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追求极致美!冷轧不锈钢板幕墙系统的设计与应用

来源:现代幕墙系统技术(苏州)有限公司  作者:李德生  日期:2019-10-24
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   【摘要】本文介绍冷轧不锈钢板的产品特性、生产工艺及其在不锈钢幕墙系统设计及施工过程中应考虑的因素;阐述了冷轧不锈钢板幕墙的系统结构设计、接缝处理、平整度的技术实现方式,生产装配的技术要求;并结合项目实践分析技术具体应用,板材施工失误后的处理方案,及典型单元式冷轧不锈钢的系统设计与项目完成的技术成果介绍。  
   【关键词】冷轧不锈钢板、平整度,系统设计

  【摘要】本文介绍的产品特性、生产工艺及其在系统设计及施工过程中应考虑的因素;阐述了冷轧的系统、处理、的技术实现方式,生产装配的技术要求;并结合项目实践分析技术具体应用,施工失误后的处理方案,及典型单元式冷轧的系统设计与项目完成的技术成果介绍。

  【关键词】冷轧不锈、平整度,系统设计

  1 冷轧不锈钢板概述

  1.1 冷轧不锈钢板是用冷轧工艺生产的不锈钢钢板,一般厚度在1.5mm~4.0mm左右。冷轧后的不锈钢板表面可以形成特殊的纹理图案(如图1),也提高了不锈钢板材的与平整度,冷轧不锈钢板在工程上的运用可以起到特殊的质感的外墙效果,并且大幅提高了不锈钢板外墙的平整度。

图1:部分冷轧不锈钢样板

  1.2 由于冷轧不锈钢板自身的特性,其具有一定的强度,好,并且较大及具有良好性能,一般情况下是根据项目特点结构性能要求来进行幕墙系统设计,并根据不同使用地区的污染程度选择恰当的牌号,可按照图2进行冷轧不锈钢板材牌号的选择:

图2:不锈钢板牌号选择

  各类不锈钢牌号的国内外规范对照表:

图3:规范中不锈钢牌号对照表

  考虑到国内环境空气污染及防雨性能,在国内的幕墙工程中常常使用的不锈钢板的牌号为022Cr17Ni12Mo2(俗称316L)。

  1。3 典型的不锈冷轧生产工艺流程:

  a →→→水洗→→不锈钢带

  b 不锈钢带的冷轧

  c 不锈钢带的精整:平整、、、纵切、横切等。

  因为不锈钢产品的特性,使用在幕墙工程上的冷轧不锈钢板必须经过以上工艺流程才可保证板材的平整度与表面效果。

  2 冷轧不锈钢幕墙的系统设计

  2.1 冷轧不锈钢板材因材料的自身特性,其表面反射高,对光线非常敏感,轻微的都会造成明显的视觉感受;其韧性大,或其他轻微的变形位移都会造成较大的平整度影响;这些特点决定了不锈钢板幕墙相对于普通对平整度有更高的要求。

  2.2 通常的不锈钢幕墙是使用折边加工及开V口的工艺,但是折边加工会对板块边部产生轻微的弧度而影响平整度,所以对冷轧不锈钢板幕墙来说,尽可能的选择使用不锈钢进行设计使用;并且不锈钢板的厚度对平整度的实现有重要的影响,不同的厚度也决定了板材使用不同的加工装配工艺与结构设计。

  2。3 使用幕墙中的冷轧不锈钢板一般的使用方式有:折边盒子型、平板型,型。

  折边盒子型是指板块四边使用用开V口进行折边加工的工艺,并结合加强肋的布置进行板块加工的工艺方式。

  平板型是指不锈钢使用加工,用精切的平板直接作为幕墙使用,平板因为没有进行折边的工艺,故板材可以达到极高的要求。

  复合板型是指不锈钢板与背衬板或者使用专用的进行组合成板块的方式,复合板型的不锈钢板平整度可以达到较高的要求,但对其粘合剂的及耐高温有严格的技术要求。

  2。4 接缝处理:一般情况下,使用冷轧不锈钢板幕墙建议使用开缝式接缝 处理,内部形成等压构造系统。如选用接缝处理,需要对不锈钢板表面进行除油污处理,再涂专用环氧,否则很难保证与不锈钢板材的粘接性能。

  2.5 板块分格:正常的冷轧不锈钢板的宽度尺寸范围: 50mm~1219mm,长度尺寸范围:500mm~4000mm。板块的分格除了要根据幕墙建筑设计分格的要求,还要研究板块的可加工性及平整度控制目标要求,并且因为不锈钢板的特性,对变形与平整度的设计目标应远高于规范要求。

  2。6 连接设计:不锈钢板与加强肋的连接一般有两种方式:种焊钉法、胶粘法。为了防止焊接对不锈钢板表面形成破坏,防止表面出现焊接糊点,一般厚度在2mm以上的板材方可使用种焊钉法,并对焊点的间距进行严格的计算确定,检验焊点质量可以焊接后进行破坏性试验,以母材撕裂或焊钉而焊缝不为焊接合格。使用胶粘法的,应通过试验确定性能、耐高温能力及等。

  2.7 不锈钢幕墙的设计示例:

图4:开缝式平板型不锈钢系统节点一

图5:开缝式平板型不锈钢系统节点二

  2.7.1 图四图五是使用开缝式的不锈钢平板系统设计,平板不锈钢可以避免由于钢板开V口折边产生的轻微弧边弯曲与出现内部残余现象,并且在板厚度满足要求的情况下,理论上板材可以达到极高的平整度。

  2.7.2 图四图五系统节点中,平板不锈钢后面的副框通过组合成为铝合金,在框架中通过连接横竖向形成井字副框网格,副框龙骨的尺寸大小与井字格间距可根据计算确定。并且由于不锈钢板韧性大,在板块加工装配时应充分考虑不锈钢板自身内部残余应力、连接安装产生的安装应力、安装后的,以实现无应力生产。

  2。7。3 平板不锈钢通过种焊钉与铝合金副框结构进行可靠连接,并根据计算结构连接需要的,而形成完整的不锈钢板块单元。

  2.7.4 平板不锈钢板块单元竖向两边通过挂钩挂接在现场安装好的挂座上,板块上端通过与预装的进行连接,板块下端通过公母料插接连接在下一板块的上端的插翅上。

  2。7。5 通过连接技术实现无应力安装。由2。7。4条的板块安装方式,不锈钢板块单元上边为固定连接,两侧边与下边均为为挂式插接连接,在挂接插接位置均预留可以适应板块垂直方向的变形空间,此预留的变形空间应考虑安装偏差、热胀冷缩、层间变形等要素带来的影响。这样板块在重力方向始终是处于垂直悬挂状态,不锈钢板块的、抗热胀冷缩等其他变形均可以进行有效的释放,从而实现板块无应力安装,使不锈钢幕墙表面实现极高的平整度。

  2。7。6 板块安装完成后,平板不锈钢幕墙通过开缝让不锈钢背后的空气层与室外能够顺畅的流通,使不锈钢板背后的空气层与室外的空气相通等压,从而防止雨水由于压力差进入室内,和可能的水可通过设置的排水通道有组织的排出。

  2。7。7 不锈钢幕墙的接缝处采用不打胶的工艺,减少了接缝的表面污染,使板面表面保持长期清洁。

  3 冷轧不锈钢板幕墙的工程实践运用

  苏州某项目由2栋和3层构成。外立面由、布纹冷轧不锈钢板组成,使用单元体幕墙系统。其中冷轧布纹不锈钢板幕墙用于幕墙立面、幕墙线条等部位。

  该项目冷轧布纹不锈钢幕墙实施过程中对平整度的实现可谓是一波三折,在项目的施工图中,节点设计是在2mm冷轧布纹不锈钢板内使用2mm作为背衬板胶粘而成复合板材。

  图6是不锈钢作为幕墙的横向线条的系统节点设计图,冷轧布纹不锈钢复合板材通过连接件与连接进行连接在幕墙龙骨上。

图6:不锈钢幕墙横向线条节点设计

  图7是正立面的不锈钢幕墙系统节点设计图,2mm厚布纹不锈钢线条包覆在2mm钢板背衬板上,通过角码连接在单元体幕墙公母料上。

图7: 正立面不锈钢幕墙系统节点设计图

  但是现场安装后的大面幕墙效果确让人大跌眼镜,不锈钢幕块大多出现变形鼓包现象,见图8。经过检查原因发现,图纸上设计的镀锌钢板背衬板没有安装,不锈钢板的厚度也没达到图纸的要求,并且没有进行任何的加强措施。

图8:布纹冷轧不锈钢板幕墙的变形鼓包

  经过现场质量检查及工程现状,经过讨论最终确定整改方案,在不锈钢板背部使用耐高温无双组份与15mm厚进行而成不锈钢板块单元,再通过角码与单元体幕墙龙骨进行连接,节点见图9,按照此方案整改后幕墙平整度较好,整改完成后效果见图10。

图9:使用铝蜂窝的不锈钢板幕墙

图10:使用铝蜂窝不锈钢板幕墙整改后的现场照片

  苏州信托大厦位于苏州工业园区星海广场北侧(图11),外幕墙为结构形式,冷轧布纹不锈钢板位于幕墙大面、雨棚、单元体幕墙线脚等部位。不锈钢板使用了与铝蜂窝相复合的板材结构形式。

图11:苏州信托大厦现场实照

  图12为苏州信托大厦冷轧不锈钢幕墙局部节点,系统使用单元式幕墙结构,1。5mm厚的冷轧不锈钢板通过专用聚氨酯强力胶与铝蜂窝进行连接形成不锈钢复合板块,板块通过与单元式幕墙的龙骨进行连接形成单元式幕墙板块。对不锈钢板的打胶面,需进行除油污处理,再涂专用环氧底漆,并需做试验。1。5mm厚的冷轧不锈钢因为铝蜂窝复合的原因使用板材强度平整度均达到很高的要求,竖向边通过结构胶与单元式幕墙的公母料进行连接,横向边使用机械连接在横向龙骨上,通过单元式幕墙结构形式实现幕墙的装配安装。图13为苏州信托大厦冷轧不锈钢幕墙安装完成后的现场照片,图14为使用同样的冷轧不锈钢工艺的苏州信托大厦冷轧不锈钢入口雨棚现场照片。

图12:苏州信托大厦冷轧不锈钢幕墙局部节点

图13:苏州信托大厦冷轧不锈钢幕墙现场照片

图14:苏州信托大厦冷轧不锈钢入口雨棚现场照片

  4 总结

  随着对更高的要求,冷轧不锈钢板材作为的高端材料得到越来越多的运用,我们应根据规范与工程实际选择恰当的板材及进行合理的系统设计,冷轧不锈钢幕墙的平整度至关重要,板材加工、板块组装、板块安装均应实现无应力生产安装,在项目案例实践过程中遇到问题应能够根据实际情况进行问题的正确整改修正。

  参考文献:

  建筑屋面和幕墙用冷轧不锈钢钢板和钢带:GB/T 34200-2017。 北京:中国标准出版社,2017

  【作者简介】:李德生,高级工程师,现代幕墙系统技术(苏州)有限公司总经理,启迪设计集团幕墙研究中心主任、幕墙总监;长期从事幕墙系统研发工作。曾主持过十多项大型幕墙工程的技术与管理工作,擅长高性能幕墙系统开发、高性能系统开发、工程顾问。曾研发弧形系统、外挑单元幕墙系统、异形单元幕墙系统、华建现代系统、节能单元墙系统、高性能窗系统、超低能耗幕墙门窗系统等。发表过多篇学术论文,设计过十多项幕墙系统技术专利,开发的系统结构优越性能突出,被运用于诸多工程项目。

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