【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?chē)h(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(mǎn)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(jì)、制造幕墻一項(xiàng)重要內(nèi)容，為此我們要對(duì)這些材料作深入的探討，掌握必要的基本知識(shí)。 JGJ1022021 規(guī)定： 。尚無(wú)相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)的材料應(yīng)符合設(shè)計(jì)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(jìn)行表面熱浸鍍處理、無(wú)機(jī)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(jìn)行表面陽(yáng)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(diǎn)支承幕墻采用鍍膜玻璃時(shí)，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(xué)性能比較典型的材料，其他很多材料的力學(xué)性能的描述是從碳素結(jié)構(gòu)鋼引伸出來(lái)的，所以重點(diǎn)介紹碳素結(jié)構(gòu)鋼。對(duì)幕墻使用的低合金鋼和耐候鋼也作介紹。 一．鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求 鋼結(jié)構(gòu)對(duì)材料性能的要求當(dāng)然是多方面的，不能偏重于某一項(xiàng)或少數(shù)幾項(xiàng)指標(biāo) ，對(duì)各種指標(biāo)的高低、好壞和利害得失，要進(jìn)行全面的衡量，慎重地選擇合適的鋼材．下面分別對(duì)各種指標(biāo)進(jìn)行討論． l．強(qiáng)度 鋼材的強(qiáng)度有比例極限σ p、彈性極限σ e 和屈服點(diǎn) (流限 )fy。如前所述，這三個(gè)指標(biāo)實(shí)際上可用屈服點(diǎn)作為代表，設(shè)計(jì)時(shí)認(rèn)為這是鋼材可以達(dá)到的最大應(yīng)力。屈服點(diǎn) fy 高，則可減輕結(jié)構(gòu)自重、節(jié)約鋼材和降低造價(jià)。此外還有一個(gè)強(qiáng)度指標(biāo)即抗拉強(qiáng)度 (極限強(qiáng)度 ) fμ ，這是鋼材破壞前能夠承受的最大應(yīng)力。雖然在達(dá)到這個(gè)應(yīng)力時(shí)，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(qiáng)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(qiáng)度儲(chǔ)備多少的一個(gè)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(yàn)獲得的，這樣的指標(biāo)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(shí)際意義。強(qiáng)度指標(biāo)雖然是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的重要依據(jù)之一，但單憑這一指標(biāo)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(dāng)應(yīng)力超過(guò)屈服點(diǎn)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(biāo)是伸長(zhǎng)率δ和斷面收縮率ψ 。 伸長(zhǎng)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(biāo)距間長(zhǎng)度的伸長(zhǎng)值(包括殘余塑性變形 )和原標(biāo)距比值的百分率，當(dāng) l0/d0=10 時(shí)，以δ 10表示，當(dāng) l0/d0=5 時(shí)，以δ 5表示。δ值可按下計(jì)算： δ = (l1l0)/l0 100% (21) 式中 ： δ 伸長(zhǎng)率； l0試件原標(biāo)距長(zhǎng)度； l1試件拉斷后標(biāo)距間的長(zhǎng)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(jì)算： Ψ =(A0A1)/A0 100% (22) 式中： A0試件原來(lái)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(hào)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(gè)指標(biāo)。由于伸長(zhǎng)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(gè)比較真實(shí)和穩(wěn)定的指際。不過(guò)在測(cè)量時(shí)容易產(chǎn)生較大的誤差。在實(shí)際工程中，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件中的個(gè)別區(qū)域出現(xiàn)應(yīng)力集中，個(gè)別地方的材料有缺陷或者實(shí)際受力與計(jì)算假定不相符合等是難以避免的。當(dāng)鋼材具有良好的塑性時(shí)，在受力達(dá)到一定程度后，個(gè)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(gè)別區(qū)域首先出現(xiàn)裂縫并擴(kuò)展到全構(gòu)件而導(dǎo)致破壞。尤其是在動(dòng)力荷載 (包括沖擊荷載和振動(dòng)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(biāo)比強(qiáng)度指標(biāo)更為重要。 3．韌性 鋼材的韌性是鋼材在塑性變形和斷裂過(guò)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(qiáng)度與塑性的綜合表現(xiàn)。鋼材的強(qiáng)度和塑性指標(biāo)是由靜力拉伸試驗(yàn)獲得的。這些指標(biāo)用于承受動(dòng)力荷栽的結(jié)構(gòu)時(shí)，顯然有很大的局限性。因此，必須相應(yīng)地用動(dòng)力荷載進(jìn)行試驗(yàn)，從而獲得更可靠的指標(biāo)。韌性指標(biāo)是由沖擊試驗(yàn)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(xiǎn)的重要指標(biāo)之一。 在沖擊試驗(yàn)中，一般采 用截面為 10 l0mm2，長(zhǎng)度為 55mm，中間開(kāi)有小槽 (缺口 )的長(zhǎng)方形試件，放在擺錘式?jīng)_擊試驗(yàn)機(jī)上進(jìn)行試驗(yàn)。沖斷試樣后，可以從試驗(yàn)機(jī)的刻度盤(pán)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(kāi)始的，冶金或軋制過(guò)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(yàn)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(yàn)機(jī)的種類(lèi)不同而相差很大，各國(guó)采用的缺口形式并不統(tǒng)一，主要三種類(lèi)型的缺口，目前我國(guó)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(guò)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(xué)性能不低于母材的力學(xué)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(guó)內(nèi)外所采用的可焊性試驗(yàn)方法很多。我國(guó)、日本和蘇聯(lián)既采用施工上的可焊性試驗(yàn)方法，也采用使用性能上的可焊性試驗(yàn)方法，而美國(guó)則對(duì)鋼材焊后的沖擊韌性進(jìn)行大量研究工作，英國(guó)的可焊性試驗(yàn)，近年來(lái)偏重于對(duì)裂紋的研究。 每一種可焊性試驗(yàn)方法都有其特定的約束程度和冷卻速度，它們與實(shí)際施焊的條件相比有一定距離。因此可焊性試驗(yàn)結(jié)果的評(píng)定僅具有相對(duì)比較的參考意義 ，而不能絕對(duì)代表實(shí)際中的情況，更不能單純地根據(jù)某種試驗(yàn)方法來(lái)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(shí)，對(duì)產(chǎn)生裂縫的抵抗能力。鋼材的冷彎性能是用冷彎試驗(yàn)來(lái)檢驗(yàn)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(yàn)方法是在材料試驗(yàn)機(jī)上，通過(guò)冷彎沖頭加壓。當(dāng)試件彎曲至某一規(guī)定角度α?xí)r (一般取α =180O)，檢查試件彎曲部分的外面、里面和側(cè)面，如無(wú)裂紋、裂斷或分層，即認(rèn)為試件冷彎性能合格。 冷彎試驗(yàn)一方面是檢驗(yàn)鋼材能否適應(yīng)構(gòu)件制作中的冷加工工藝過(guò)程，另 一方面通過(guò)試驗(yàn)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(yàn)是鑒定鋼材質(zhì)量的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗(yàn)和沖擊試驗(yàn)等的補(bǔ)充試驗(yàn)。冷彎性能是一項(xiàng)衡量鋼材力學(xué)性能的綜合指標(biāo)。 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(hù)措施，避免鋼材的腐蝕，這是鋼結(jié)構(gòu)的一大弱點(diǎn)。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(hù)，這就使鋼結(jié)構(gòu)的維修費(fèi)用較其他結(jié)構(gòu)為高。 隨著時(shí)間的增長(zhǎng)，鋼材的力學(xué) 性能有所改變，出現(xiàn)所謂“時(shí)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(shí)對(duì)鋼材進(jìn)行快速時(shí)效后測(cè)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(zhǎng)期荷載作用下的破壞強(qiáng)度遠(yuǎn)比短期的靜力拉伸試驗(yàn)的強(qiáng)度低得多，所以在長(zhǎng)期高溫條件下工作的鋼材，應(yīng)另行測(cè)定其“持久強(qiáng)度”。 鋼結(jié)構(gòu)在多次的重復(fù)荷載或交變荷載作用下，雖然鋼材應(yīng)力低于屈服點(diǎn) fy，也往往會(huì)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(méi)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(yán)重后果。因此，在重復(fù)和交變荷載 作用下，需要確定鋼材的另一個(gè)力學(xué)性能指標(biāo) —— “疲勞強(qiáng)度”。 二 . 化學(xué)成分對(duì)鋼材力學(xué)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(qiáng)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(xué)成分，鋼材的化學(xué)成分直接影響鋼的組織構(gòu)造，并與鋼材的力學(xué)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(duì)鋼材的力學(xué)性能卻有著決定性的影響。因此，在選用鋼材時(shí)要注意鋼的化學(xué)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(qiáng)度，塑性、韌性和可焊性等。隨著含碳量的增加，鋼材的屈服點(diǎn)和抗拉強(qiáng)度提高，但塑性和韌性，特別是負(fù)溫沖擊韌性下降。同時(shí) ,鋼材的耐腐蝕性能，疲勞強(qiáng)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(xiǎn)性。因 此建筑鋼的含碳量不宜大高，一般不過(guò) %，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(shí)形成無(wú)數(shù)結(jié)晶中心的作用，因而可使純鐵體的晶粒變?yōu)榧?xì)小而均勻。適量的硅可以使鋼材的強(qiáng)度大為提高，而對(duì)塑性、沖擊韌性、冷彎性能及可焊性均無(wú)顯著的不良影響。一般鎮(zhèn)靜鋼的含硅量為 ~％，如含量過(guò)高 (達(dá) 1％左右 )將會(huì)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(qiáng)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(qiáng)度，消除硫、氧對(duì)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(shí)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(guò)高 (達(dá) ~％以上 )，會(huì)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(shí)會(huì)降低鋼材的塑性、沖擊韌性、疲勞強(qiáng)度和抗銹性等。高溫 (800~1200℃ )時(shí)，例如在焊、鉚及熱加工時(shí)，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(yán)格控制鋼材中的含硫量，一般應(yīng)不超過(guò) ％，在焊接結(jié)構(gòu)中則應(yīng)不越過(guò)％。 在鋼中增加錳的含量，可使硫形成熔點(diǎn)高、塑性較好的硫化錳 (MnS)，它的熔點(diǎn)