1、门窗（词条“门窗”由行业大百科提供）、幕墙建筑铝型材的质量
GB/T3190—2008《变形铝及铝合金化学成份》规定了变形铝及铝合金的化学成份。
变形铝及铝合金的化学成份应符合表1的规定。
铝合金建筑型材是铝合金玻璃幕墙的主材，目前使用的主要是30号锻铝(6061)和31号锻铝(6060、6061、6063、6063A)高温挤压成型、快速冷却并人工时效(T5)[或经固溶热处理(T6)]状态的型材，经阳极氧化(着色)、或电泳涂漆、粉末喷涂、氟碳化（词条“碳化”由行业大百科提供）喷涂（词条“喷涂”由行业大百科提供）表面处理。
GB/T5337—2000对铝合金建筑型材的质量作了规定。
1) 门窗、幕墙建筑铝型材化学成份
国家标准《变形铝及铝合金化学成份》GB/T3190—2008的规定见表3-1 。(详见附录A)
表3-1
2) 化学成份是决定材料各项性能的关键因素。
为了获得良好的挤压性能、优质的表面处理性能、适宜的力学性能、满意的表面质量和外观装饰效果，必须严格控制合金化学成份。
a) 6060铝材材料性能：抗拉强度 σb (MPa)：≥470 条件屈服强度 σ0.2 (MPa)：≥420 伸长率 δ5 (%)：≥6
产品特点： 1.高强度可热处理合金。 2.良好机械性能。 3.可使用性好。 4.易于加工，耐磨性好。 5.抗腐蚀性能、抗氧化好 主要用途：航空固定（词条“固定”由行业大百科提供）装置，卡车，塔式建筑，船，管道及其他需要有强度、可焊性和抗腐蚀性能的建筑上的应用的领域。如：飞机零件、照相机镜头、耦合器、船舶配件和五金、电子配件和接头、装饰用或各种五金、铰链头、磁头、刹车活塞、水利活塞、电器配件、阀门和阀门零件。
b) 6063合金的化学元素含量范围比较宽，由于各元素在合金中所起的作用不同，因此必须考虑合金中各元素的含量及其互相关系的搭配，才能保证获得较为理想的各项性能及较好的经济效益。
主要合金元素是镁、硅，主要强化相是Mg2Si。要保证合金中的Mg2Si总量不少于0.75%，且Mg2Si得到充分溶解，合金力学性能就完全能满足GB/T5237—2000标准中的要求。Mg2Si在基体铝中的溶解度是与合金中镁的含量有关的，Mg2Si中镁、硅质量可分比1.73：1，如果Mg2/Si>1.73，镁过剩，过剩的镁将显著降低Mg2Si在固态铝中的溶解度，削弱Mg2Si的强化效果;Mg/S<1.73，硅过剩，对Mg2Si的溶解度影响很小，基本不会削弱Mg2Si的强化效果。
铁是主要什质元素，是对氧化着色质量影响最大的元素，随着铁元素的升高，阳极氧化膜的光泽度暗，透明度（词条“透明度”由行业大百科提供）减弱，铝型材表面的光亮度显著降低，影响美观，含铁高的型材是不宜氧化着色的。
另外，由于铁、硅形成的化合物有较强的热缩性，容易使铸锭产生裂纹，特别是Fe脆性更大。而当FE>Si时,则产生熔点较高的包晶反应，提高了脆性区的温度下限，能降低热裂倾向。
因此，应首先控制好镁、硅、铁三元素的含量及相互关系，既保证合金中能够形成足够的Mg2Si强化相，又保证有一定量的硅过剩，且过剩量小于合金中铁含量，合金中的铁含量还不能影响到氧化着色的质量。这样，使得合金既有一定强度，又降低了产生裂纹的倾向，同时，氧化着色的质量也不会降低。
其他什质元素虽然对铝型材性能的影响相对小一些，但也不可忽视。除铜以外的其他什质元素含量超过规定值时，都对铝型材的表面质量有不同程度的影响。
铜虽然对提高合金的强度有一定作用，但对耐蚀性有不利影响，锰、铬对提高合金的耐蚀性有帮助，锰还可以提高合金的强度，铬则有抑制Mg2Si相在晶界的折出，能延缓自然时效过程，提高人工时效后的强度的作用，但锰、铬含量高时，会使铝型材氧化膜色泽偏黄，着色效果差。钛在铝合金中起细化晶粒，减少热裂倾向，提高伸长率的作用，但含量超过0.10%时也会对铝型材的着色质量有较大的影响。这几种微量元素的含量应控制在规定的0.10%以下，才不会对铝型材的性能有太大影响。
2、铝合金型材的拉伸试验
LD31铝合金型材的拉伸试验，其试件和设备（词条“设备”由行业大百科提供）与钢材是一样的。其过程大致相同。
(1).弹性阶段。在a点以前应力应变成正比，即σ=Eε，由点0到c铝型材处于弹性阶段;卸荷后没有残余变形，对应于с的应力弹性极限约为98.07Mpa,ε≈0.15% 。
(2).屈服阶段。LD31铝型材没有明显的流幅，在实用上通常规定以发生对应于塑性变形的线应变ε=0.2%时的应力作为条件屈服限，以σ0.2表示，国家标准GB5237《铝合金建筑型材》中屈服强度用“规定非比例伸长应力σP0.2”表示。σp0. 2指试样在拉伸状态下,试样标距部分的非比例伸长量达到规定的原始标距0.2%时其对应的拉伸应力值原图解法测定的屈服强度0. 2值。GB5237标准末选择σr0. 2(规定残余伸长应力)表示屈服强度，是因为σP0. 2 、σr0. 2两值相近(根据虎克定律 卸载定律及实践证明)。故屈服强度可任选其中一项表示。但 σP0. 2测定方法较简便，无需多次卸荷。国际标准及美国标准皆采用σP0. 2 表示屈服强度，所以为与ISO接轨，也是从合理性和易操作性考虑，GB5237标准选择了σP0. 2表示屈服强度。并将“规定非比例伸长应力”σP0. 2定为110MPa。
3、铝棒（词条“铝棒”由行业大百科提供）的分类：
根据铝棒含有的金属（词条“金属”由行业大百科提供）元素不同，铝棒大概可以分为8个大类，也就是可以分9个系列，下面逐步大概介绍一下：
1) 1000系列铝棒 代表1050、1060、1100系列。在所有系列中1000系列属于含铝量最多的一个系列。纯度可以达到99.00%以上。由于没有含其他技术元素，所以生产过程比较单一，价格相对比较便宜，是目前常规工业中最常用的一个系列。市场上流通的大部分为1050以及1060系列。1000系列铝板根据最后两位阿拉伯数字来确定这个系列的最低含铝量，比如1050系列最后两位阿拉伯数字为50，根据国际牌号命名原则，含铝量必须达到99.5%以上方为合格产品。我国的铝合金技术标准(GB/T3880-2006)中也明确规定1050含铝量达到99.5%.同样的道理1060系列铝板的含铝量必须达到99.6%以上。
2、2000系列铝棒 代表2A16(LY16)、 2A02(LY6)。2000系列铝板的特点是硬度较高，其中以铜原属含量最高，大概在3-5%左右。2000系列铝棒属于航空铝材，在常规工业中不常应用。
2024为铝-铜-镁系中的典型硬铝合金，属可热处理合金，强度高，易加工，易车削，抗腐蚀性一般。
2024铝棒经热处理(T3，T4，T351)后，机械性能显著提高，其T3状态参数如下：抗拉强度470MPa，0.2%屈服强度325MPa，伸长率：10%，疲劳强度105MPa，硬度120HB。
2024铝棒的主要用途：飞机结构、铆钉、卡车轮毂、螺旋桨组件及其它种种结构件（词条“结构件”由行业大百科提供）
3、3000系列铝棒 代表3003、 3A21为主。我国3000系列铝板生产工艺较为优秀。3000系列铝棒是由锰元素为主要成分。含量在1.0-1.5之间，是一款防锈功能较好的系列。
4、4000系列铝棒 代表为4A01 4000系列的铝板属于含硅量较高的系列。通常硅含量在4.5-6.0%之间。属建筑用材料,机械零件,锻造用材,焊接（词条“焊接”由行业大百科提供）材料;低熔点,耐蚀性好， 产品描述: 具有耐热、耐磨的特性
5、5000系列铝棒 代表5052、5005、5083、5A05系列。5000系列铝棒属于较常用的合金铝板系列，主要元素为镁，含镁量在3-5%之间。又可以称为铝镁合金。主要特点为密度低，抗拉强度高，延伸率高。在相同面积下铝镁合金的重量低于其他系列.在常规工业中应用也较为广泛。在我国5000系列铝板属于较为成熟的铝板系列之一。
6、6000系列铝棒 代表6060、6061、6063主要含有镁和硅两种元素，故集中了4000系列和5000系列的优点6061是一种冷处理铝锻造产品，适用于对抗腐蚀性、氧化性要求高的应用。可使用性好，容易涂层，加工性好。
7、7000系列铝棒 代表7075 主要含有锌元素。也属于航空系列，是铝镁锌铜合金,是可热处理合金,属于超硬铝合金,有良好的耐磨性. 基本依靠进口，我国的生产工艺还有待提高。
8、 8000系列铝棒较为常用的为8011属于其他系列，大部分应用为铝箔，生产铝棒方面不太常用。
4、铝合金的强化处理：
铝合金强化的主要方式有：、
1) 变形强化(加工硬化（词条“硬化”由行业大百科提供）)：对不能热处理强化的防锈铝合金施加冷压加工，产生加工硬化而强化。
2) 变质处理(细化强化)：适合铸造铝合金。
3) 固溶强化：铝合金所以，如加入Cu、Mg、Zn、Si、Mn等可形成有限固溶体。
5、建筑铝材的成型方法：
比强度高(相当于高强结构合金钢材);耐腐蚀，可表面处理，美观耐用(建筑生命周期中的防腐工作量少，费用低，不影响正常生产经营使用，可用于湿度大、有酸雨或沿海地区;耐磨损、耐疲劳、可反复使用;不粘水，有良好的水密性（词条“水密性”由行业大百科提供）、气密性和防漏水性能;可回收率达90%以上，再生能耗低、成本低、可反复循环使用;具有良好的隔音、吸音和防漏水效果;空间结构现代感强：铝合金空间结构轻，基础投资少，便于装卸和施工，特别是对高层建筑和现代化的大跨度和薄壳结构建筑的设计、制造、施工具有独特的特点;塑性好，易成形，可加工成各种形状特殊大型整体空心和实心型材、管材和棒材和锻造材，适应各种风格的建筑结构需要，使建筑构件的形式更合理;铝合金结构自重轻，现场无需大型重型机械配置，运输安装极轻便，可大大缩短施工周期，提高业主经济效益;全装配式施工，达到模块化、建筑工业化的标准，施工现场无噪音、无粉尘、对水、气无污染，属典型的绿色材料，绿色施工;同等跨度情况下，结构断面大幅减少(约钢结构的1/8截面)，可增加建筑物6%左右使用面积，减少10%左右的空间浪费，节约土地和能源;铝合金材料可回收，回收率达90%以上，而且回收的能耗和成本很低，可循环，再次利用率大，是典型的可再生循环使用的环保材料;易运输，施工装卸方便，维护费用低等优良特性，是最理想的轻量化材料，而轻量化正是实现“绿色建筑”—低碳、节能、环保、安全的重要途径，因此，以铝代木、以铝代钢正成为“绿色建筑”的重要趋势。
6、铝合金材料的优势：
1) 重量轻;
2) 强度高;
3) 加工容易;
4) 美观，适于各种表面处理;
5) 铝及铝合金还具有耐腐蚀性、良好的导热性和导电性、良好的耐药性等优点。
6) 可以二次回收再利用，可以节省能源再消耗。
7) 铝在建筑结构和交通运输上，灵活性、轻量化、节能性、高速度是综合选择的最佳材料之一。
8) 铝合金材料凭借极为出色的延展性及多种表面处理方式，铝合金材料在建筑师设计引领未来的前卫建筑时提供最大的设计自由 — 同时具有极高的生态价值。现代化的铝合金幕墙单元U值较低， 对建筑的能源正输出做出极大的贡献。系统制造过程中优化了材料厚度，保证原材料的低消耗。机械耐久性和防腐性延长了系统使用寿命，极大程度实现建筑的可持续性。铝合金对身体完全无害。一次提炼可无限次回收并在此过程中保留原先的质地。即使是碎屑也能回收。
7、建筑用铝合金材料发展方向：
铝合金结构挤压材早在航空航天、交通运输、汽车、动力能源、电子电器、机电制造等方面获得了广泛的应用。但在建筑工程方面的推广应用仅是近几十年的事，铝合金作为建筑和桥梁的结构材料，首先在意大利、西班牙、德国、法国、美国等工业发达国家使用，后来在日本、加拿大、英国等流行。目前，世界各主要工业发达国家都以铝代木，以铝代钢，广泛应用铝合金材料作为绿色建筑的模板、脚手架等建筑施工机械用材和工程结构用材。我国由于基础较差，经济实力较弱(铝材的成本大大高于钢材)所以起步较晚，但近年来，由于我国经济实力的加强，并已成为铝业大国，加之正处于工业化、城市化建设高潮，以及绿色概念的普及，大大促进了我国绿色建筑工程上以铝代木、以铝代钢的进程。目前，我国很多大城市的重要建筑物已广泛采用绿色建筑铝合金结构材料。
1) 建筑铝合金结构挤压材的特点和技术要求简述如下：
(1)产品品种多，规格范围广，外廓尺寸和断面积大，形状复杂，壁厚相差悬殊，难度系数大，大部分为特殊的异形空心型材，也有宽厚比大的实心型材，舌比大的半空心型材以及异形的管材和棒材。表1为某厂生产的部分绿色建筑铝合金结构挤压材的断面信息表。
(2)为了提高建筑物的整体强度和刚度，和便于现代化大跨度和薄壳结构设计多采用整体组合结构型材，即由多块形状各异的中、小型型材拼组成一块大型整体结构型材，有的宽度大于600mm，断面积大于400cm2，壁厚差大于20mm，舌比大于8，需要采用7000t以上的大型挤压机（词条“挤压机”由行业大百科提供），设计制造特殊结构的模具才能成形，技术难度大，批量生产困难。
(3)材料要求高的强度和刚性（词条“刚性”由行业大百科提供）及优良的综合性能，因此需要选用各种性能的合金和状态，一部分采用中强可焊、可冷弯成形、耐腐蚀的6xxx和5xxx合金(如6005T6、6061T6、6082T6、5083H112、5052H112等)，但强度必须大于300MPa，因此应对合金成分进行调整或开发新型合金;另一部分要求高强度、高韧性合金(如2024T4、7075T6、5A06H112等)并具有可焊性和冷成型性能，因此也应对合金成分进行优化。此外，为了保证结构材料的优良综合性能，需要对熔铸、挤压、热处理等工艺进行优化，设计制造特殊结构的工模具等，技术含量高、生产难度大、成品率和生产效率很难提高。
(4)为了运输、施工、维护、装卸方便，要求产品的尺寸公差和形位公差达到高精级或超高精级水平，这对模具质量和精密淬火工艺提出了很高的要求。
(5)要求产业化批量生产，因此对设备、铸锭质量、模具技术和质量，挤压和热处理工艺等提出很高的要求，特别是对模具结构与使用寿命提出了更高要求，较一般模具的使用寿命要求提高2倍以上，这对大型的特殊型材模来说是很难做到的。
2) 建筑铝合金结构挤压材的广泛应用及产业化生产的重大意义：
(1)铝合金是目前世界上最理想的绿色建筑结构材料，产业化与广泛应用，对推广绿色建筑业的发展，促进我国城市化和工业化的进程，进而促进国民经济的高速持续发展和社会文明进步具有重大意义。同时对扩大铝合金材料的应用领域，加速铝合金加工产业和技术的发展将起促进作用。
(2)建筑结构中以铝代木，使铝合金成为一种真正的“绿色建筑”材料，因为以铝代木可以大大减少砍伐保护绿色地球的森林，保护地球的绿色和低碳。何况铝结构与木结构相比，还是有强度、刚度高，减少结构断面，增加建筑物使用面积，节约土地和能源;耐水、防水、水密性、气密性好，杜绝渗漏水;耐腐蚀性能好，可表面处理，美观耐用;运输、施工、维护和装卸方便，成本低，特别适于高层和大跨度薄壳结构建筑;可回收率大于90%，回收成本和能耗低，而木材使用寿命短，只能作为垃圾回收。可见，铝合金结构材是一种真正的低碳、绿色、可循环使用的建筑材料。
3) 在建筑结构中，特别是现代高层民用建筑及大跨度和薄壳结构的大型公用建筑中铝合金结构与钢结构相比具有明显优势：
(1) 密度小。铝合金的密度仅为钢密度的1/3，而比强度、比刚度比钢材高，是典型的理想的轻量化材料。用于高层和大跨度与薄壳结构中，铝合金空间结构重量比钢结构的要轻得多，因此，构筑物的基础投资要少得多。
(2) 强度高，一般中强铝合金材料的b可达300MPa以上，相当于Q235钢，7075T6超高强铝合金的b可达700MPa左右，可与高强合金钢比美，超过高强钢Q345，而铝合金的密度小，铝合金材料的空间结构重量轻。因此，相等重量结构的比强度高。
(3) 可制作成各种形状与规格的精密结构部件。与钢铁相比，铝合金具有良好的塑性和可成形性，可用各种压力加工方法(挤压、轧制、锻压和冲压等)在冷、热状态下大批量加工成各种规格和形状的精密空心的和实心的恒断面的、变断面的型材、管材、棒材、板材、锻件、模锻件及冲弯件等，而且能使构件截面形式更加合理。不需要精密机械加工条件下，即可满足任意建筑结构的要求。这是钢材热轧、冷轧、挤压或焊接都无法达到的。
(4) 现场运输安装方便。由于铝合金结构自重很轻，现场无需大型重型机械装置，运输安装极为轻便，故现场施工周期可大大缩短，成本大大降低。
(5) 抗腐蚀、可表面处理、美观耐用。与钢结构相比，铝合金结构的主要优点之一是抗腐蚀、经久耐用，建筑生命中的防腐工作量少，防护维修费用低，同时不会因防腐维修而影响正常的生产经营及使用。铝合金结构绿色建筑物广泛运用在湿度大，有酸雨、气候变化恶劣的环境或沿海地区。
(6) 不粘水，水密性好，可防水，杜绝渗漏水。由于铝合金建筑系统的铝合金结构是配合铝合金屋面材料一体化挤压成形，其连接形式可以配合屋面材料完美结合，做到零渗漏防水，而且铝加工材不粘水、不怕水渗漏和腐蚀。
(7) 可回收循环使用是真正的绿色材料。铝合金材料回收成本很低，能耗仅电解铝的5%。可循环再次利用率大，回收率可达到90%以上(是钢材回收率的5倍以上)，基本和铝锭价格差异不大，是典型的绿色环保材料。
(8) 可实现绿色加工。使用铝合金结构可实现全装配式施工，达到模块化建筑、建筑工业化的标准。施工现场无噪音、无粉尘、对水气无污染，属典型的绿色材料、绿色施工。
(9) 节约土地、能源和建筑成本。同等跨度情况下，结构断面大幅减小(约为钢结构的1/8截面)，可增加建筑物6%左右的使用面积，减少10%左右空间浪费，节约土地和能源。同时大大节约建筑施工成本。
由此可见，以铝合金结构替代钢结构，可使建筑工程与施工绿色化，环保化，可大大节省资源、能源和建筑施工与维护使用成本，具有重大的经济效益和明显的社会效益。加速我国城市化工业化的进程，确保国民经济的高速持续发展并改善我国经济增长和社会文明发展的质量。同时可拓展铝材的使用领域和市场占有份额，促进铝加工(特别是挤压加工)的发展和技术的进步。
8、绿色建筑铝合金结构挤压材的应用及典型工程举例
铝合金作为一种建筑材料，具有一系列其它建材不可替代的优点。铝合金结构稳定，可采用独特短程线结构专利设计，稳定性高，结构紧凑，净跨度大，最大跨度可达300米，结构强度能适应各种不均衡风载、雪载等恶劣环境条件。
铝合金结构具有高性价比，耐腐蚀，无需定期维修和防腐处理，永久密封技术和独特设计保证不漏水，良好的隔音和吸音效果，单节点至少可承受50kg以上的吊挂重量，最大内部自承载超过200吨，可直接吊装灯光、音响，无需附加装置。
另外，在建造多功能体育场馆、溜冰场和各种配套商业设施及其它各种大型民用公共建筑工程中的应用也相当广泛。铝合金结构在建造游泳馆和溜冰场中可发挥其它材料不可比拟的优势。不同于其它体育馆场，在游泳馆中水气蒸发很严重，特别是池水中的消毒成分蒸发后会严重腐蚀馆内的其它金属材料（词条“金属材料”由行业大百科提供），如果游泳馆采用钢结构，势必会影响整个场馆的稳定性。相反，铝合金结构耐腐蚀，可以很好地抵御水蒸气的侵蚀，保护场馆的结构不受损失，而且美观耐用。
铝合金空间结构现代感强，施工便捷，在体育、演艺、环保等大跨度标志性建筑中应用前景广阔。铝合金作为“轻量化合金材料与结构部件”重点推行的新型金属材料，轻量化铝合金材料可以替代传统的钢材和木材及其它建材，是符合“节能环保型建材”要求，是未来绿色建筑的发展方向。
9、小结
1、铝合金挤压材与其它建材相比，具有一系列的无可比拟的优异特性，是一种理想的绿色建筑结构材，符合“节能、环保型建材”要求，是未来绿色建筑的发展方向。
2、绿色建筑铝合金结构挤压材品种多、形状复杂、规格范围广、技术要求高，生产难度大，要求优化合金成分，设计制造各种特殊结构的优质模具，优化熔铸、挤压、热处理和精整才能大批量生产出优质的挤压结构材。可促进挤压加工技术的发展。
3、绿色建筑铝合金结构挤压材的产业化、批量生产和广泛的应用可促进我国绿色建筑业的发展，加速我国工业化和城市化的发展并提高其水平，确保我国国民经济高速持续发展，同时可拓展铝材的应用领域，促进铝加工工业的发展。
引用文献：
铝合金材料应用与开发 刘静安，谢永生 著
建筑幕墙与采光顶设计施工手册 (第三版) 张芹著
玻璃幕墙工程技术规范应用手册 陈建东著
