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1、前言
在幕墻設計過程中，在做到安全適用、保證質量、符合相關規范要求前提下，盡量使我們的設計做到經濟合理，
幕墻材料成本降低。我們知道，幕墻的材料成本，尤其是
鋁型材的成本取決于幕墻的系統設計，不同形式的幕墻，其造價是不同的，而相同種類形式的幕墻，不同的設計取材，工程造價也是不一樣的。如何合理優化幕墻
鋁型材（主要
立柱、
橫梁）設計，降低材料消耗使我們每個設計師都要面臨的問題，也是我們需要認真思索的問題，只有做到鋁型材的優化設計，合理配套使用，在滿足幕墻的使用、保證質量、方便維護良好的使用壽命的前提下，降低材料消耗，才能在
投標過程中占有優勢，在施工過程中給企業帶來更大的經濟效益和社會效益。
下面，結合我們的多年設計情況，介紹幾種型材優化設計要考慮的幾個方面，供大家參考與探索。
2、型材截面優化設計
在相同條件下，幕墻鋁型材的材料成本，取決于單位面積幕墻所用的鋁型材數量。也就是取決于鋁型材的截面面積，截面面積越大，所用的鋁型材重量越多，反之則相反。在設計時，在滿足
荷載計算要求前提下，如何減小型材的截面面積，是型材設計需要考慮的問題。
幕墻型材（立柱、橫梁）受力主要為
彎矩作用，彎矩作用下其
承載力符合下面公式要求
σ=M/W = MY/I
M—彎矩（N.m）
W—在彎矩作用方向的凈截面
彈性（最小） 抵抗矩（mm
3）
σ—
抗拉強度（N/mm
2）
I—
慣性矩（mm
3）
Y—型心坐標（mm）。
從上邊公式可以看出，型材（立柱、橫梁）抗拉
強度取決于型材本身的抵抗矩、型心坐標與慣性矩。在單位外形尺寸、截面面積（材料重量）不變條件下，采用的型材抵抗矩、慣性矩越大，其抗拉強度越大，承受外部荷載能力越強。
型材的
撓度計算公式
f=5 SkEL h4/(384EI)
I—慣性矩（mm
4）
SkE—
荷載組合作用下最大
彎曲應力標準值（N/mm
2）
L—型材（立柱或橫梁）間距（mm）
h—型材支點最大跨度（mm）
E—
鋁板沿
加勁肋的
彈性模量（N/mm2）
鋁材E=0.7×105
f—撓度。
我們在使用的型材（立柱或橫梁）撓度越小越好，計算結果必須符合規范要求的范圍之內。當幕墻分格，樓層高度，
線荷載都不變的情況下，撓度的大小取決于型材的慣性矩。
在單位外形尺寸、截面面積（材料重量）不變條件下，采用的型材慣性矩越大，其撓度越小。
圖1與圖2就是型材（立柱）的示意圖。表中為兩種圖例型材質量特性值。
我們知道，相同截面形狀的不同截面面積的型材的抵抗矩和慣性矩是不相同的，相同截面面積的不同截面形狀的型材的抵抗矩和慣性矩也不同。截面面積影響著材料的成本，因此我們在設計中必須考慮以最少的耗材來達到我們設計理想結果。以圖1、圖2 為例，外形相同、壁厚不同形狀、截面面積相同的截面特性值做以比較。
從上表中可以看出，型材截面面積是相同的，也就是說線
密度是一樣的，如果采用相同材質的材料，用料（成本）是一樣的。但是截面特性（抵抗矩、慣性矩）是不同的，也就是抵抗
變形的能力是不一樣的。本圖例中，由于幕墻主要荷載為垂直于幕墻
平面作用的
風荷載，因此慣性矩Ix、。抵抗矩Wx越大越好，也就是說，如保證同樣的截面特性效果，承受住相同的外力能力，采用圖1截面比較來說是省料的。
一個
幕墻設計師，不光是要考慮系統設計的合理性，還要考慮材料截面優化設計，以最省料的截面形狀來滿足幕墻承受的荷載要求。
3、型材壁厚設計
3.1幕墻立柱
《
玻璃幕墻工程技術規范》要求，立柱截面主要受力部位的厚度，應符合下列要求：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。因此，我們在幕墻立柱設計時，盡量采用截面閉口型材。
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