铝合金建筑型材作为建筑工程的一种重要原材料，在国民经济体系中起着基础性的作用，近年来在房地产产业的拉动下，中国铝合金建筑型材产量持续走高，而铝合金建筑型材壁厚作为影响建筑工程质量的重要质量指标，同时又是关系建筑工程造价的经济指标，在通过计算确保工程质量的前提下合理控制铝型材壁厚，对于降低铝资源消耗和建筑工程成本，提高铝型材的市场竞争力有着重要意义。
为规范市场秩序，防止某些厂家生产不符合质量要求的薄壁型材，杜绝建筑工程中的质量和安全隐患，铝合金建筑型材的标准及铝合金门窗及幕墙的标准、规范无一例外的把铝合金型材壁厚作为保证铝合金门窗和幕墙质量及确保建筑工程质量和安全的重要指标，而对铝合金型材壁厚作了硬性规定，如GB5237.1-2008《铝合金建筑型材 第1部分：基材》强制性条款4.4.1.1.2规定：除压条、压盖、扣板等需要弹性装配的型材之外,型材最小公称壁厚应不小于1.2mm；GB/T8478-2008《铝合金门窗》第5.1.2.1.1条规定：外门窗框扇拼樘框等主要受力杆件所用主型材壁厚应经设计计算或试验确定。主型材截面主要受力部位基材最小实测壁厚，外门不应低于2.0mm；外窗不应低于1.4mm等，但标准中未对其所规定的最小壁厚提供科学依据或做出合理的解释。因此在工程设计单位根据具体的工程和实际使用条件进行壁厚的计算和设计时，出现了部分计算壁厚与标准规定有出入的情况，而铝型材生产企业夹在两者之间，就该严格按照标准要求还是根据设计单位经过计算校核之后的壁厚生产的问题，陷入了困惑和两难之中，如何充分理解国家标准、行业标准和地方性法律法规中关于铝合金型材壁厚规定，而又协调工程设计单位的计算结果，生产中合理控制铝合金建筑型材壁厚，在一定程度上节约铝资源，是铝合金建筑型材生产企业必须面对的重要课题。
要使构件安全地工作，即要有足够的承载荷载的能力，如果构件设计得薄弱，或选用的材料不恰当，不能安全地工作，则会影响到整体的安全工作，甚至造成严重事故；另一方面如果构件设计得过于保守，或选用的材料太好，虽然构件整体都能安全工作，但构件的承载能力不能充分发挥，既浪费材料、又增加重量和成本，也是不可取的。显然，构件的设计是否合理有着相互矛盾的两个方面，即安全性和经济性，既要有足够的承载能力，又要经济、适用。在材料力学中，衡量构件的承载能力，主要有三方面的内容：强度、刚度、稳定性。而杆件的变形的基本形式主要有以下四种：轴向拉伸或压缩；剪切；扭转；弯曲。因铝合金门窗自重较轻，其在竖框杆件中产生的轴力较小，故轴向拉伸或压缩也较小，可忽略不计，下面从铝合金门窗型材杆件最常见的弯曲和剪切变形的强度和刚度校核来阐明壁厚与材料变形的关系，对于铝合金门窗杆件这类细长构件来说，受荷后起控制作用的往往是杆件的挠度（即杆件的刚度），刚度就是变形不能超过某一允许值,否则就会影响杆件正常的工作，因此进行门窗工程计算，可先按门窗杆件挠度的计算选取合适的杆件，然后进行杆件强度的校核。
挠度(刚度)校验依据：
根据铝合金门窗GBT8478-2008
1)单层玻璃，夹层玻璃：fmax<=L/100
2)双层玻璃，中空玻璃：fmax<=L/150
其中：fmax:为受力杆件最大变形量(mm)
L:为受力杆件长度(mm)
因建筑外窗在风荷载作用下，承受的是与外窗垂直的横向水平力，外窗各框料间构成的受荷单元，可视为四边铰接的简支板。在每个受荷单元的四角各作45度斜线，使其与平行于长边的中线相交。这些线把受荷单元分成4块，每块面积所承受的风荷载传递给其相邻的构件，每个构件可近似地简化为简支梁上呈矩形、梯形或三角形的均布荷载。这样的近似简化与精确解相比有足够的准确度，结果偏于安全，可以满足工程设计计算和使用的需要。
材料的挠度主要和材料的弯曲刚度EI值有关，E是材料的弹性模量，对同一材料来说是一个常数，对于铝合金材料而言为70000MPa，I是材料的有效惯性矩，虽然与型材壁厚有一定关系，但主要与截面形状有关，即增加壁厚不是提高截面有效惯性矩I的最佳途径，因此型材壁厚不是杆件刚度条件的决定因素。
强度校核依据：弯曲正应力对杆件强度起主导作用，是控制因素。提高杆件的强度，主要依据弯曲正应力强度条件：
弯曲应力校验依据：σmax=M/W<=[σ]
[σ]:材料的抗弯曲允许应力(N/mm?)
σmax:计算截面上的最大弯曲应力(N/mm?)
M:受力杆件承受的最大弯矩(N.mm)
W:净截面抵抗矩(mm?)
由此可见，提高杆件强度的主要措施就从降低最大弯矩M，增大截面抵抗矩W值及充分利用材料性能[σ]，其中最大弯矩M的变化主要与载荷作用的位置、方式及支座的位置分布有关，其取决于门窗立面的设计，与型材截面及材料无关，在此不作讨论。对型材而言，可通过选择合理截面，以增大截面抵抗矩W值，杆件的合理截面是指杆件在满足强度条件的前提下，用较少的材料获得最大的W值，对于面积A相等而形状不同的截面，可以用比值W/A作为衡量截面经济合理的批标，W/A越大,截面就越经济合理，由于一般截面中，W与其高度的平方成正比，所以，应尽可能地使横截面面积分布在距中性轴较远的地方，所以在实际设计中，通过使用加强中梃提高截面的有效惯性矩I和截面抵抗矩W比单纯通过中梃增加壁厚经济合理，从上面的公式还可看出，强度校核中弯曲应力还与材料的性能特性有关，在最大弯矩M和截面抵抗矩W已确定时，可以采用不同的材料或状态以提高材料的抗弯曲许用应力[σ]，对于铝合金来说，可通过选择不同的合金牌号，如6063、6063A、6005、6061等，或不同的热处理状态，如T5、T6等来提高材料的抗弯曲许用应力[σ]。因此和杆件刚度校核一样，型材壁厚可通过其变化导致截面抵抗矩W值的变化，从而影响杆件弯曲应力校核的强度条件，增加壁厚不是提高截面抵抗矩W值的最佳途径，因此型材壁厚不是杆件弯曲应力校核强度条件的决定因素。
剪切应力校验依据：τmax=(Q*S)/(I*δ)<=[τ]
[τ]:材料的抗剪允许应力(N/mm?)
τmax:计算截面上的最大剪切应力(N/mm?)
Q:受力杆件计算截面上所承受的最大剪切力(N)
S:材料面积矩(mm?)
I:材料惯性矩(mm^4)
δ:腹板的厚度(mm)
从上式可见，剪切应力除和型材截面参数，如惯性矩I、面积矩S及材料特性[τ]有关外，还和型材腹板的壁厚δ成反比，也就是说增加型材腹板壁厚δ可以减小计算截面上的最大剪切应力τmax，因此型材壁厚不是杆件剪切应力校核强度条件的决定因素之一，但一般材料的抗剪允许应力[τ]远小于抗弯曲允许应力[σ]，如铝合金材质6063-T5的[σ]=85.5MPa，[τ]=49.6MPa，[τ]=0.58[σ]，所以一般弯曲应力校验能通过的，剪切应力也能通过，故可省略。
故对于型材杆件的刚度和强度校核而言，其主要与型材的截面参数如惯性矩I、抵抗矩W等有关，其由截面形状决定，增加型材壁厚是提高截面参数的一种方法，但不是最佳方法，最好的途径是应尽可能地使横截面面积分布在距中性轴较远的地方，即在保证刚度和强度的前提下，尽可能减小I/A或W/A，这样型材截面在承载能力和刚度和强度上能保证合理性和经济性，达到最大的性价比；另外强度校核还右充分利用材料的性能特性，在型材截面确定的前提下，通过选择不同的合金牌号或热处理状态，提高材料的抗弯曲允许应力[σ]，从而满足杆件的强度条件。故只有在型材的截面和合金状态确定后，壁厚的增减才是关键因素，从而影响杆件的强度和刚度。
以下为使用ansys有限元仿真模拟对型材刚度及强度的计算：
杆件计算长度：2000mm
型材一：
变形最大fmax =4.856mm
弯曲应力最大σmax =73.15Mpa
型材二：
变形最大：fmax =3.698mm
弯曲应力最大：σmax =54.79Mpa
型材三：
变形最大：fmax =2.745mm
弯曲应力最大：σmax =52.66MPa
分析以上计算结果，增大型材壁厚可以增加型材截面参数I和W，从而提高杆件的刚度和强度，从而提高型材的抗变形能力（如型材二），但在不改变型材一壁厚的前提下，改变截面且把截面积尽可能加在远离中性轴的地方（型材三），型材三的截面积与型材二基本一致，但其惯性矩I和 截面抵抗矩W远大于型材二，而计算结果显示，型材三抗变形能力远高于型材二，故在型材截面积相同即重量线密度相同的情况下，型材三截面更为科学，也说明增加型材壁厚不是提高杆件刚度和强度的最有效手段。
但构件承载能力的三个内容中，还有一个稳定性的问题，对于横向受力杆件，受弯薄壁梁的截面存在局部失稳的问题，为防止产生压应力区的局部屈曲，需采取一些方法加以控制，弹性薄板在均匀受压下的稳定临界应力可由下式计算：
式中：Ｅ—— 弹性模量；
t —— 截面厚度
ｖ—— 泊松比
—— 截面宽度
—— 弹性屈曲系数，自由挑出部位（边界条件视为三边简支、一边自由）取0.425，双侧加劲部位（边界条件视为四边简支）取4.0。
由上式可得到型材截面的宽厚比要求，即：
，式中： ｆ—— 型材强度设计值，对于6063-T5铝合金材质：
对于6063-T6铝合金材质：
按逢5四舍五入得到：6063-T5时： b/t≤50、6063-T6时： b/t≤40
当壁厚t=1.2mm：6063-T5时： b≤60、6063-T6时： b≤48
当壁厚t=1.4mm：6063-T5时： b≤70、6063-T6时： b≤56
当壁厚t=2.0mm：6063-T5时： b≤100、6063-T6时： b≤80
从按GB 5237.1-2008及GB/T 8478-2008规定的型材最小壁厚计算，满足杆件局部稳定的型材宽度，壁厚1.2mm及1.4mm时较接近平时窗型材的宽度尺寸，而壁厚2.0mm时的型材最大宽度也接近门型材的最大宽度，从上式也可看出宽厚比也和材料的强度设计值即材料特性有关，可以通过选用不同的材料改变型材的宽厚比要求。综上所述标准中最小壁厚的规定，在理论上是符合常用门窗型材满足局部稳定性的宽厚比要求的，由于门窗型材使用的地区，高度，门窗立面不同，其所受的荷载也不相同，应以计算或试验确定其壁厚，即计算或试验要求的型材壁厚大于标准的最小壁厚要求，应以计算和试验值为准，如计算或试验要求的型材壁厚小于标准的最小壁厚要求，则应取标准规定的型材最小壁厚值。故在目前市场还不是很规范，监控手段还不是很完善的情况下，规定型材最小壁厚对于提高型材抗变形能力，特别是抗局部失稳能力，保证门窗安全，规范市场有较大的作用和重要的意义；但影响材料变形的因素较多，这种一刀切地规定，也可能会造成材料的浪费，成本的上升，建议今后在标准的修订中，深入研究，逐步完善，形成综合考虑各种影响因素的规范性条款和图表。
GB 5237-2008《铝合金建筑型材》、GB/T 8478-2008《铝合金门窗》、JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》均对相关铝合金建筑型材的最小壁厚进行了规定，但对如何得到最小壁厚未提供合理的解释，针对上述问题，本文通过理论计算，并利用有限元仿真软件ANSYS对铝合金型材壁厚与材料各种典型变形性能的关系进行了计算分析，并通过对计算结果的讨论分析，得出铝合金型材壁厚与材料变形间相互关系的一些结论，并应用这些结论对上述标准中相关规定的科学性进行了讨论。
