第十章 建幕墙主要材料Word文件下载.docx

1、断面收缩率是表示钢材在颈缩区的应力状态（形成同号受拉的立体应力区域）条件下，所能产生的最大塑性变形量，它是衡量钢材塑性的一个指标。3. 韧性钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力，它与钢材的塑性有关而又不同于塑性，它是强度与塑性的综合表现。韧性指标是由冲击试验获得的，它是判断钢材在冲击荷载作用下是否出现危性破坏危险的重要指标之一。在冲击试验中，一般采用截面为10mm10mm，长度为55mm，中间开有小槽（缺口）的长方形试件，放在摆锤式冲击试验机上进行试验。冲断试件后，可以从试验机上的刻度盘上直接读出冲击功 AK（单位为Nm）值。此值除以试件缺口处的

2、净截面面积 A i（单位为 cm2），所得的值即为冲击韧性值，用 K 表示： K AKA i，Nm mm2 （103）4. 可焊性钢材的可焊性，是指在一定材料、工艺和结构条件下，钢材经过焊接后能够获得良好的焊接接头的性能。可焊性可分为施工焊的可焊性和使用性能上的可焊性。施工上的可焊性，是指焊缝金属产生裂纹的敏感性以及由于焊接加热的影响，近缝区钢材硬化和产生裂纹的敏感性。可焊性好是指在一定的焊接工艺条件下，焊接金属和近缝区钢材均不产生裂纹。使用性能上的可焊性，是指焊接接头和焊缝的缺口韧性（冲击韧性）和热影响区的延伸性（塑性）。要求焊接结构在施焊的力学性能不低于母材的力学性能。5. 冷弯性能冷弯性

3、能是指钢材在冷加工（即在常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。钢材的冷弯性能是用冷弯试验来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，并显示其缺陷的程度。冷弯试验方法是在材料试验机上，通过冷弯冲头加压。当试件弯曲至某一规定角度 时（一般取180），检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面，如无裂纹、裂断可分层，即认为试件冷弯性能合格。冷弯试验常作为静力拉伸试验和冲击试验等的补充试验。冷弯性能是一项衡量钢材力学性能的综合指标。6. 耐久性影响钢结构使用寿命的因素较多。首先由于钢材的耐腐蚀性较差，必须采取防护措施避免钢材的腐蚀，这是钢结构的一大弱点。新建的钢结构需要油漆，已建成的结构也要根据使用

4、的具体条件定期维护，这就使钢结构的维修费用较其他结构高。二、化学成分对钢材力学性能的影响钢结构中常用的钢材，例如Q235（A3）碳素结构钢，在一般情况下，既有较高的强度（S235N/mm2）,又有很好的塑性（1021%）和韧性 （ K 0.70Nm mm2）,是比较理想的承重结构材料。但是，仍然有可能出现脆性断裂。促使钢材发生脆性断裂的因素很多，主要的因素是钢材的化学成分，钢材的化学成分直接影响钢的组织构造，并与钢材的力学性能有密切关系。钢的基本元素是铁（Fe），普通碳素钢中的纯铁约占99%，此外便是碳（C）、锰（Mn）和硅（Si）等杂质元素，以及在冶炼中不易除尽的有害元素硫（S）、磷（P）、

5、氧（O）、氮（N）等。碳和其他元素虽然含量不大（仅占1%左右），但对钢材的力学性能却有着决定性的影响。因此，在选用钢材时要注意钢的化学成分。在普通碳素钢中，碳（C）是除铁（Fe）以外的最主要的元素，它直接影响着钢材的强度、塑性、韧性和可焊性。随着含碳量的增加，钢材的屈服极限（S）和强度极限（b）提高，但塑性和韧性，特别是负温冲击韧性下降。同时，钢材的耐腐蚀性能、疲劳强度和冷弯性能也明显下降，并将恶化钢材的可焊性和增加低温脆断的危险性。因此,建筑钢的含碳量不宜太高, 一般不超过0.22%, 在焊接钢结构中则应限制在0.20%以下。硅（Si）一般作为脱氧剂加入普通碳素钢，用以制成质量较高的镇静钢。

6、硅有使铁液在冷却时形成无数结晶中心的作用，因而可使纯铁体的晶料变为细小而均匀。适量的硅可以在使钢材的强度大为提高，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性均无显著的不良影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%0.30%，如含量过高（达到1%左右）将会降低钢材的塑性、冲击韧性、抗锈化和可焊性。锰（Mn）是一种弱脱气剂。锰与铁、碳的化合物既能溶解于纯铁体中，又能溶解于渗碳体中，有强化纯铁体和珠光体的双重作用，是一种十分有效的合金成分。含量不大多的锰可以有效地提高钢材的强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材的热加工性能，并能改善钢材的冷脆倾向，而同时又不显著降低钢材的塑性和冲击韧性。锰在普通碳素钢中的含

7、量约为0.30.8%。如果锰含量过高（达1.01.5%），会使钢材变得脆而硬，并将降低钢材的抗锈性和可焊性。硫（S）和磷（P）在普通碳素钢中是极为有害的物质。硫与铁化合为硫化亚铁（FeS），散布在纯铁体晶粒的间层中。含硫量增大时会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度（r）和抗锈性等。高温（8001200）时，例如在烛接、铆接及热加工时，硫化亚铁即将熔化而使钢材变脆（热脆）和发生裂纹。因此，应当严格控制钢材中的含硫量，一般应不超过0.055%，在焊接结构中则应不超过0.050%。若在钢中增加锰的含量，可使硫形成熔点高、塑性较好的硫化锰（MnS），它的熔点（约为1600），远远起出热加工温度。这样就

8、可以消除一部分硫的有害作用。磷与纯铁体结成不稳定的固熔体，有增大纯铁体晶粒的害处。磷的存在虽然可以提高钢材的强度和抗锈性，但严重降低钢材的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性等，特别是在低温时能使钢材变得很脆（冷脆）。所以磷的含量也应严格控制，一般不超过0.050%，在焊接结构中不超过0.045%。但是磷在钢材中的强化作用是十分显著的，因此，有时就利用它的这一强化作用来提高建筑用钢材的强度。磷使钢材的塑性、冲击韧性和可焊性等方面的降低，可用减少钢材中的含碳量来弥补。国外有的生产企业，采用的特殊的冶炼工艺，生产高磷钢，其中磷含量（在含碳量小于0.09%时）最高可达0.080.12%。氧和氮由于容易从

9、铁液中逸出，故含量甚少。这两种物质对钢材具有极为严重的危害性，能使钢材变得极脆。氧的作用与硫类似，是引起热脆的因素之一。一般要求含氧量小于0.05%。氮能使钢材强化。但和磷的作用类似，它的存在将显著降低钢材的塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。因此应尽量减少钢中的含氮量，一般应小于0.008%。三、钢材的物理性能钢材的物理性能如表 101所示。钢材的物理性能 表 101弹性模量 E（MPa）剪切模量 G线胀系数 1/密度 泊松比 2.061050.791.21057850（kg/m3）78.5（KN/m3）0.3四、碳素结构钢国家标准碳素结构钢GB70088规定了碳素结构钢的技

10、术条件。1. 牌号表示方法、代号和符号（1）牌号表示方法钢的牌号由表示屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分按顺序组成。（2）符号Q钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母；A、B、C、D分别为质量等级；F沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母；b半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母；Z镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；TZ特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母；在牌号表示方法中“Z”、与“TZ”符号予以省略，如Q235B。2. 钢的牌号和化学成分可参阅文献21表22及相应说明（1）（6）。3. 钢材的拉伸和冲击试验、弯曲试验可参阅文献21的表23、表24及相应说明。五、合金结构钢国家标准低

11、合金高强度结构钢GB/T159194规定了低合金高强度结构钢的牌号和技术要求。其牌号表示方法与前面已介绍的方法类似，如Q390A。详见文献21表25、表26。六、耐候钢耐候钢即耐大气腐蚀钢。焊接结构用耐候钢是在钢中加入少量的合金元素,如铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能，同时保持钢材具有良好的焊接性能。高耐候钢是在钢中加入少量的合金元素，如铜（Cu）、磷（P）、铬（Cr）、镍（Ni）等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。因为这类钢的耐候性能比焊接结构用耐候钢好，称作高耐候性结构钢。国家标准高耐候结构钢GB/T41712

12、000规定了高耐候结构钢的技术要求。1. 高耐候性结构钢按主要化学成分分为两类：（1）铜磷钢；（2）铜磷铬镍钢。2. 牌号表示方法钢的牌号由代表“屈服点”和“高耐候”的汉语拼音字母及屈服点的数字组成，含Cr、Ni的高耐候钢在牌号后加代号“L”。如Q295GNHL。3. 钢的牌号和化学成分见文献21表27。4. 钢材的力学性能和工艺性能见文献21表28。5. 根据需方要求可作冲击试验，见文献21表29。国家标准焊接结构用耐候钢GB/T41722000规定了焊接结构用耐候钢的技术要求。1. 钢材按交货状态分为两类：（1）热轧或正火状态交货；（2）调质状态交货。2. 牌号表示方法举例：Q355NHC

13、、Q460NHD（C、D、E为质量等级代号）3. 钢的牌号和化学成分见文献21表210。4. 钢材的力学性能和工艺性能见文献21表211。七、彩色涂层钢板彩色涂层钢板是以金属板材为基底，在其表面涂以各类有机涂料的产品。国家标准彩色涂层钢板及钢带GB/T1275491规定了彩色涂层钢板的分类和技术要求。1. 钢板的分类和代号见文献21表212。2. 标记示例：用途为建筑外用、表面状态为涂层板，涂料种类为外用聚酯，基材类别为小锌花平整钢带，公称尺寸为厚0.8mm、宽1000mm的钢板，标记为：JWTCWZXP0.810002000GB/T1275491。3. 钢板的性能应符合文献21表213的规定

14、。4. 彩色钢板的耐久性，详见文献8上册第六节。八、不锈钢板幕墙采用的不锈钢宜采用奥氏体不锈钢。（一）冷轧不锈钢板幕墙面板常用的冷轧不锈钢板，其表面状态可为镜面、丝纹、哑光等。1. 化学成分不锈钢板的牌号、化学成分见文献8上册表2.5.1表2.5.4。2. 力学性能奥氏体不锈钢板的力学性能见文献8上册表2.5.5、表2.5.6。（二）不锈钢热轧钢板1. 类别和牌号钢种按组织特征分为五类，共48个牌号。类别和牌号见文献8上册表2.5.12所列。2. 技术要求化学成分、交货状态、力学性能、耐腐蚀性能、表面质量详见文献8上册表2.5.14表2.5.35。九、不锈钢丝绳国家标准不锈钢丝绳GB/T994

15、488对不锈钢丝绳的技术要求作了规定，详见文献9表216、表217。为了适应同学们今后工作需要，特别推荐一本非常实用的工具书：建筑用不锈钢使用手册，该书由香港坚朗建筑五金（集团）有限公司和深圳市坚朗建材有限公司联合编写的。主要内容如下；第一章、不锈钢的基本知识；第二章、不锈钢如何分类；第三章、常用中外代号及不锈钢标准编号对照表；第四章、不锈钢的热处理；第五章、不锈钢的耐腐蚀性检查；第六章、不锈钢的物理性能；第七章、不锈钢的力学性能；第八章、建筑用不锈钢绞线（Q/JL12004）；第九章、成品不锈钢拉索（Q/JL22004）；第十章、中日不锈钢棒；第十一章、不锈钢钢管；第十二章、不锈钢的焊接；第

16、十三章、不锈钢的机加工特性；第十四章、不锈钢的成型方法适应性；第十五章、不锈钢产品的检验；第十六章、我国自然环境腐蚀条件概论及选用不锈钢的原则；第十七章、建筑工程选材不当实例。这本手册就是文献31。十、钢绞线钢绞线和钢丝绳应用于拉索桁架的受拉杆件，只能承受轴向拉力，不能承受压力。钢绞线通常由7根高强钢丝绞结而成，强度高，但需作表面防腐处理；钢丝绳由很细的不锈钢丝集束绞结而成，无须作防腐处理，但强度较低。常见钢绞线实物举例（略）。还有一种叫铝包钢绞线，如深圳市民中心30m54m平板型拉索采光顶由于要求接索有很大的预拉力,所以选用了新华金属制品公司的产品铝包钢绞线,见文献8表2.3.55。十一、无

17、缝钢管无缝钢管主要用于幕墙支承结构：单根钢管柱、桁架、空腹桁架和网架网壳结构。材质可为碳素钢或不锈钢。其成型工艺分为热轧（热扩）和冷轧（冷拔）两类，见流程图和表2.3.37。热轧无缝钢管生产工艺流程转炉电炉精炼模铸连铸初轧开坯加热二次穿孔穿孔（冲孔）轧管包装检查精整矫直定减径再加热冷却探伤冷轧、冷拔无缝钢管生产工艺流程热处理修磨切断酸洗、清洗、中和水压试验切头检查（无损探伤）润滑处理冷拔 冷轧成品热处理管料第二节 铝合金材料铝合金材料是建筑幕墙工程大量使用的材料，幕墙骨架（横梁、立柱）以铝合金建筑型材为主，幕墙面板也大量使用单层铝板、铝塑复合板、蜂窝铝板等。一、牌号与状态国家标准变形铝及铝合金

18、牌号表示方法（GB/T164741996）规定了变形铝及铝合金的牌号表示方法。这个标准是根据变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法制定的。这个标准包括国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种牌号的命名方法。详见文献9表218、表219。国家标准变形铝及铝合金状态代号（GB/T164751996）规定了变形铝及铝合金的状态代号。基础状态代号用一个英文大写字母表示。基础状态分为五种，见文献9表220。细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。H的细分状态、T的细分状态、原状态代号相应的新代号分别见文献9表221表225。二、铝合金建筑型材铝合金建筑型

19、材是铝合多玻璃幕墙的主材，目前使用的主要是6061（30号锻铝）和6063、6063A（31号锻铝）高温挤压成型、快速冷却并人工时效（T5）或经固熔热处理（T6）状态的型材，经阳极氧化（着色）、或电泳涂漆、粉沫喷涂、氟碳化喷涂表面处理。国家标准铝合金建筑型材（GB/T52372000）对铝合金建筑型材的质量作了规定。国家标准变形铝及铝合金的化学成分（GB/T31901996）对铝合金建筑型材化学成分的规定见表102。变形铝及铝合金化学成分（%） 表 102牌号SiFeCuMnMgCrZnTi其 他A1单个合计6061（LD30）0.40.80.70.150.40.150.81.20.040.3

20、50.250.05余量6063（LD31）0.20.60.100.450.96063A0.30.6化学成分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，必须严格控制铝合金的化学成分。6063合金的化学元素含量范围比较宽，由于各种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相互关系的搭配，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/T523720

21、04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、硅质量可分为1.73：1，如果 Mg2Si1.73，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； Mg2Si1.73，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。铁是主要杂质元素，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FeSi时，容易在晶

22、界上形成低熔点的三元共晶体，热脆性更大。而当FeSi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、铁三个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。其他杂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。除铜以外的其他杂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

23、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 相在晶界的析出，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。这几种杂质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。综合考虑，6063合金比较理想的化学成分（%）为：Mg：0.450.55； Si：0.350.45； Mg/Si 1.31.4； Fe：0.150.20Zn0.10 Ti0.10 Cu0.10 Mn0.10 C

24、r0.10按照这个化学成分， MgSi0.80%，且过剩的硅量小于铁含量，铁、锌、铜、钛、锰、铬的含量也较低，对氧化的质量不会有太大的影响。可以保证合金有良好的挤压性能，又可以保证型材有良好的力学性能和氧化膜质量及表面质量，同时也不会造成合金元素的浪费。2. 铝合金建筑型材的物理性能铝合金建筑型材物理性能见表103。弹性模量 （MPa）线胀系数 （以每摄氏度计）密度 （kg/m3、KN/m3）泊松比0.702.352800、28。0.33铝合金建筑型材物理性能 表 103 3. 材质标准国家标准铝合金建筑型材 第1部分 基材（GB/T5237.12000）对基材的质量作了规定。第2部分 阳极氧

25、化、着色型材（GB/T5237.22000）对阳极氧化、着色型材的质量作了规定。第3部分 电泳涂漆型材（GB/T5237.32000）对电泳涂漆作了质量规定。第4部分 粉沫喷涂型材（GB/T5237.42000）对粉沫喷涂作了质量规定。第5部分 氟碳漆喷涂型（GB/T5237.52000）对氟碳漆喷涂作了质量规定。详见文献12中104110181。型材的合金牌号、表面处理应符合表104的规定。铝合金建筑型材的牌号及表面处理 表 104 牌 号供应状态表 面 处 理 方 式6061（LD30）T4（CZ）、T6（CS）阳极氧化（银白色）；电解着色；有机着色；阳极氧化电流涂漆；阳极氧化、电解着色加电泳涂漆；粉沫喷涂；氟碳漆喷涂6063（LD31）T5（RCS）、T6（CS）型材尺寸允许偏差（普精级、高精级、超高晶级）分别见文献9的表231表233。型材角度允许偏差、平面间隙、弯曲度、扭拧度及圆角半径，分别见文献9表234、表235、表236、表237、表238。型材的室温力学性能应符合表105的规定。型材的室温力学性能（N/mm2） 表 105 合金牌号状 态壁厚（mm）抗拉强度b规定非比例伸长应力P 0.2伸长率（%）硬 度 试 验试验厚度维氏硬度（HV）韦氏硬度（HW）不小于T4所有18011016T6265