Сталь и алюминий являются наиболее часто используемыми металлами (не как химически чистые металлы, а в виде сплавов) в качестве конструкционных строительных материалов. Медь, свинец, цинк, титан (титан) и их сплавы применяются для специальных целей и различной отделки поверхностей, в первую очередь металлических, лакокрасочных или пластмассовых покрытий.
Алюминий появился в строительстве позже, чем сталь, однако масштабы его применения растут. Первым впечатляющим архитектурным применением алюминия стала алюминиевая вершина памятника Вашингтону в 1884 году. Использование алюминия в архитектуре ускорилось после Первой мировой войны. Спектр применения широк: навесные стены, подвесные потолки, облицовка, окна, жалюзи, пространственные рамы, купола и другие.
Два основных класса алюминия и его сплавов - литой и кованый алюминий.
Модуль упругости алюминия составляет около одной трети от модуля упругости стали. Последовательность заключается в том, что прогибы алюминиевых элементов под нагрузкой больше, чем у стальных. Теплопроводность и тепловое расширение алюминия также превышают показатели стали. С другой стороны, коррозионные свойства алюминия превосходят сталь. Эти и некоторые другие свойства оказывают влияние на структурный и архитектурный дизайн. Алюминиевые изделия могут быть частично изготовлены аналогичными методами, как и сталь (литье, горячая и холодная прокатка, механическая обработка), а также частично экструдированием (технология получения изделий путём продавливания вязкого расплава материала или густой пасты через формующее отверстие), причем последнее обеспечивает определённые возможности для проектирования. Для алюминия (и стали) доступен широкий спектр методов соединения: механическое крепление (болтовое, штифтовое, клепальное, сварное, склеивание и другие). Для отделки поверхности основными возможностями являются анодирование, нанесение покрытий (включая покрытие рулонов), эмалирование и лакирование. Три основных способа анодирования процессы представляют собой комплексное отверждение, двухступенчатую окраску и пропитанную окраску.
Электролитический процесс анодирования утолщает тонкую защитную поверхность слоя оксида алюминия и одновременно используется для получения окрашенной поверхности. Были изобретены различные процессы анодирования, обеспечивающие различные цвета и визуальное качество. Все чаще применяются также лакокрасочные покрытия. Обычно сталь подвержена коррозии, что не скажешь о нержавеющей стали. Металлы могут покрываться (например свинцом) для предотвращения коррозии, а также для получения определенного цвета и поверхности. Алюминий в основном не подвержен коррозии, но может потребоваться более высокий уровень защиты, который может быть достигнут за счет использования специальных сплавов или покрытия. Алюминиевые окна часто проектируются с тепловым разрывом, например, с помощью сплошной полосы изолирующего пластика, такого как полиамид. Алюминиевые навесные стены за эти годы претерпели множество инноваций. Гофрированные стальные и алюминиевые листы являются очень распространенными строительными компонентами, используемыми для облицовки, крыш, подвесных потолков и постоянной опалубки. Большинство космических рам спроектированы со стальными элементами, но некоторые из них основаны на алюминии. Одна из самых известных алюминиевых пространственных рам - триодетическая (представляет собой цилиндр с фигурными прорезями, расположенными параллельно образующей), в которой алюминиевые трубчатые элементы соединены между собой с помощью специально сформированных соединений. Мечеть Шах-Алама в Селангоре, Малайзия, как яркий пример.
Вслед за сталью и алюминием следующим архитектурным металлом стал титан. Приоритетно, титан использовался в аэрокосмических и военных программах, потому в архитектуре ранее не использовался. Титан обладает чрезвычайно низкой скоростью теплового расширения и отличными прочностными свойствами. Япония была первой страной, использовавшей титан в строительстве, за ней последовали Соединенные Штаты. Значительным новшеством стало строительство Музей Соломона Гуггенхейма в Бильбао, Испания, (проект Франка О. Гери) с внешней титановой оболочкой. Титан устойчив к коррозии и имеет низкий коэффициент теплового расширения. Его предел текучести аналогичен пределу текучести нержавеющей стали. Титановый лист может быть сформирован, соединен и сварен обычными методами из листового металла. Соединение швов является распространенной формой соединения. Ранее высокая цена титана означала, что он был непомерно дорог для строительства зданий. Однако постепенное снижение цены и использование гораздо более тонких листов сделали его доступным для дизайнеров.
Титан все чаще находит применение в строительстве фасадов. Удостоенный премии дизайн, Поль Андрё (Paul Andreu) Пекинcкого Оперного театра, предусматривал облицовку титаном. Специальный научный комплекс нового тысячелетия в Глазго, расположенный на реке Клайд, состоит из трех независимых зданий: трехмерный кинотеатр IMAX, башня Глазго и природный Научно - технический центр. Кинотеатр IMAX и Научный центр Глазго - первые здания в Великобритании, имеющие титановую оболочку. Buro Happold (Британская фирма профессиональных услуг, предоставляющая инженерные консультации, проектирование, планирование, управление проектами и консалтинговые услуги для зданий, инфраструктуры и окружающей среды) спроектировала крышу с оболочкой из титанового листа площадью 7600 квадратных метров для научного центра. Башня Глазго высотой 127 метров является инновационной в том смысле, что все здание может поворачиваться вокруг своей вертикальной оси, а не только верхний уровень, как у многих других высоких зданий и башен.
Источник фото Яндекс картинки
Подписывайтесь и изучайте статьи, будет лучшей благодарностью для автора.