【正文】 涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！、性能的材料組合而成的。了解和掌握這些材料在各種不同使用條件和應(yīng)力狀態(tài)下的工作性能，根據(jù)幕墻的使用要求、荷載（作用）的性質(zhì)、周圍環(huán)境、受力特性和應(yīng)力分布、慎重選擇幕墻材料，使幕墻既能安全可靠地滿足使用要求，又盡量節(jié)約材料，降低造階。正確選擇幕墻材料是設(shè)計、制造幕墻一項重要內(nèi)容，為此我們要對這些材料作深入的探討，掌握必要的基本知識。 JGJ1022021 規(guī)定： 。尚無相應(yīng)標準的材料應(yīng)符合設(shè)計要求，并應(yīng)有出廠合格 證。 。金屬材料和金屬零配件除不銹鋼及耐候鋼外，鋼材應(yīng)進行表面熱浸鍍處理、無機富鋅涂料處理或采取其他有效的防腐措施，鋁合金材料應(yīng)進行表面陽極氧化、電泳涂漆、粉末噴涂或氟碳漆噴涂處理。 ；防火密封構(gòu)造應(yīng)采用防火密封材料。 ，其玻璃與鋁型材的粘結(jié)必須采用中性硅酮結(jié)構(gòu)密封膠；全玻涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！ 幕墻和點支承幕墻采用鍍膜玻璃時，不應(yīng)采用酸性硅酮結(jié)構(gòu)密封膠粘接。 使用。 幕墻用的主要材料是鋼材、鋁合金材料、玻璃、密封膠等，下面分別介紹這些材料。 第一節(jié) 鋼材 鋼材在鋁合金幕墻材料中占很重要的地位。比較大的幕墻工程，要以鋼結(jié)構(gòu)為主骨架，鋁合金幕墻與建筑物的連接構(gòu)件大部分采用鋼材，使用的鋼材以碳素結(jié)構(gòu)鋼為主，它是延性材料中力學性能比較典型的材料，其他很多材料的力學性能的描述是從碳素結(jié)構(gòu)鋼引伸出來的，所以重點介紹碳素結(jié)構(gòu)鋼。對幕墻使用的低合金鋼和耐候鋼也作介紹。 一．鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求 鋼結(jié)構(gòu)對材料性能的要求當然是多方面的，不能偏重于某一項或少數(shù)幾項指標 ，對各種指標的高低、好壞和利害得失，要進行全面的衡量，慎重地選擇合適的鋼材．下面分別對各種指標進行討論． l．強度 鋼材的強度有比例極限σ p、彈性極限σ e 和屈服點 (流限 )fy。如前所述，這三個指標實際上可用屈服點作為代表，設(shè)計時認為這是鋼材可以達到的最大應(yīng)力。屈服點 fy 高，則可減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材和降低造價。此外還有一個強度指標即抗拉強度 (極限強度 ) fμ ，這是鋼材破壞前能夠承受的最大應(yīng)力。雖然在達到這個應(yīng)力時，鋼材巳由于產(chǎn)生很大的塑性變形而失去使用性能，但是抗拉強度 fμ 高，則可增 加結(jié)構(gòu)的安全保障，故 fμ ／ fy的值可以看作是鋼材強度儲備多少的一個系數(shù)。 必須注意， fy、 fμ 值是由單向均勻受力的靜力拉伸試驗獲得的，這樣的指標也只有在承受靜力荷載，而且應(yīng)力單向分布較均勻的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中才具有實際意義。強度指標雖然是結(jié)構(gòu)設(shè)計的重要依據(jù)之一，但單憑這一指標不足以完全判定結(jié)構(gòu)是否安全可靠，還需考慮下面所述因素。 2．塑性 涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！ 鋼材的塑性一般是指當應(yīng)力超過屈服點后，能產(chǎn)生顯著的殘余變形 (塑性變形 )而不立即斷裂的性質(zhì)。衡量鋼材塑性好壞的主要指標是伸長率δ和斷面收縮率ψ 。 伸長率δ是應(yīng)力 —— 應(yīng)變曲線中最大應(yīng)變值，等于試件拉斷后的原標距間長度的伸長值(包括殘余塑性變形 )和原標距比值的百分率，當 l0/d0=10 時，以δ 10表示，當 l0/d0=5 時，以δ 5表示。δ值可按下計算： δ = (l1l0)/l0 100% (21) 式中 ： δ 伸長率； l0試件原標距長度； l1試件拉斷后標距間的長度； d0試件 中間部分的直徑。 斷面收縮率Ψ是指試件拉斷后，頸縮區(qū)的斷面面積縮小值與原斷面面積比值的百分率，按下式計算： Ψ =(A0A1)/A0 100% (22) 式中： A0試件原來的斷面面積； A1試件拉斷后頸縮區(qū)的斷面面積。 斷面收縮率Ψ是表示鋼材在頸縮區(qū)的應(yīng)力狀態(tài) (形成同號受拉的立體應(yīng)力區(qū)域 )條件下，所能產(chǎn)生的最大塑性變形量，它也是衡量鋼材塑性的一個指標。由于伸長率δ是鋼材的均勻變形和 集中變形 (頸縮區(qū) )的總和所確定的，所以它不能代表鋼材的最大塑性變形能力。斷面收縮率是衡量鋼材塑性的一個比較真實和穩(wěn)定的指際。不過在測量時容易產(chǎn)生較大的誤差。在實際工程中，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的個別區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中，個別地方的材料有缺陷或者實際受力與計算假定不相符合等是難以避免的。當鋼材具有良好的塑性時，在受力達到一定程度后，個別區(qū)域材料屈服而產(chǎn)生塑性變形，構(gòu)件內(nèi)部應(yīng)力可以重新分布而趨于比較均勻，不致因個別區(qū)域首先出現(xiàn)裂縫并擴展到全構(gòu)件而導致破壞。尤其是在動力荷載 (包括沖擊荷載和振動荷載 )作用下的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件，材料的塑 性好壞常是決定結(jié)構(gòu)是否安全可靠的主要因素之一，涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！ 所以鋼材塑性指標比強度指標更為重要。 3．韌性 鋼材的韌性是鋼材在塑性變形和斷裂過程中吸收能量的能力，也是表示鋼材抵抗沖擊荷載的能力，它與鋼材的塑性有關(guān)而又不同于塑性，它是強度與塑性的綜合表現(xiàn)。鋼材的強度和塑性指標是由靜力拉伸試驗獲得的。這些指標用于承受動力荷栽的結(jié)構(gòu)時，顯然有很大的局限性。因此，必須相應(yīng)地用動力荷載進行試驗，從而獲得更可靠的指標。韌性指標是由沖擊試驗獲得的，它是判斷鋼材在沖擊荷載作用下是否出現(xiàn)脆性破壞危險的重要指標之一。 在沖擊試驗中，一般采 用截面為 10 l0mm2，長度為 55mm，中間開有小槽 (缺口 )的長方形試件，放在擺錘式?jīng)_擊試驗機上進行試驗。沖斷試樣后，可以從試驗機的刻度盤上直接讀出沖擊功 Ak(單位為 Nm)值。此值除以試件缺口處的凈截面面積 Ai(單位為 cm2)，所得的值即為沖擊韌性值，用 ak表示 ak=Ak/Ai Nm/mm2 (23) 鋼結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的脆性斷裂常是從應(yīng)力集中處開始的，冶金或軋制過程中產(chǎn)生的缺陷，特別是缺口和裂紋，常是脆性斷裂的發(fā)源地。為此，沖擊試驗的 試件做成帶有缺口的。 鋼材沖擊韌性的數(shù)值，隨試件刻槽（缺口 ) 的形式和試驗機的種類不同而相差很大，各國采用的缺口形式并不統(tǒng)一，主要三種類型的缺口，目前我國規(guī)定采用 夏比 V 型缺口 的試件。 4．可焊性 鋼材的可焊性，是指在一定材料、工藝和結(jié)構(gòu)條件下，鋼材經(jīng)過焊接后能夠獲得良好的焊接接頭的性能?？珊感钥煞譃槭┕ど系目珊感院褪褂眯阅苌系目珊感浴? 施工上的可焊性，是指焊縫金屬產(chǎn)生裂紋的敏感性以及由于焊接加熱的影響、近縫區(qū)鋼材硬化和產(chǎn)生裂紋的敏感性?？珊感院檬侵冈谝欢ǖ暮附庸に嚄l件下，焊接金屬和近 縫區(qū)鋼材均不產(chǎn)生裂紋。使用性能上的可焊性，是指焊接接頭和焊縫的缺口韌性 (沖擊韌性 )和熱影響區(qū)的延伸性 (塑性 )。要求焊接結(jié)構(gòu)在施焊后的力學性能不低于母材的力學性能。 涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！ 目前，國內(nèi)外所采用的可焊性試驗方法很多。我國、日本和蘇聯(lián)既采用施工上的可焊性試驗方法，也采用使用性能上的可焊性試驗方法，而美國則對鋼材焊后的沖擊韌性進行大量研究工作，英國的可焊性試驗，近年來偏重于對裂紋的研究。 每一種可焊性試驗方法都有其特定的約束程度和冷卻速度，它們與實際施焊的條件相比有一定距離。因此可焊性試驗結(jié)果的評定僅具有相對比較的參考意義 ，而不能絕對代表實際中的情況，更不能單純地根據(jù)某種試驗方法來確定操作規(guī)程及措施。 5．冷彎性能 冷彎性能是指鋼材在冷加工 (即在常溫下加工 )產(chǎn)生塑性變形時，對產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。鋼材的冷彎性能是用冷彎試驗來檢驗鋼材承受規(guī)定彎曲程度的彎曲變形性能，并顯示其缺陷的程度。 冷彎試驗方法是在材料試驗機上，通過冷彎沖頭加壓。當試件彎曲至某一規(guī)定角度α時 (一般取α =180O)，檢查試件彎曲部分的外面、里面和側(cè)面，如無裂紋、裂斷或分層，即認為試件冷彎性能合格。 冷彎試驗一方面是檢驗鋼材能否適應(yīng)構(gòu)件制作中的冷加工工藝過程，另 一方面通過試驗還能暴露出鋼材的內(nèi)部缺陷 (顆粒組織、結(jié)晶情況和非金屬夾雜物分布等缺陷 )，鑒定鋼材的塑性和可焊性。冷彎試驗是鑒定鋼材質(zhì)量的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗和沖擊試驗等的補充試驗。冷彎性能是一項衡量鋼材力學性能的綜合指標。 6．耐久性 影響鋼結(jié)構(gòu)使用壽命的因素較多。首先由于鋼材的耐腐蝕性較差，必須采取防護措施，避免鋼材的腐蝕，這是鋼結(jié)構(gòu)的一大弱點。新建的結(jié)構(gòu)需要油漆，已建成的結(jié)構(gòu)也要根據(jù)使 用的具體條件定期維護，這就使鋼結(jié)構(gòu)的維修費用較其他結(jié)構(gòu)為高。 隨著時間的增長，鋼材的力學 性能有所改變，出現(xiàn)所謂“時效”現(xiàn)象。根據(jù)結(jié)構(gòu)的使用要求和所處的環(huán)境條件，必要時對鋼材進行快速時效后測定鋼材的沖擊韌性，以鑒定鋼材是否適用。 涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！ 其次由于鋼材在高溫和長期荷載作用下的破壞強度遠比短期的靜力拉伸試驗的強度低得多，所以在長期高溫條件下工作的鋼材，應(yīng)另行測定其“持久強度”。 鋼結(jié)構(gòu)在多次的重復荷載或交變荷載作用下，雖然鋼材應(yīng)力低于屈服點 fy，也往往會發(fā)生破壞。這種現(xiàn)象叫做鋼材的疲勞現(xiàn)象。疲勞破壞與脆性破壞相似，破壞之前沒有顯著的變形和明顯的跡象，破壞是突然發(fā)生的，常易引起嚴重后果。因此，在重復和交變荷載 作用下，需要確定鋼材的另一個力學性能指標 —— “疲勞強度”。 二 . 化學成分對鋼材力學性能的影響 鋼結(jié)構(gòu)中常用的鋼材，例如 Q235鋼，在一般情況下，既有較高的強度 fy≈ 235N／ mm2，又有很好的塑性δ 10≥ 21%和韌性α k≥ ，是比較理想的承重結(jié)構(gòu)材料。但是，仍有可能出現(xiàn)脆性斷裂。 促使鋼材發(fā)生脆性斷裂的因素很多，主要的因素是鋼材的化學成分，鋼材的化學成分直接影響鋼的組織構(gòu)造，并與鋼材的力學性能有密切關(guān)系。鋼的基本元素是鐵 (Fe)，普通碳素鋼中的純鐵約占 99％，此外便是碳 (C)、錳 (Mn) 和硅 (Si)等雜質(zhì) 元素，以及在冶煉中不易除盡的有害元素硫 (S)、磷 (P)、氧 (O)，氮 (N)等。碳和其他元素雖然含量不大 (僅占 1%左右 )，但對鋼材的力學性能卻有著決定性的影響。因此，在選用鋼材時要注意鋼的化學成分． 在普通碳素鋼中，碳是除鐵以外最主要的元素，它直接影響著鋼材的強度，塑性、韌性和可焊性等。隨著含碳量的增加，鋼材的屈服點和抗拉強度提高，但塑性和韌性，特別是負溫沖擊韌性下降。同時 ,鋼材的耐腐蝕性能，疲勞強度和冷彎性能也卻明顯下降，并將惡化鋼材的可焊性和增加低溫脆斷的危險性。因 此建筑鋼的含碳量不宜大高，一般不過 %，在焊接結(jié)構(gòu)中則應(yīng)限制在 ％以下。 硅一般作為脫氧劑加入普通碳素鋼，用以制成質(zhì)量較高的鎮(zhèn)靜鋼。硅有使鐵液在冷卻時形成無數(shù)結(jié)晶中心的作用，因而可使純鐵體的晶粒變?yōu)榧毿《鶆?。適量的硅可以使鋼材的強度大為提高，而對塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性均無顯著的不良影響。一般鎮(zhèn)靜鋼的含硅量為 ~％，如含量過高 (達 1％左右 )將會降低鋼材的塑性、沖擊韌性，抗涂大俠收集整理，版權(quán) 歸原作者所有！ 精品文檔，下載僅需 元！ 銹性和可焊性。 錳是一種弱脫氧劑。錳與鐵、碳的化合物既能溶解于純鐵體中，又能溶解于滲碳體中，有 強化純鐵體和珠光體的雙重作用，是一種十分有效的合金成分。含量不太多的錳可以有效地提高鋼材的強度，消除硫、氧對鋼材的熱脆影響，改善鋼材的熱加工性能，并能改善鋼材的冷脆傾向，而同時又不顯著降低鋼材的塑性和沖擊韌性。錳在普通碳素鋼中的含量約為~%。如含量過高 (達 ~％以上 )，會使鋼材變得脆而硬，并將降低鋼材的抗銹性和可焊性。 在普通碳素鋼中，硫和磷是極為有害的物質(zhì)．硫與鐵化合為硫化鐵 (FeS)，散布在純鐵體晶粒的間層中。含硫量增大時會降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強度和抗銹性等。高溫 (800~1200℃ )時，例如在焊、鉚及熱加工時，硫化鐵即將熔化而使鋼材變脆 (熱脆 )和發(fā)生裂縫。因此應(yīng)嚴格控制鋼材中的含硫量，一般應(yīng)不超過 ％，在焊接結(jié)構(gòu)中則應(yīng)不越過％。 在鋼中增加錳的含量，可使硫形成熔點高、塑性較好的硫化錳 (MnS)，它的熔點