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                    追求極致美!冷軋不鏽鋼板幕牆系統的設計與應用

                    來源:現代幕牆系統技術(蘇州)有限公司  作者:李德生  日期:2019-10-24
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                       【摘要】本文介紹冷軋不鏽鋼板的産品特性、生産工藝及其在不鏽鋼幕牆系統設計及施工過程中應考慮的因素;闡述了冷軋不鏽鋼板幕牆的系統結構設計、接縫處理、平整度的技術實現方式,生産裝配的技術要求;並結合項目實踐分析技術具體應用,板材施工失誤後的處理方案,及典型單元式冷軋不鏽鋼的系統設計與項目完成的技術成果介紹。  
                       【關鍵詞】冷軋不鏽鋼板、平整度,系統設計

                      【摘要】本文介紹冷軋不鏽鋼板的産品特性、生産工藝及其在不鏽鋼幕牆系統設計及施工過程中應考慮的因素;闡述了冷軋不鏽鋼板幕牆的系統結構設計、接縫處理、平整度的技術實現方式,生産裝配的技術要求;並結合項目實踐分析技術具體應用,板材施工失誤後的處理方案,及典型單元式冷軋不鏽鋼的系統設計與項目完成的技術成果介紹。

                      【關鍵詞】冷軋不鏽鋼板(詞條“鋼板”由行業大百科提供)、平整度,系統設計

                      1 冷軋不鏽鋼板概述

                      1.1 冷軋不鏽鋼板是用冷軋工藝生産的不鏽鋼鋼板,一般厚度在1.5mm~4.0mm左右。冷軋後的不鏽鋼板表面可以形成特殊的紋理圖案(如圖1),也提高了不鏽鋼板材的強度(詞條“強度”由行業大百科提供)與平整度,冷軋不鏽鋼板在幕牆工程上的運用可以起到特殊的金屬(詞條“金屬”由行業大百科提供)質感的外牆效果,並且大幅提高了不鏽鋼板外牆的平整度。

                    圖1:部分冷軋不鏽鋼樣板

                      1.2 由于冷軋不鏽鋼板自身的特性,其具有一定的強度,耐腐蝕性好,並且韌性較大及具有良好焊接性能,一般情況下是根據項目特點結構性能要求來進行幕牆系統設計,並根據不同使用地區的汙染程度選擇恰當的牌號,可按照圖2進行冷軋不鏽鋼板材牌號的選擇:

                    圖2:不鏽鋼板牌號選擇

                      各類不鏽鋼牌號的國內外規範對照表:

                    圖3:規範中不鏽鋼牌號對照表

                      考慮到國內環境空氣汙染及防雨性能,在國內的幕牆工程中常常使用的不鏽鋼板的牌號爲022Cr17Ni12Mo2(俗稱316L)。

                      1.3 典型的不鏽鋼帶(詞條“鋼帶”由行業大百科提供)冷軋生産工藝流程:

                      a 退火→冷卻→酸洗→水洗→幹燥→不鏽鋼帶

                      b 不鏽鋼帶的冷軋

                      c 不鏽鋼帶的精整:平整、抛光、矯直、縱切、橫切等。

                      因爲不鏽鋼産品的特性,使用在幕牆工程上的冷軋不鏽鋼板必須經過以上工藝流程才可保證板材的平整度與表面效果。

                      2 冷軋不鏽鋼幕牆的系統設計

                      2.1 冷軋不鏽鋼板材因材料的自身特性,其表面反射高,對光線非常敏感,輕微的變形都會造成明顯的視覺感受;其韌性大,熱脹冷縮或其他輕微的變形位移都會造成較大的平整度影響;這些特點決定了不鏽鋼板幕牆相對于普通金屬板幕牆對平整度有更高的要求。

                      2.2 通常的不鏽鋼幕牆是使用折邊加工及開V口的工藝,但是折邊加工會對板塊邊部産生輕微的弧度而影響平整度,所以對冷軋不鏽鋼板幕牆來說,盡可能的選擇使用平板不鏽鋼進行設計使用;並且不鏽鋼板的厚度對平整度的實現有重要的影響,不同的厚度也決定了板材使用不同的加工裝配工藝與結構設計。

                      2.3 使用幕牆中的冷軋不鏽鋼板一般的使用方式有:折邊盒子型、平板型,複合板型。

                      折邊盒子型是指板塊四邊使用用開V口進行折邊加工的工藝,並結合加強肋的布置進行板塊加工的工藝方式。

                      平板型是指不鏽鋼使用激光切割加工,用精切的平板直接作爲幕牆面板使用,平板因爲沒有進行折邊的工藝,故板材可以達到極高的要求。

                      複合板型是指不鏽鋼板與背襯板或者鋁合金蜂窩板使用專用的粘合劑(詞條“粘合劑”由行業大百科提供)進行粘接組合成板塊的方式,複合板型的不鏽鋼板平整度可以達到較高的要求,但對其粘合劑的力學性能及耐高溫有嚴格的技術要求。

                      2.4 接縫處理:一般情況下,使用冷軋不鏽鋼板幕牆建議使用開縫式接縫 處理,內部形成等壓排水構造系統。如選用接縫打膠處理,需要對不鏽鋼板表面進行除油汙處理,再塗專用環氧底漆,否則很難保證密封膠與不鏽鋼板材的粘接密封性能。

                      2.5 板塊分格:正常的冷軋不鏽鋼板的寬度尺寸範圍: 50mm~1219mm,長度尺寸範圍:500mm~4000mm。板塊的分格除了要根據幕牆建築設計分格的要求,還要研究板塊的可加工性及平整度控制目標要求,並且因爲不鏽鋼板的特性,對變形與平整度的設計目標應遠高于規範要求。

                      2.6 連接設計:不鏽鋼板與加強肋的連接一般有兩種方式:種焊釘法、膠粘法。爲了防止焊接對不鏽鋼板表面形成破壞,防止表面出現焊接糊點,一般厚度在2mm以上的板材方可使用種焊釘法,並對焊點的間距進行嚴格的計算確定,檢驗焊點質量可以焊接後進行破壞性試驗,以母材撕裂或焊釘彎曲而焊縫不開裂爲焊接合格。使用膠粘法固定的,應通過試驗確定平面拉伸性能、耐高溫能力及耐久性(詞條“耐久性”由行業大百科提供)等。

                      2.7 不鏽鋼幕牆的節點設計示例:

                    圖4:開縫式平板型不鏽鋼系統節點一

                    圖5:開縫式平板型不鏽鋼系統節點二

                      2.7.1 圖四圖五是使用開縫式的不鏽鋼平板系統設計,平板不鏽鋼可以避免由于鋼板開V口折邊産生的輕微弧邊彎曲與出現內部殘余應力現象,並且在板厚度滿足要求的情況下,理論上板材可以達到極高的平整度。

                      2.7.2 圖四圖五系統節點中,平板不鏽鋼後面的鋁合金副框通過角碼組合成爲鋁合金框架(詞條“框架”由行業大百科提供),在框架中通過連接橫豎向龍骨(詞條“龍骨”由行業大百科提供)型材形成井字加強筋副框網格,副框龍骨的尺寸大小與井字格間距可根據計算確定。並且由于不鏽鋼板韌性大,在板塊加工裝配時應充分考慮不鏽鋼板自身內部殘余應力、連接安裝産生的安裝應力、安裝後的溫度應力,以實現無應力生産。

                      2.7.3 平板不鏽鋼通過種焊釘與鋁合金副框結構進行可靠連接,並根據計算結構連接需要的挂鈎,而形成完整的不鏽鋼板塊單元。

                      2.7.4 平板不鏽鋼板塊單元豎向兩邊通過挂鈎挂接在現場安裝好的挂座上,板塊上端通過螺釘與預裝的連接件進行連接,板塊下端通過公母料插接連接在下一板塊的上端的插翅上。

                      2.7.5 通過連接技術實現無應力安裝。由2.7.4條的板塊安裝方式,不鏽鋼板塊單元上邊爲固定連接,兩側邊與下邊均爲爲挂式插接連接,在挂接插接位置均預留可以適應板塊垂直方向的變形空間,此預留的變形空間應考慮安裝偏差、熱脹冷縮、層間變形等要素帶來的影響。這樣板塊在重力方向始終是處于垂直懸挂狀態,不鏽鋼板塊的內應力、抗熱脹冷縮等其他變形均可以進行有效的釋放,從而實現板塊無應力安裝,使不鏽鋼幕牆表面實現極高的平整度。

                      2.7.6 板塊安裝完成後,平板不鏽鋼幕牆通過開縫讓不鏽鋼背後的空氣層與室外能夠順暢的流通,使不鏽鋼板背後的空氣層與室外的空氣相通等壓,從而防止雨水由于壓力差進入室內,冷凝水和可能的滲漏水可通過設置的排水通道有組織的排出。

                      2.7.7 不鏽鋼幕牆的接縫處采用不打膠的工藝,減少了接縫的表面汙染,使板面表面保持長期清潔。

                      3 冷軋不鏽鋼板幕牆的工程實踐運用

                      蘇州某項目由2棟塔樓和3層裙樓構成。外立面由玻璃、布紋冷軋不鏽鋼板組成,使用單元體幕牆系統。其中冷軋布紋不鏽鋼板幕牆用于幕牆立面、幕牆線條等部位。

                      該項目冷軋布紋不鏽鋼幕牆實施過程中對平整度的實現可謂是一波三折,在項目的施工圖中,節點設計是在2mm冷軋布紋不鏽鋼板內使用2mm鍍鋅鋼板作爲背襯板膠粘而成複合板材。

                      圖6是不鏽鋼作爲幕牆的橫向線條的系統節點設計圖,冷軋布紋不鏽鋼複合板材通過連接件與連接壓板進行連接在幕牆龍骨上。

                    圖6:不鏽鋼幕牆橫向線條節點設計

                      圖7是正立面的不鏽鋼幕牆系統節點設計圖,2mm厚布紋不鏽鋼線條包覆在2mm鍍鋅鋼板背襯板上,通過角碼連接在單元體幕牆公母料上。

                    圖7: 正立面不鏽鋼幕牆系統節點設計圖

                      但是現場安裝後的大面幕牆效果確讓人大跌眼鏡,不鏽鋼幕牆板塊大多出現變形鼓包現象,見圖8。經過檢查原因發現,圖紙上設計的鍍鋅鋼板背襯板沒有安裝,不鏽鋼板的厚度也沒達到圖紙的要求,並且沒有進行任何薄板的加強措施。

                    圖8:布紋冷軋不鏽鋼板幕牆的變形鼓包

                      經過現場質量檢查及工程現狀,經過討論最終確定整改方案,在不鏽鋼板背部使用耐高溫無溶劑雙組份聚氨酯強力膠與15mm厚鋁蜂窩進行熱壓而成不鏽鋼板塊單元,再通過角碼與單元體幕牆龍骨進行連接,節點見圖9,按照此方案整改後幕牆平整度較好,整改完成後效果見圖10。

                    圖9:使用鋁蜂窩的不鏽鋼板幕牆

                    圖10:使用鋁蜂窩不鏽鋼板幕牆整改後的現場照片

                      蘇州信托大廈位于蘇州工業園區星海廣場北側(圖11),外幕牆爲單元式幕牆結構形式,冷軋布紋不鏽鋼板位于幕牆大面、雨棚、單元體幕牆線腳等部位。不鏽鋼板使用了與鋁蜂窩相複合的板材結構形式。

                    圖11:蘇州信托大廈現場實照

                      圖12爲蘇州信托大廈冷軋不鏽鋼幕牆局部節點,系統使用單元式幕牆結構,1.5mm厚的冷軋不鏽鋼板通過專用聚氨酯強力膠與鋁蜂窩進行連接形成不鏽鋼複合板塊,板塊通過硅酮結構膠與單元式幕牆的龍骨進行連接形成單元式幕牆板塊。對不鏽鋼板的結構膠打膠面,需進行除油汙處理,再塗專用環氧底漆,並需做相容性試驗。1.5mm厚的冷軋不鏽鋼因爲鋁蜂窩複合的原因使用板材強度平整度均達到很高的要求,豎向邊通過硅酮結構膠與單元式幕牆的公母料進行連接,橫向邊使用機械連接在橫向龍骨上,通過單元式幕牆結構形式實現幕牆的裝配安裝。圖13爲蘇州信托大廈冷軋不鏽鋼幕牆安裝完成後的現場照片,圖14爲使用同樣的冷軋不鏽鋼鋁蜂窩複合板工藝的蘇州信托大廈冷軋不鏽鋼入口雨棚現場照片。

                    圖12:蘇州信托大廈冷軋不鏽鋼幕牆局部節點

                    圖13:蘇州信托大廈冷軋不鏽鋼幕牆現場照片

                    圖14:蘇州信托大廈冷軋不鏽鋼入口雨棚現場照片

                      4 總結

                      隨著對建築外立面更高的要求,冷軋不鏽鋼板材作爲建築幕牆的高端材料得到越來越多的運用,我們應根據規範與工程實際選擇恰當的板材及進行合理的系統設計,冷軋不鏽鋼幕牆的平整度至關重要,板材加工、板塊組裝、板塊安裝均應實現無應力生産安裝,在項目案例實踐過程中遇到問題應能夠根據實際情況進行問題的正確整改修正。

                      參考文獻:

                      建築屋面和幕牆用冷軋不鏽鋼鋼板和鋼帶:GB/T 34200-2017. 北京:中國標准出版社,2017

                      【作者簡介】:李德生,高級工程師,現代幕牆系統技術(蘇州)有限公司總經理,啓迪設計集團幕牆研究中心主任、幕牆總監;長期從事幕牆系統門窗系統研發工作。曾主持過十多項大型幕牆工程的技術與管理工作,擅長高性能幕牆系統開發、高性能門窗系統開發、工程顧問。曾研發弧形單元幕牆系統、外挑玻璃肋單元幕牆系統、異形單元幕牆系統、華建現代節能幕牆系統、注膠節能單元窗牆系統、高性能門窗系統、超低能耗幕牆門窗系統等。發表過多篇學術論文,設計過十多項幕牆系統技術專利,開發的系統結構優越性能突出,被運用于諸多工程項目。

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                    原文地址:http://www.52mqw.com/info/2019-10-24/46373-1.htm
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