建筑外立面上铜复合及铜合金材料的应用

张 曼

（安徽建筑大学建筑设计研究院，安徽 合肥 230022）

1 铜复合及铜合金材料的特性

1.1 铜的化学特性

在元素周期表中铜的原子序数是29，其能够与水和大气发生化学反应，会在表面生成一种称为铜绿的氧化保护膜，该氧化膜能够附着这铜材上，防止铜的进一步腐蚀，所以在雨水管件以及建筑屋面板中应用广泛。

1.2 铜的工艺性能

由于铜的塑性以及延展性良好，能够作出不同的半成品，在工业领域应用广泛；由于铜还具有抑菌性，因此在医学领域也得到广泛应用；由于良好的可焊接性，常被用在软钎焊和其他的焊接工艺中；由于电镀性能良好，在其表面可电镀上其他金属；铜的色泽良好，高贵典雅，装饰性很好，具有良好的装饰效果，在建筑装饰领域得到广泛应用。

1.3 铜的经济性

铜材的可回收性极佳，被认为是良好的绿色建材之一。建筑外立面使用铜材时，只需进行第一次养护处理，便可保持很长时间。

1.4 铜复合及铜合金材料的缺点

在建筑装饰行业所需的铜复合及铜合金材料总量较大，又受到铜资源的稀缺影响，资源的节约就显得尤为重要。与其他金属材料相比，铜复合及铜合金材料价格较高，可是在使用寿命上铜复合及铜合金材料具有巨大优势，同时可回收性也有优于其他金属。

2 铜复合材料和铜合金在建筑外立面上的应用

2.1 铜复合材料的应用

1） 铜塑复合板的应用。采用热复合方式将铜和塑料制成一种称为铜塑复合板的装饰材料，该装饰材料的塑性、耐用性以及抑菌性良好。通常有铜塑钢复合板、铜塑铝复合板等。在上海世博会的中国铁路馆的展馆外立面幕墙系统中运用到了铜塑复合板幕墙以及玻璃幕墙，分别布置在两侧和中间。古铜色的铜塑复合板在两侧方正空间中形成网格样式，与中间玻璃幕墙的结合，给人一种强烈的视觉效果；2） 铜双金属板的应用。铜与其他金属元素粘合在一起所形成的铜双金属板是一种新型金属复合材料，其具有良好的隔热、防震、隔音性能，并且具有价格便宜、强度高、质量轻以及板型好的优点。例如铜钢复合板，具有良好的导热性、抗磨损性以及耐腐蚀性，并且强度高、价格便宜、可焊接性能良好。由于铜和钢的熔点相差较大，因此该复合材料常用在建筑的屋顶和门窗等[1]。在上海同济设计学院的主楼外墙中，所采用的装饰材料便是铜钢复合板和玻璃。由于主楼的外立面是采用铜钢复合板与玻璃材料，因此在有阳光的照射时，给人一种十分美妙的视觉效果。

2.2 铜合金的应用

图1 学院主楼

1） 黄铜的应用。铜和锌的合金称为黄铜，该合金的减磨性和耐用性良好，同时加工容易，环保效果良好。由于具有黄金般的金属色泽，黄铜常用于建筑外立面装饰工程之中。在2002年新建的雷峰塔是基于原址建设的，有72m 高，包含台基10m，塔身46m 和塔刹16m。该塔用铜约280t，占地面积为3133m2，保留原塔的设计风格。塔中所有的饰件、柱子、瓦、铃铛等都是铜制的。该塔的耐用性、防水性以及耐腐蚀性能良好，黄铜的黄金般光泽，使塔的视觉效果极佳。采用8000 多块2mm 处理过的仿青铜色钢板制成的武汉文化艺术中心琴台大剧院幕墙，总面积达9000m[2]。使用蚀刻技术在上幕墙铜板上刻浅纹，手工锻造技术在下层幕墙上装饰多层纹饰。外围幕墙系统由清水混凝土、仿青铜板以及玻璃组成。在古时，武汉隶属于楚国，琴台大剧院的青铜幕墙正是楚国悠久青铜文化的再现[3]。

2） 金铜的应用。铜和铝元素的合金称为金铜，常用于建筑外立面中。金铜的塑性、润湿性以及耐腐蚀性良好。在与大气长期接触后，金铜表面的光泽会慢慢褪去，当时褪去后的光泽依旧与金色相近，仍能带来不错的视觉效果。作为圣拉斐尔面相世界的交流窗口的法国维克多雨果枢纽，其表面覆盖了一层金铜合金，金子般的色泽为人们带来了一次视觉盛宴，同时金铜的可持续性和耐久性为建筑的环保提供了有利条件。

3 结语

综上所述，在建筑外立面中人们不但重视发展的质量，也不断看中环保，铜复合及铜合金材料能够很好的满足这种需求。铜复合及铜合金材料不仅具有多种性能优点，同时环保效果极佳，广泛的应用铜复合及铜合金材料能够进一步推进该技术的发展，让该技术给生活带来更多的便利，推动社会发展。加大铜复合材料的研究是推动其发展的关键因素，研发更为优秀的铜复合材料，应用在更多的领域。