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门窗幕墙月刊
建筑幕墙理解和应用
                                                      《建筑幕墙》理解和应用         
                                                                  张 芹
  建筑幕墙的材料和性能是理解和应用《建筑幕墙》两个主要关键点,掌握建筑幕墙用材料和建筑幕墙性能的基本知识就显得十分重要。
1.建筑幕墙用材料      国家标准《建筑幕墙》对幕墙用材料提出了要求。
2.1  幕墙所用材料应符合国家标准《建筑幕墙》附录A的相关标准的要求,符合JGJ102,JGJ133和JGJ113的规定,具有抗腐蚀能力,符合国家节约资源和环境保护要求。性能应满足设计要求。
2.2  金属材料
2.2.1  铝合金
a) 铝合金型材和板材应符合国家标准《建筑幕墙》附录A中A.1所列标准的规定,型材精度为高精级。表面处理层的厚度应满足国家标准《建筑幕墙》表2-1的要求。
表2-1 铝合金型材表面处理要求
表面处理方法
膜层级别
(涂层种类)
厚度t(μm)
检测方法
平均膜厚
局部膜厚
阳极氧化
AA15
t≥15
t≥12
测厚仪
电泳涂漆
阳极氧化膜
B
t≥10
t≥8
测厚仪
漆膜
B
t≥7
测厚仪
复合膜
B
t≥16
测厚仪
粉末喷涂
40≤t≤120
测厚仪
氟碳喷涂
二涂
t≥30
t≥25
测厚仪
三涂
 
t≥40
t≥35
测厚仪
注:有特殊要求的按照GB/T5237规定执行
    b) 铝合金隔热型材执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中GB/T5237.6的规定。
2.2.2  钢材
a) 幕墙构件与支承结构所选用的结构钢执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中A.2 所列标准的规定。
b) 不锈钢材宜采用奥氏体不锈钢,执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中A.2 所列标准的规定。
c)不锈复合钢管、板材执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,,应符合其中GB/T8165的规定。
d) 钢材表面应具有抗腐蚀能力,并采取措施避免双金属的接触腐蚀。
2.3  密封材料
2.3.1  胶
a玻璃幕墙用硅酮结构密封胶、硅酮接缝密封胶及金属、石材用密封胶必须在有效期内使用。
b) 幕墙接缝密封胶执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中A.3的相关标准规定,位移能力级别应符合设计位移量的要求,不宜小于20级。
例1:玻璃2100mm×1500 mm   ΔL=2100×1×10-5×80=1.68 mm    胶缝宽8 mm  采用20LM密封胶
胶缝最大变位  8×0.2=1.6 mm<1.68 mm  改用25 LM密封胶    胶缝最大变位  8×0.2=2.0mm>1.68 mm 或胶缝宽改用10(9)mm    胶缝最大变位   10(9)×0.2=2.0(1.8)mm>1.68 mm
例2:单层铝板 1500mm×1200 mm   ΔL=1500×2.35×10-5×80=2.82 mm 
采用20LM密封胶     胶缝宽=2.82/0.20=14.1 mm      取15 mm
 改用25LM密封胶     胶缝宽=2.82/0.25=10.08 mm    取11 mm
 
c) 干挂石材幕墙用环氧胶粘剂执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中A.3的相关标准的规定。
d) 所有与多孔性材料面板接触、粘结的密封胶、密封剂执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中JC/T883的要求,对面材的污染程度应符合设计的要求。
e) 中空玻璃用丁基密封胶和中空玻璃弹性密封胶执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中A.3的相关标准的规定。
f) 玻璃幕墙用硅酮结构密封胶的宽度、厚度尺寸应通过计算确定,结构胶厚度不宜小于6mm且不宜大于12㎜,其宽度不宜小于7㎜且不大于厚度的2倍。
g)硅酮结构密封胶、硅酮密封胶同相粘接的幕墙基材、饰面板、附件和其他材料应具有良好的相容性,随批单元件切割粘结性达到合格要求。
2.3.2  橡胶密封条
幕墙用橡胶材料宜采用三元乙丙橡胶、氯丁橡胶或硅橡胶,执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中HG/T3099和GB/T5574的规定。
2.4  五金配件
幕墙专用五金配件应符合相关标准的要求,主要五金配件的使用寿命应满足设计要求。
2.5  转接件与连接件
2.5.1  紧固件
紧固件规格和尺寸应根据设计计算确定,应有足够的承载力和可靠性。
2.5.2  转接件
a)幕墙采用的转接件及其材料应满足设计要求,应具有足够的承载力和可靠性。
b)宜具有三维位置可调能力。
2.5.3  金属挂装件
a) 石材连接用挂件执行标准参见国家标准《建筑幕墙》附录A,应符合其中JC830.2的规定。
b) 背栓应符合相关标准的要求,材料型号、尺寸、机械性能应满足设计要求。背栓材料的耐火性、耐腐蚀性、耐久性应不低于后部支承结构所用材料的相应标准,应采用不低于316的不锈钢材料。
 
A.钢铁产品牌号表示方法
   GB/T221-2000《钢铁产品牌号表示方法》规定了钢铁产品牌号表示方法。
1.  基本原则
1.1凡列入国家标准和行业标准的钢铁产品,均应按本标准规定的牌号表示方法编写牌号。
1.2产品牌号的表示,一般采用汉语拼音字母,化学元素符号和阿拉伯数字相结合的方法表示。
1.3采用汉语拼音字母表示产品名称、用途、特征和工艺方法时,一般以代表产品名称的汉字的汉语拼音中选取第一个字母。当和另一产品所取字母重复时,改取第二个字母或第三个字母,或同时选取两个汉字的第一个拼音字母。
采用汉语拼音字母,原则上只取一个,一般不超过两个。
2         牌号表示方法
2.1碳素结构钢和低合金结构钢
这类钢分为通用钢和专用钢两类。
2.1.1通用结构钢采用代表屈服点的拼音字母“Q”,屈服点数值(单位为Mpa)和规定的质量等级,脱氧方法等符号表示,按顺序组成牌号,例如:
碳素结构钢牌号表示为:Q235AF,Q235BZ;
低合金高强度结构钢牌号表示为:Q345C,Q345D。
2.1.1.1碳素结构钢的牌号组成中,表示镇静钢的符号“Z”和表示特殊镇静钢的符号“TZ”可以省略,例如:质量等级分别为C级和D级的Q235钢,其牌号表示为Q235CZ和Q235DTZ,可以省略为Q235C和Q235D。
2.1.1.2低合金高强度结构钢分为镇静钢和特殊镇静钢,在牌号的组成中没有表示脱氧方法的符号。
2.1.2专用结构钢一般采用代表钢屈服点的符号“Q”、屈服点数值和规定的代表产品用途的符号等表示,例如:压力容器用钢牌号表示为“Q345R”;焊接气瓶用钢牌号表示“Q295HP”;锅炉用钢牌号表示为“Q390g”;桥梁用钢表示为“Q420q”。
耐侯钢是抗大气腐蚀用的低合金高强度结构钢,其牌号表示为“Q340NH”。
2.1.3根据需要,通用低合金高强度结构钢的牌号也可以采用二位阿拉伯数字(表示平均含碳量,以万分之几计)和规定的元素符号,按顺序表示;专用低合金高强度结构钢的牌号也可以采用二位阿拉伯数字(表示平均含碳量,以万分之几计)
2.2不锈钢和耐热钢
不锈钢和耐热钢牌号采用规定的合金元素符号和阿拉伯数字表示。
 
B.《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》GB/T17616-1998规定了钢铁及合金牌号统一数字代号的编制原则、结构、分类、管理及体系表等内容。
3         定义
本标准所用产品分类定义和产品牌号名称,符合第2章所列标准的有关规定
4总则
4.1统一数字代号由固定的6位符号组成,左边第一位用大写的拉丁字母作前缀(一般不使用”I”和”O”字母),后接5位阿拉伯数字.
4.2每一个统一数字代号只适用于一个产品牌号;反之,每一个产品牌号只对应于一个统一数字代号.当产品牌号取消后,一般情况下,原对应的统一数字代号不再分配给另一个产品牌号.
5.结构型式统一数字代号的结构型式如下:
                                 ×   ×     ××××
                                                       第二、三、四、五位
大写拉丁字母,代表不同的                            阿拉伯数字代表不同
钢铁及合金类型                                     分类内的编组和同一
                                                       编组内的不同牌号的
第一位阿拉伯数字,代表                               区别顺序号(各类型
各类型钢铁及合金细分类                             材料编组不同)
 

6分类和编组
6.1钢铁及合金的分类和编组,主要按其基本成分、特性和用途综合考虑,同时照顾到我国现有的习惯分类方法以及各类产品牌号实际数量情况。
6.2钢铁及合金的分类和编组及顺序号的编排,应考虑到各类钢铁及合金的发展和新型材料的出现,留有一定的备用空位.
6.3钢铁及合金类型和每个类型产品牌号统一数字代号,风表1.
6.4各类型钢铁及合金的细分类和主要编组及其产品牌号统一数字代号,见表2~表16.
7编制和管理
7.1钢铁及合金产品牌号统一数字代号体系由本国家标准的归口单位统一管理.
7.2统一数字代号体系归口管理单位,应拟定出具体的编号管理实施细则,具体规定编号申请程序和编号操作要点,并编排出版《钢铁及合金牌号与统一数字代号对照表》。
常用钢铁及合金牌号统一数字代号如下:
L0××××  低合金一般结构钢
L0××××  低合金耐候钢
S1××××  铁素体型钢
S2××××  奥氏体-铁素体型钢
S3××××  奥氏体型钢
S4××××  马氏体型钢
S5××××  沉淀硬化型钢
U1××××  非合金一般结构及工程结构钢
C.GB/T20878-2007标准确定牌号表示方法仍采用化学元素符号与阿拉伯数字组合的方式,但对“碳含量”的表示方法修改为“以万分之几计”表示;并按GB/T17616-1998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》对每个牌号增加统一数字代号,便于现代化的数据处理的需要。目前我国已将GB/T20878-2007标准牌号的数字代号与ISO/CD15510的对比情况提交给ISO/TC17/SC4,有望列入该国际标准之中。
3.4.2.1碳含量表示方法
我国现行的不锈钢和耐热钢牌号按照GB/T221《钢铁产品牌号表示方法》规定:用一位阿拉伯数字表示平均碳含量(以千分之几计)。当平均碳含量不小于1%时,采用二位阿拉伯数字表示;当平均碳含量上限小于0.1%时,以“0”表示。1979版 GB/T221标准规定,当碳含量上限不小于0.03%时,以“00”表示;2000版 GB/T221标准修改为,当碳含量上限不小于0.03%,大于0.01%时,以“03”表示;当碳含量上限不大于0.01%(超低碳)时,以“01”表示。GB/T20878-2007标准在编制时,对比分析了两种“以万分之几计”表示平均碳含量的方法:一种是以前苏联为代表,用一位或两位阿拉伯数字表示碳含量,即碳含量只规定上限者,以上限值×100表示;规定上、下限者,用平均碳含量×100表示;
另一种是以德国DIN标准为代表,用一位或两位阿拉伯数字表示碳含量最佳控制值,即只规定碳含量上限者;当碳含量上限≤0.10%时,碳含量以其上限的3/4表示;当碳含量上限>0.10%时,碳含量以其上限的4/5表示。例如:碳含量上限为0.20%时,其牌号中的含碳量以16表示;碳含量上限为0.15%时,其牌号中的碳含量以12表示;碳含量上限为0.08%时,其牌号中的碳含量以06表示;碳含量上限为0.03%时,其牌号中的碳含量以022表示。规定上、下限者,用平均碳含量×100表示。
经过广泛征求意见及会议讨论认为:按第一种方法简单,也便于和旧牌号衔接,但存在无法区分碳含量是表示上限值,还是表示中限值的问题。所以GB/T20878-2007标准最后确定采用第二种方法,但为了更好地体现超低碳钢的成分,GB/T20878—2007标准确定采用三位阿拉伯数字表示碳含量(十万分之几),具体表示方法如下:
用两位或三位阿拉伯数字表示碳含量(万分之几或十万分之几)最佳控制值,即只规定碳含量上限者,当碳含量上限≤0.10%时,碳含量以其上限的3/4表示;当碳含量上限>0.10%时,碳含量以其上限的4/5表示。例如:碳含量上限为0.20%时,其牌号中的碳含量以16表示;碳含量上限为0.15%时,其牌号中的含碳量以12表示;碳含量上限为0.08%时,其牌号中的碳含量以06表示;规定上、下限者,用平均碳含量×100表示。对超低碳不锈钢(即C≤0.03%)用三位阿拉伯数字“以十万分之几”表示碳含量,例如:碳含量上限为0.030%时,其牌号中的碳含量以022表示,碳含量上限为0.010%时,其牌号中的碳含量以008表示。
目前GB/T221-2000标准正在修订之中,计划对不锈钢和耐热钢牌号表示方法按GB/T20878-2007标准作相应地修改。
3.4.2.2牌号的统一数字代号
GB/T20878-2007标准按照GB/T17616-1998《钢铁及合金牌号统一数字代号体系》确定的原则,对每个牌号编制了统一数字代号,统一数字代号为S*****。S为stainless and heat resisting steel 的首位字母。铁素体型钢S1****,奥氏体-铁素体型钢S2****,奥氏体型钢S3****,马氏体型钢S4****,沉淀硬化型钢S5****。具体编号方法除奥氏体-铁素体型钢常用牌号采用与美国AISI和UNS体系的四位数字一致外,其它类型钢编号方法同GB/T17616-1998标准编号规则,具体说明如下:
铁素体型钢S1****第二、三位数字表示铬含量(铬含量中间值的1百倍),第四位(见表2)和第五位(见表3)数字分别表示钢中含有不同元素或区别顺序号。
奥氏体-铁素体型钢S2****第二、三位数字表示铬含量(铬含量中间值的1百倍),第四位(见表2)和第五位(见表3)数字分别表示钢中含有不同元素或区别顺序号;但某些牌号考虑与美国AISI和UNS体系的一致,前四位数字可能所有变化。
奥氏体型钢S3****第一、二、三位数字作为钢组,常用牌号与美国AISI和UNS体系的三位数字一致;美国没有的牌号,第一、二位数字作为钢组,按靠近UNS系列编排(Cr-Mn-Ni系为35,Cr-Ni-W(-Mo)为32,Cr-Ni-Si为38),第三位数字为区别顺序号;第四位(见表2)和第五位(见表3)数字分别表示钢中含有不同元素或区别顺序号,或表示平均碳含量的千分之几。注意:Cr-Mn-Ni-N钢美国放在S2****,我国放在S3****。
表2
0 顺序号              5含N
1顺序号              6 含Ti(或AiTi、MoTi)
2顺序号              7含Nb(或NbTi)
3顺序号              8含Cu
4含Al、Si            9含Mo
                 表3
0顺序号                         5低碳钢:C≤0.05%
1极低碳钢:C≤0.01%            6顺序号
2超低碳钢:C≤0.025%           7易切削钢
3超低碳钢:C≤0.030%           8低碳钢:C≤0.08%
4低碳钢:C≤0.04%              9耐热或顺序号
马氏体型钢S4****第一、二、三位数字作为钢组,常用牌号与美国AISI和UNS体系的三位数字一致;美国没有的牌号,第一、二位数字作为钢组(Cr-Mo系为45,Cr-Mo-V(-Nb)系为46,Cr(-Ni)-W-Mo-V(-Nb)系为47,Cr(-Ni)-Si(-Mo)系为48),第三位数字为区别顺序号;第四位数字作为不同牌号区别顺序号,主要以平均碳含量千分之几来编排(但含N钢仍用“5”);第五位数字含义按表3表示。注意:美国S4****中包括铁素体型钢,我国放在S1****。
沉淀硬化型钢S5****第二、三、四、五位数字按Cr-Ni二元素及含量顺序、编号,其中铬含量(铬含中间值的1百倍)占第二、三数字,镍含量(镍含量中间值的1百倍)占第四、五位数字或占第四位+顺序号。
D.GB/T228-2002《金属材料  室温拉伸试验方法》附录L,对金属材料性能名称和符号作了规定,新旧标准性能名称和符号对照如下表。
表2-1-2
新标准
旧标准
性能名称
符号
性能名称
符号
最大力非比例伸长率
Ag
最大力下的非比例伸长率
δg
屈服点延伸率
Ae
屈服点延长率
δs
屈服强度
屈服点
σs
上屈服强度
ReH
上屈服点
σsu
下屈服强度
ReL
下屈服点
σsL
规定非比例延伸强度
Rp
例如Rp 0.2
规定非比例伸长应力
σp
例如σp 0.2
规定总延伸强度
Rt
例如Rt 0.5
规定总伸长应力
σt
例如σt 0.5
规定残余延伸强度
Rr
例如Rr 0.2
规定残余伸长应力
σr
例如σr 0.2
抗拉强度
Rm
抗拉强度
σb
注:《碳素结构钢》GB/T700-2007屈服强度用上屈服强度ReH ;铝合金材料如《一般工业用铝及铝合金板、带材》GB/T3880.2-2007用规定非比例延伸强度Rp0.2
例1.  《碳素结构钢》GB/T700-2007规定了碳素结构钢牌号、技术要求等。
3  牌号表示方法和符号
3.1牌号表示方法
钢的牌号由代表屈服强度的字母、屈服强度数值、质量等级符号、脱氧方法符号等4个部分按顺序组成。例如:Q235AF。
3.2
Q——钢材屈服强度“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;
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;
在牌号组成表示方法中“Z”与“TZ”符号可以省略。
4尺寸、外形、重量及允许偏差
钢板、钢带、型钢和钢棒的尺寸、外形、重量及允许偏差应分别符合相应标准的规定。
5  技术要求
5.1牌号和化学成分
5.1.1钢的牌号和化学成分(熔炼分析)应符合表1的规定。
 表1
牌号
统一数字代号a
等级
厚度(或直径)/mm
脱氧方法
化学成分(质量分数)%,不大于
C
Si
Mn
P
S
Q195
U11952
-
-
F、Z
0.12
0.30
0.50
0.035
0.040
Q215
U12152
A
-
F、Z
0.15
0.35
1.20
0.045
0.050
U12155
B
0.045
Q235
U12352
A
 
 
-
F、Z
0.22
 
 
0.35
 
1.40
0.045
0.050
U12355
B
0.20b
0.045
U12358
C
Z
0.17
0.040
0.040
U12359
D
TZ
0.035
0.035
Q275
U12752
A
-
F、Z
0.24
 
 
 
0.35
 
 
1.50
0.045
0.050
U12755
B
 
≤40
Z
0.21
0.045
0.045
>40
0.22
U12758
C
 
-
Z
0.20
0.040
0.040
U12759
D
TZ
0.035
0.035