最小實(shí)測(cè)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(jīng)濟(jì)體系中起著基礎(chǔ)性的作用，由于汽車和房地產(chǎn)兩大產(chǎn)業(yè)的拉動(dòng)，中國鋁合金建筑型材產(chǎn)量持續(xù)走高，從1990年產(chǎn)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(nèi)GDP增長速度。中國有色金屬加工協(xié)會(huì)預(yù)測(cè)，中國鋁材的消費(fèi)高峰將于2005年后到來，2022年達(dá)到最高峰，年需求量超過1000萬噸，但目前，國內(nèi)氧化鋁產(chǎn)業(yè)受到企業(yè)規(guī)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(nèi)氧化鋁供應(yīng)短缺預(yù)計(jì)將持續(xù)到2006年年底，在通過計(jì)算確保工程質(zhì)量的前提下合理控制鋁型材壁厚，對(duì)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(zhì)量的重要質(zhì)量指標(biāo)，同時(shí)又是關(guān)系建筑工程造價(jià)的經(jīng)濟(jì)指標(biāo)。一方面，部分鋁型材廠急功近利，生產(chǎn)薄壁型材，擾亂市場，為建筑工程留下質(zhì)量和安全隱患，為便于市場監(jiān)督抽查，抑制市場上裝飾裝修行業(yè)用門、窗、幕墻型材的薄壁現(xiàn)象，保障消費(fèi)者權(quán)益，GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》對(duì)門窗、幕墻用受力桿件型材的最小實(shí)測(cè)壁厚進(jìn)行規(guī)定。另一方面，工程設(shè)計(jì)單位依據(jù)型材的使用條件通過計(jì)算選定的壁厚，部分?jǐn)?shù)據(jù)與GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》規(guī)定有差別。如何充分理解國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)和地方性法律法規(guī)中關(guān)于鋁合金型材壁厚規(guī)定，生產(chǎn)中合理控制鋁合金建筑型材壁厚，是鋁合金建筑型材生產(chǎn)企業(yè)必須面對(duì)的重要課題。
    2GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》相關(guān)規(guī)定
    筆者曾經(jīng)與多家鋁型材生產(chǎn)廠家技術(shù)人員探討過GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》中關(guān)于壁厚的規(guī)定，發(fā)現(xiàn)有相當(dāng)一部分廠家忽視或未充分理解5.4.1.4條款中關(guān)于壁厚均衡性的規(guī)定。
    GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》5.4.1.4條款規(guī)定“橫截面中壁厚名義尺寸及允許偏差相同的各個(gè)面的壁厚差應(yīng)不大于相應(yīng)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(shí)測(cè)壁厚與最小實(shí)測(cè)壁厚之差，應(yīng)小于或等于該名義尺寸的公差之半，公差就是正偏差和負(fù)偏差的絕對(duì)值之和，該條款可理解為：最大實(shí)測(cè)壁厚-最小實(shí)測(cè)壁厚≤(?正偏差?+?負(fù)偏差?)/2 在鋁型材擠壓實(shí)際生產(chǎn)過程中，由于受到模具、擠壓設(shè)備、生產(chǎn)工藝波動(dòng)影響，易出現(xiàn)型材擠壓流出速度不均衡，壁厚出現(xiàn)偏差，特別是空心型材易出現(xiàn)偏壁現(xiàn)象，需加強(qiáng)現(xiàn)場質(zhì)量控制，
    為確保建筑工程質(zhì)量和安全，GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》規(guī)定，“型材作為受力桿件時(shí)，其型材壁厚應(yīng)根據(jù)使用條件，通過計(jì)算選定。但門、窗用受力桿件型材的最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)≥1.2?,幕墻用受力桿件型材的最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)≥3.0?”。即在工程設(shè)計(jì)時(shí)，首先要通過計(jì)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(yīng)在產(chǎn)品設(shè)計(jì)時(shí)明確識(shí)別受力桿件和非受力桿件，標(biāo)準(zhǔn)注1中指出“所謂受力桿件是指門、窗結(jié)構(gòu)計(jì)算中的桿件，及幕墻的立柱和橫梁受力桿件”。
    為盡量減少標(biāo)準(zhǔn)滯后性的影響，標(biāo)準(zhǔn)注2中明確規(guī)定：“當(dāng)本標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的‘最小實(shí)測(cè)壁厚’與有關(guān)鋁門、窗、幕墻國家標(biāo)準(zhǔn)的最新規(guī)定不一致時(shí)，應(yīng)執(zhí)行該門、窗、幕墻國家標(biāo)準(zhǔn)的最新規(guī)定。”2003年9月1日開始實(shí)施的GB/T8479-2003《鋁合金窗》，5.1條款規(guī)定“鋁合金窗受力構(gòu)件應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)或計(jì)算確定。未經(jīng)表面處理的型材最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)≥1.4?”。2003年9月1日開始實(shí)施的GB/T8478-2003《鋁合金門》，5.1條款規(guī)定“鋁合金門受力構(gòu)件應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)或計(jì)算確定。未經(jīng)表面處理的型材最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)≥2.0?”。
    因此，工程建筑用外窗主要受力桿件最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)≥1.4?，工程建筑用外門型材最小實(shí)測(cè)壁厚≥2.0?。通常，鋁型材生產(chǎn)企業(yè)現(xiàn)場質(zhì)量檢驗(yàn)使用的外徑千分尺通常精確到0.01?,當(dāng)現(xiàn)場檢測(cè)最小實(shí)測(cè)壁厚為1.35?,依據(jù)GB/T8170《數(shù)值修約規(guī)則》3.3條款規(guī)定：“擬舍棄數(shù)值的最左一位數(shù)字為5，而右面無數(shù)字或皆為0時(shí)，若所保留的末位數(shù)字為奇數(shù)（1，3，5，7，9）則進(jìn)一，為偶數(shù)（2，4，6，8，0）則舍棄。”修約為1.4?，符合相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定。

3JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定
    為使玻璃幕墻工程做到安全適用、技術(shù)先進(jìn)、經(jīng)濟(jì)合理，中華人民共和國建設(shè)部于2003年11月14日發(fā)布行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》，規(guī)范玻璃幕墻工程的材料、設(shè)計(jì)、制作、安裝施工及驗(yàn)收。
     玻璃幕墻的抗風(fēng)壓性能根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)GB/T15227《建筑幕墻風(fēng)壓變形性能檢測(cè)方法》所規(guī)定的方法確定。幕墻的抗風(fēng)壓性能是指幕墻在與其相垂直的風(fēng)荷載作用下，保持正常使用功能、不發(fā)生任何損壞的能力。幕墻抗風(fēng)壓性能的定級(jí)值是對(duì)應(yīng)主要受力桿件或支承結(jié)構(gòu)的相對(duì)撓度值達(dá)到規(guī)定值時(shí)的瞬時(shí)風(fēng)壓，即3秒鐘瞬時(shí)風(fēng)壓。幕墻的抗風(fēng)壓性能應(yīng)大于其所承受的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值。
    通常橫梁跨度較小，相應(yīng)的應(yīng)力也較小，建設(shè)部規(guī)定：橫梁截面主要受力部位的厚度，應(yīng)符合“當(dāng)橫梁跨度不大于1.2m時(shí)，鋁合金型材截面主要受力部位的厚度不應(yīng)小于2.0mm；當(dāng)橫梁跨度大于1.2m時(shí)，其截面主要受力部位的厚度不應(yīng)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(shí)，在采用螺絲直接連接的局部，“其局部截面厚度不應(yīng)小于螺釘?shù)墓Q直徑”。
    立柱截面主要受力部位的厚度，應(yīng)符合“鋁型材截面開口部位的厚度不應(yīng)小于3.0mm，閉口部位的厚度不應(yīng)小于2.5mm；型材孔壁與螺釘之間直接采用螺紋受力連接時(shí)，其局部厚度尚不應(yīng)小于螺釘?shù)墓Q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(biāo)準(zhǔn)《鋁合金建筑型材》GB/T5237中關(guān)于幕墻用型材最小厚度為3.0mm的規(guī)定，對(duì)于閉口箱形截面，由于有較好的抵抗局部失穩(wěn)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(shí)際生產(chǎn)中，經(jīng)常出現(xiàn)工程設(shè)計(jì)單位依據(jù)JGJ102-2003《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，計(jì)算選定的鋁合金型材壁厚沒有達(dá)到GB/T5237-2000《鋁合金建筑型材》規(guī)定，造成生產(chǎn)廠家按顧客設(shè)計(jì)圖紙生產(chǎn)產(chǎn)品，卻不符合國家標(biāo)準(zhǔn)。因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)條款沖突或不適宜，造成鋁型材生產(chǎn)廠家、工程設(shè)計(jì)單位和顧客的困惑。同時(shí)，因?yàn)闃?biāo)準(zhǔn)對(duì)壁厚的硬性規(guī)定，造成相當(dāng)部分鋁資源的浪費(fèi)。
    4DBJ15-30-2002《鋁合金門窗工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)規(guī)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(zhì)量，針對(duì)廣東省的氣候特點(diǎn)和工程建設(shè)的實(shí)際情況，廣東省建設(shè)廳于2002年10月18日頒布廣東省地方標(biāo)準(zhǔn)DBJ15-30-2002《鋁合金門窗工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》，用于規(guī)范廣東省范圍內(nèi)的工業(yè)與民用建筑鋁合金門窗工程的設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收。
    強(qiáng)制性條款3.2.2規(guī)定，“鋁門窗主型材壁厚應(yīng)經(jīng)計(jì)算或試驗(yàn)確定，其中門型材截面主要受力部位最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)不小于2.0?，窗型材截面主要受力部位最小實(shí)測(cè)壁厚應(yīng)不小于1.4?”。
    對(duì)鋁合金型材生產(chǎn)企業(yè)而言，鋁合金門窗是其下游產(chǎn)品，下一過程就是顧客，工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范是顧客的基本要求,是鋁合金型材應(yīng)用于門窗生產(chǎn)的先決條件。
    所以在鋁合金門窗型材的設(shè)計(jì)、生產(chǎn)、質(zhì)量檢驗(yàn)中，需明確識(shí)別出主型材及截面主要受力構(gòu)件。所謂主要受力構(gòu)件，指門窗立面內(nèi)承受并傳遞門窗自身重力及水平風(fēng)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(gòu)件的連接受力部分等主要部位。
    明確識(shí)別出主型材及截面主要受力構(gòu)件，在設(shè)計(jì)、生產(chǎn)中進(jìn)行有針對(duì)性的質(zhì)量控制，既確保產(chǎn)品符合《鋁合金門窗工程設(shè)計(jì)、施工及驗(yàn)收規(guī)范》相關(guān)規(guī)定，又能合理控制生產(chǎn)成本和顧客工程制造成本。

  5標(biāo)準(zhǔn)關(guān)于鋁型材壁厚的硬性規(guī)定不恰當(dāng)之處
    （1）質(zhì)量定義角度
    ISO9000：2000《質(zhì)量管理體系基礎(chǔ)和術(shù)語》規(guī)定，“質(zhì)量”的定義是“一組固有特性滿足要求的程度”，“特性”是“可區(qū)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(zhì)量特征的一個(gè)重要指標(biāo)，“要求”主要體現(xiàn)在顧客要求、工程設(shè)計(jì)需要。對(duì)顧客而言，壁厚大于1.4mm并不代表滿足要求，在滿足工程設(shè)計(jì)需要的前提下，壁厚盡量小，才是好的質(zhì)量。對(duì)于工程設(shè)計(jì)而言，安全因素與鋁型材橫截面結(jié)構(gòu)、門窗（幕墻）結(jié)構(gòu)、橫梁跨度、玻璃面積有關(guān)，鋁型材壁厚要求應(yīng)根據(jù)使用位置和使用狀態(tài)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(dāng)部分工程中同樣可以滿足安全需要。通過工程使用狀態(tài)計(jì)算鋁型材壁厚才是最科學(xué)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(fā)展的經(jīng)濟(jì)是以大量消耗能源為基礎(chǔ)的。
    硬性規(guī)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(fèi)能源的推波助瀾作用。
    因此，標(biāo)準(zhǔn)硬性規(guī)定鋁型材壁厚，既不符合能源節(jié)約，又無法保障顧客利益，無法滿足工程設(shè)計(jì)需要，無法協(xié)調(diào)生產(chǎn)企業(yè)質(zhì)量控制與市場需求的矛盾，從市場經(jīng)濟(jì)角度看，是不科學(xué)的。
    6結(jié)束語
    （1）型材作為受力桿件時(shí)，其型材壁厚應(yīng)根據(jù)使用條件，通過計(jì)算選定。鋁合金門窗受力構(gòu)件應(yīng)經(jīng)試驗(yàn)或計(jì)算確定。
    （2）生產(chǎn)企業(yè)在設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)明確識(shí)別主型材及截面主要受力構(gòu)件，生產(chǎn)中有針對(duì)性地進(jìn)行質(zhì)量控制鋁型材壁厚。
    （3）充分理解國家標(biāo)準(zhǔn)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)、地方標(biāo)準(zhǔn)及相應(yīng)法律法規(guī)關(guān)于控制鋁型材壁厚的規(guī)定，既確保產(chǎn)品質(zhì)量符合相關(guān)規(guī)定，又能合理控制建筑工程制造成本。