽視。除銅以外的其他什質元素含量超過規定值時，都對鋁型材的表面質量有不同程度的影響。
銅雖然對提高合金的強度有一定作用，但對耐蝕性有不利影響，錳、鉻對提高合金的耐蝕性有幫助，錳還可以提高合金的強度，鉻則有抑制Mg2Si相在晶界的折出，能延緩自然時效過程，提高人工時效后的強度的作用，但錳、鉻含量高時，會使鋁型材氧化膜色澤偏黃，著色效果差。鈦在鋁合金中起細化晶粒，減少熱裂傾向，提高伸長率的作用，但含量超過0.10%時也會對鋁型材的著色質量有較大的影響。這幾種微量元素的含量應控制在規定的0.10%以下，才不會對鋁型材的性能有太大影響。
2、鋁合金型材的拉伸試驗
LD31鋁合金型材的拉伸試驗，其試件和設備（詞條“設備”由行業大百科提供）與鋼材是一樣的。其過程大致相同。
(1).彈性階段。在a點以前應力應變成正比，即σ=Eε，由點0到c鋁型材處于彈性階段;卸荷后沒有殘余變形，對應于с的應力彈性極限約為98.07Mpa,ε≈0.15% 。
(2).屈服階段。LD31鋁型材沒有明顯的流幅，在實用上通常規定以發生對應于塑性變形的線應變ε=0.2%時的應力作為條件屈服限，以σ0.2表示，國家標準GB5237《鋁合金建筑型材》中屈服強度用“規定非比例伸長應力σP0.2”表示。σp0. 2指試樣在拉伸狀態下,試樣標距部分的非比例伸長量達到規定的原始標距0.2%時其對應的拉伸應力值原圖解法測定的屈服強度0. 2值。GB5237標準末選擇σr0. 2(規定殘余伸長應力)表示屈服強度，是因為σP0. 2 、σr0. 2兩值相近(根據虎克定律 卸載定律及實踐證明)。故屈服強度可任選其中一項表示。但 σP0. 2測定方法較簡便，無需多次卸荷。國際標準及美國標準皆采用σP0. 2 表示屈服強度，所以為與ISO接軌，也是從合理性和易操作性考慮，GB5237標準選擇了σP0. 2表示屈服強度。并將“規定非比例伸長應力”σP0. 2定為110MPa。
3、鋁棒（詞條“鋁棒”由行業大百科提供）的分類：
根據鋁棒含有的金屬（詞條“金屬”由行業大百科提供）元素不同，鋁棒大概可以分為8個大類，也就是可以分9個系列，下面逐步大概介紹一下：
1) 1000系列鋁棒 代表1050、1060、1100系列。在所有系列中1000系列屬于含鋁量最多的一個系列。純度可以達到99.00%以上。由于沒有含其他技術元素，所以生產過程比較單一，價格相對比較便宜，是目前常規工業中最常用的一個系列。市場上流通的大部分為1050以及1060系列。1000系列鋁板根據最后兩位阿拉伯數字來確定這個系列的最低含鋁量，比如1050系列最后兩位阿拉伯數字為50，根據國際牌號命名原則，含鋁量必須達到99.5%以上方為合格產品。我國的鋁合金技術標準(GB/T3880-2006)中也明確規定1050含鋁量達到99.5%.同樣的道理1060系列鋁板的含鋁量必須達到99.6%以上。
2、2000系列鋁棒 代表2A16(LY16)、 2A02(LY6)。2000系列鋁板的特點是硬度較高，其中以銅原屬含量最高，大概在3-5%左右。2000系列鋁棒屬于航空鋁材，在常規工業中不常應用。
2024為鋁-銅-鎂系中的典型硬鋁合金，屬可熱處理合金，強度高，易加工，易車削，抗腐蝕性一般。
2024鋁棒經熱處理(T3，T4，T351)后，機械性能顯著提高，其T3狀態參數如下：抗拉強度470MPa，0.2%屈服強度325MPa，伸長率：10%，疲勞強度105MPa，硬度120HB。
2024鋁棒的主要用途：飛機結構、鉚釘、卡車輪轂、螺旋槳組件及其它種種結構件（詞條“結構件”由行業大百科提供）
3、3000系列鋁棒 代表3003、 3A21為主。我國3000系列鋁板生產工藝較為優秀。3000系列鋁棒是由錳元素為主要成分。含量在1.0-1.5之間，是一款防銹功能較好的系列。
4、4000系列鋁棒 代表為4A01 4000系列的鋁板屬于含硅量較高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之間。屬建筑用材料,機械零件,鍛造用材,焊接（詞條“焊接”由行業大百科提供）材料;低熔點,耐蝕性好， 產品描述: 具有耐熱、耐磨的特性
5、5000系列鋁棒 代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列鋁棒屬于較常用的合金鋁板系列，主要元素為鎂，含鎂量在3-5%之間。又可以稱為鋁鎂合金。主要特點為密度低，抗拉強度高，延伸率高。在相同面積下鋁鎂合金的重量低于其他系列.在常規工業中應用也較為廣泛。在我國5000系列鋁板屬于較為成熟的鋁板系列之一。
6、6000系列鋁棒 代表6060、6061、6063主要含有鎂和硅兩種元素，故集中了4000系列和5000系列的優點6061是一種冷處理鋁鍛造產品，適用于對抗腐蝕性、氧化性要求高的應用。可使用性好，容易涂層，加工性好。
7、7000系列鋁棒 代表7075 主要含有鋅元素。也屬于航空系列，是鋁鎂鋅銅合金,是可熱處理合金,屬于超硬鋁合金,有良好的耐磨性. 基本依靠進口，我國的生產工藝還有待提高。
8、 8000系列鋁棒較為常用的為8011屬于其他系列，大部分應用為鋁箔，生產鋁棒方面不太常用。
4、鋁合金的強化處理：
鋁合金強化的主要方式有：、
1) 變形強化(加工硬化（詞條“硬化”由行業大百科提供）)：對不能熱處理強化的防銹鋁合金施加冷壓加工，產生加工硬化而強化。
2) 變質處理(細化強化)：適合鑄造鋁合金。
3) 固溶強化：鋁合金所以，如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等可形成有限固溶體。
5、建筑鋁材的成型方法：
比強度高(相當于高強結構合金鋼材);耐腐蝕，可表面處理，美觀耐用(建筑生命周期中的防腐工作量少，費用低，不影響正常生產經營使用，可用于濕度大、有酸雨或沿海地區;耐磨損、耐疲勞、可反復使用;不粘水，有良好的水密性（詞條“水密性”由行業大百科提供）、氣密性和防漏水性能;可回收率達90%以上，再生能耗低、成本低、可反復循環使用;具有良好的隔音、吸音和防漏水效果;空間結構現代感強：鋁合金空間結構輕，基礎投資少，便于裝卸和施工，特別是對高層建筑和現代化的大跨度和薄殼結構建筑的設計、制造、施工具有獨特的特點;塑性好，易成形，可加工成各種形狀特殊大型整體空心和實心型材、管材和棒材和鍛造材，適應各種風格的建筑結構需要，使建筑構件的形式更合理;鋁合金結構自重輕，現場無需大型重型機械配置，運輸安裝極輕便，可大大縮短施工周期，提高業主經濟效益;全裝配式施工，達到模塊化、建筑工業化的標準，施工現場無噪音、無粉塵、對水、氣無污染，屬典型的綠色材料，綠色施工;同等跨度情況下，結構斷面大幅減少(約鋼結構的1/8截面)，可增加建筑物6%左右使用面積，減少10%左右的空間浪費，節約土地和能源;鋁合金材料可回收，回收率達90%以上，而且回收的能耗和成本很低，可循環，再次利用率大，是典型的可再生循環使用的環保材料;易運輸，施工裝卸方便，維護費用低等優良特性，是最理想的輕量化材料，而輕量化正是實現“綠色建筑”—低碳、節能、環保、安全的重要途徑，因此，以鋁代木、以鋁代鋼正成為“綠色建筑”的重要趨勢。
6、鋁合金材料的優勢：
1) 重量輕;
2) 強度高;
3) 加工容易;
4) 美觀，適于各種表面處理;
5) 鋁及鋁合金還具有耐腐蝕性、良好的導熱性和導電性、良好的耐藥性等優點。
6) 可以二次回收再利用，可以節省能源再消耗。
7) 鋁在建筑結構和交通運輸上，靈活性、輕量化、節能性、高速度是綜合選擇的最佳材料之一。
8) 鋁合金材料憑借極為出色的延展性及多種表面處理方式，鋁合金材料在建筑師設計引領未來的前衛建筑時提供最大的設計自由 — 同時具有極高的生態價值。現代化的鋁合金幕墻單元U值較低， 對建筑的能源正輸出做出極大的貢獻。系統制造過程中優化了材料厚度，保證原材料的低消耗。機械耐久性和防腐性延長了系統使用壽命，極大程度實現建筑的可持續性。鋁合金對身體完全無害。一次提煉可無限次回收并在此過程中保留原先的質地。即使是碎屑也能回收。
7、建筑用鋁合金材料發展方向：
鋁合金結構擠壓材早在航空航天、交通運輸、汽車、動力能源、電子電器、機電制造等方面獲得了廣泛的應用。但在建筑工程方面的推廣應用僅是近幾十年的事，鋁合金作為建筑和橋梁的結構材料，首先在意大利、西班牙、德國、法國、美國等工業發達國家使用，后來在日本、加拿大、英國等流行。目前，世界各主要工業發達國家都以鋁代木，以鋁代鋼，廣泛應用鋁合金材料作為綠色建筑的模板、腳手架等建筑施工機械用材和工程結構用材。我國由于基礎較差，經濟實力較弱(鋁材的成本大大高于鋼材)所以起步較晚，但近年來，由于我國經濟實力的加強，并已成為鋁業大國，加之正處于工業化、城市化建設高潮，以及綠色概念的普及，大大促進了我國綠色建筑工程上以鋁代木、以鋁代鋼的進程。目前，我國很多大城市的重要建筑物已廣泛采用綠色建筑鋁合金結構材料。
1) 建筑鋁合金結構擠壓材的特點和技術要求簡述如下：
(1)產品品種多，規格范圍廣，外廓尺寸和斷面積大，形狀復雜，壁厚相差懸殊，難度系數大，大部分為特殊的異形空心型材，也有寬厚比大的實心型材，舌比大的半空心型材以及異形的管材和棒材。表1為某廠生產的部分綠色建筑鋁合金結構擠壓材的斷面信息表。
(2)為了提高建筑物的整體強度和剛度，和便于現代化大跨度和薄殼結構設計多采用整體組合結構型材，即由多塊形狀各異的中、小型型材拼組成一塊大型整體結構型材，有的寬度大于600mm，斷面積大于400cm2，壁厚差大于20mm，舌比大于8，需要采用7000t以上的大型擠壓機（詞條“擠壓機”由行業大百科提供），設計制造特殊結構的模具才能成形，技術難度大，批量生產困難。
(3)材料要求高的強度和剛性（詞條“剛性”由行業大百科提供）及優良的綜合性能，因此需要選用各種性能的合金和狀態，一部分采用中強可焊、可冷彎成形、耐腐蝕的6xxx和5xxx合金(如6005T6、6061T6、6082T6、5083H112、5052H112等)，但強度必須大于300MPa，因此應對合金成分進行調整或開發新型合金;另一部分要求高強度、高韌性合金(如2024T4、7075T6、5A06H112等)并具有可焊性和冷成型性能，因此也應對合金成分進行優化。此外，為了保證結構材料的優良綜合性能，需要對熔鑄、擠壓、熱處理等工藝進行優化，設計制造特殊結構的工模具等，技術含量高、生產難度大、成品率和生產效率很難提高。
(4)為了運輸、施工、維護、裝卸方便，要求產品的尺寸公差和形位公差達到高精級或超高精級水平，這對模具質量和精密淬火工藝提出了很高的要求。
(5)要求產業化批量生產，因此對設備、鑄錠質量、模具技術和質量，擠壓和熱處理工藝等提出很高的要求，特別是對模具結構與使用壽命提出了更高要求，較一般模具的使用壽命要求提高2倍以上，這對大型的特殊型材模來說是很難做到的。
2) 建筑鋁合金結構擠壓材的廣泛應用及產業化生產的重大意義：
(1)鋁合金是目前世界上最理想的綠色建筑結構材料，產業化與廣泛應用，對推廣綠色建筑業的發展，促進我國城市化和工業化的進程，進而促進國民經濟的高速持續發展和社會文明進步具有重大意義。同時對擴大鋁合金材料的應用領域，加速鋁合金加工產業和技術的發展將起促進作用。
(2)建筑結構中以鋁代木，使鋁合金成為一種真正的“綠色建筑”材料，因為以鋁代木可以大大減少砍伐保護綠色地球的森林，保護地球的綠色和低碳。何況鋁結構與木結構相比，還是有強度、剛度高，減少結構斷面，增加建筑物使用面積，節約土地和能源;耐水、防水、水密性、氣密性好，杜絕滲漏水;耐腐蝕性能好，可表面處理，美觀耐用;運輸、施工、維護和裝卸方便，成本低，特別適于高層和大跨度薄殼結構建筑;可回收率大于90%，回收成本和能耗低，而木材使用壽命短，只能作為垃圾回收。可見，鋁合金結構材是一種真正的低碳、綠色、可循環使用的建筑材料。
3) 在建筑結構中，特別是現代高層民用建筑及大跨度和薄殼結構的大型公用建筑中鋁合金結構與鋼結構相比具有明顯優勢：
(1) 密度小。鋁合金的密度僅為鋼密度的1/3，而比強度、比剛度比鋼材高，是典型的理想的輕量化材料。用于高層和大跨度與薄殼結構中，鋁合金空間結構重量比鋼結構的要輕得多，因此，構筑物的基礎投資要少得多。
(2) 強度高，一般中強鋁合金材料的b可達300MPa以上，相當于Q235鋼，7075T6超高強鋁合金的b可達700MPa左右，可與高強合金鋼比美，超過高強鋼Q345，而鋁合金的密度小，鋁合金材料的空間結構重量輕。因此，相等重量結構的比強度高。
(3) 可制作成各種形狀與規格的精密結構部件。與鋼鐵相比，鋁合金具有良好的塑性和可成形性，可用各種壓力加工方法(擠壓、軋制、鍛壓和沖壓等)在冷、熱狀態下大批量加工成各種規格和形狀的精密空心的和實心的恒斷面的、變斷面的型材、管材、棒材、板材、鍛件、模鍛件及沖彎件等，而且能使構件截面形式更加合理。不需要精密機械加工條件下，即可滿足任意建筑結構的要求。這是鋼材熱軋、冷軋、擠壓或焊接都無法達到的。
(4) 現場運輸安裝方便。由于鋁合金結構自重很輕，現場無需大型重型機械裝置，運輸安裝極為輕便，故現場施工周期可大大縮短，成本大大降低。
(5) 抗腐蝕、可表面處理、美觀耐用。與鋼結構相比，鋁合金結構的主要優點之一是抗腐蝕、經久耐用，建筑生命中的防腐工作量少，防護維修費用低，同時不會因防腐維修而影響正常的生產經營及使用。鋁合金結構綠色建筑物廣泛運用在濕度大，有酸雨、氣候變化惡劣的環境或沿海地區。
(6) 不粘水，水密性好，可防水，杜絕滲漏水。由于鋁合金建筑系統的鋁合金結構是配合鋁合金屋面材料一體化擠壓成形，其連接形式可以配合屋面材料完美結合，做到零滲漏防水，而且鋁加工材不粘水、不怕水滲漏和腐蝕。
(7) 可回收循環使用是真正的綠色材料。鋁合金材料回收成本很低，能耗僅電解鋁的5%。可循環再次利用率大，回收率可達到90%以上(是鋼材回收率的5倍以上)，基本和鋁錠價格差異不大，是典型的綠色環保材料。
(8) 可實現綠色加工。使用鋁合金結構可實現全裝配式施工，達到模塊化建筑、建筑工業化的標準。施工現場無噪音、無粉塵、對水氣無污染，屬典型的綠色材料、綠色施工。
(9) 節約土地、能源和建筑成本。同等跨度情況下，結構斷面大幅減小(約為鋼結構的1/8截面)，可增加建筑物6%左右的使用面積，減少10%左右空間浪費，節約土地和能源。同時大大節約建筑施工成本。
由此可見，以鋁合金結構替代鋼結構，可使建筑工程與施工綠色化，環保化，可大大節省資源、能源和建筑施工與維護使用成本，具有重大的經濟效益和明顯的社會效益。加速我國城市化工業化的進程，確保國民經濟的高速持續發展并改善我國經濟增長和社會文明發展的質量。同時可拓展鋁材的使用領域和市場占有份額，促進鋁加工(特別是擠壓加工)的發展和技術的進步。
8、綠色建筑鋁合金結構擠壓材的應用及典型工程舉例
鋁合金作為一種建筑材料，具有一系列其它建材不可替代的優點。鋁合金結構穩定，可采用獨特短程線結構專利設計，穩定性高，結構緊湊，凈跨度大，最大跨度可達300米，結構強度能適應各種不均衡風載、雪載等惡劣環境條件。
鋁合金結構具有高性價比，耐腐蝕，無需定期維修和防腐處理，永久密封技術和獨特設計保證不漏水，良好的隔音和吸音效果，單節點至少可承受50kg以上的吊掛重量，最大內部自承載超過200噸，可直接吊裝燈光、音響，無需附加裝置。
另外，在建造多功能體育場館、溜冰場和各種配套商業設施及其它各種大型民用公共建筑工程中的應用也相當廣泛。鋁合金結構在建造游泳館和溜冰場中可發揮其它材料不可比擬的優勢。不同于其它體育館場，在游泳館中水氣蒸發很嚴重，特別是池水中的消毒成分蒸發后會嚴重腐蝕館內的其它金屬材料（詞條“金屬材料”由行業大百科提供），如果游泳館采用鋼結構，勢必會影響整個場館的穩定性。相反，鋁合金結構耐腐蝕，可以很好地抵御水蒸氣的侵蝕，保護場館的結構不受損失，而且美觀耐用。
鋁合金空間結構現代感強，施工便捷，在體育、演藝、環保等大跨度標志性建筑中應用前景廣闊。鋁合金作為“輕量化合金材料與結構部件”重點推行的新型金屬材料，輕量化鋁合金材料可以替代傳統的鋼材和木材及其它建材，是符合“節能環保型建材”要求，是未來綠色建筑的發展方向。
9、小結
1、鋁合金擠壓材與其它建材相比，具有一系列的無可比擬的優異特性，是一種理想的綠色建筑結構材，符合“節能、環保型建材”要求，是未來綠色建筑的發展方向。
2、綠色建筑鋁合金結構擠壓材品種多、形狀復雜、規格范圍廣、技術要求高，生產難度大，要求優化合金成分，設計制造各種特殊結構的優質模具，優化熔鑄、擠壓、熱處理和精整才能大批量生產出優質的擠壓結構材。可促進擠壓加工技術的發展。
3、綠色建筑鋁合金結構擠壓材的產業化、批量生產和廣泛的應用可促進我國綠色建筑業的發展，加速我國工業化和城市化的發展并提高其水平，確保我國國民經濟高速持續發展，同時可拓展鋁材的應用領域，促進鋁加工工業的發展。
引用文獻：
鋁合金材料應用與開發 劉靜安，謝永生 著
建筑幕墻與采光頂設計施工手冊 (第三版) 張芹著
玻璃幕墻工程技術規范應用手冊 陳建東著
