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第11章 金属装饰材料(修改)
2025-10-01 15:40:40 责编:小OO
文档
第11章   金属装饰材料

学习要求

熟悉建筑装饰用钢材的基本知识(钢的冶炼与分类、技术性能、化学成分、钢材标准),掌握装饰常用钢材及制品(型钢、不锈钢、彩色涂层钢板、彩色压型钢板、轻钢龙骨)规格、型号、性能与应用。

掌握纯铝性能、铝合金及特性、铝合金分类与牌号、铝合金型材应用。

熟悉铝合金门窗的特点与应用,认识各种铝合金装饰板(花纹板、波纹板、压型板、吸声板、复合板、龙骨)并能正确选用。

金属材料在装饰工程中广泛使用,它具有色彩独特、外表庄重华贵、经久耐用等特点。金属材料通常分为两大类:一类是黑色金属,主要成分为铁碳合金,如铁、钢等;另一类为有色金属,是铁碳合金以外的金属材料的总称,如铝、铜、锌、锡等及其合金。

11.1建筑装饰用钢材

11.1.1钢材的基本知识 

11.1.1.1钢材的特性

钢是铁碳合金,通常我们把含碳量小于2%的铁碳合金称为钢,而含碳量大于2%的铁碳合金称之为铁。钢材密度较大,为7.8g/cm3。钢的性能稳定,具有强度高、塑性好、抗冲击、易加工等优点,但钢的耐腐锈性差,这严重影响了工程质量。

11.1.1.2钢材的分类

(1)按冶炼方法分为平炉钢、转炉钢、电炉钢。按脱氧程度分为镇静钢、特殊镇静钢和沸腾钢。

(2)按化学成分分为

碳素钢:低碳钢(C<0.25%);中碳钢(C=0.25%~0.60%);高碳钢(C>0.60%)。

合金钢:低合金钢(合金含量<5%);中合金钢(合金含量=5%~10%);高合金钢(合金含量>10%)。

(3)按质量标准分为普通钢、优质钢和高级优质钢。按钢材内残留少量的有害元素硫元素(S)和磷元素(P)含量的多少来区分的。

(4)按用途分

结构钢:工程结构用钢(建筑用钢、专门用途钢,如船舶、桥梁、锅炉用钢);机械零件用钢(渗碳钢、调质钢、弹簧钢、轴承钢)。

工具钢:量具钢、刃具钢、模具钢。

特种钢:不锈钢、耐热钢、耐磨钢、电工用钢等。

11.1.1.3 钢材的技术性质

(1) 抗拉性能

抗拉性能是建筑钢材最重要的技术性质。其技术指标主要为由拉力试验测定的屈服点、抗拉强度和伸长率。低碳钢受拉的应力一应变图能够较好地显示出这些重要的技术指标,见图11-1-1低碳钢应力一应变图. 

图11-1-1 低碳钢应力一应变图

①屈服点:当试件拉力在 OB范围内时,如卸去拉力,试件能恢复原状,应力与应变的比值为常数,因此,该阶段被称为弹性阶段。当对试件的拉伸进入塑性变形的屈服阶段BC时,称屈服下限C下所对应的应力为屈服强度或屈服点,记做σs。设计时一般以σs作为强度取值的依据。对屈服现象不明显的钢材,规定以0.2%残余变形时的应力σ0.2作为屈服强度。

②抗拉强度:从图11-1-1中CD曲线逐步上升可以看出:试件在屈服阶段以后,其抵抗塑性变形的能力又重新提高,称为强化阶段。对应于最高点D的应力称为抗拉强度,用σb表示。设计中抗拉强度虽然不能利用,但屈强比σs/σb有一定意义。屈强比愈小,反映钢材受力超过屈服点工作时的可靠性愈大,因而结构的安全性愈高。但屈强比太小,则反映钢材不能有效地被利用。

③ 伸长率:图11-1-1中当曲线到达D点后,试件薄弱处急剧缩小,塑性变形迅速增加,产生“颈缩现象”而断裂。量出拉断后标距部分的长度Ll,标距的伸长值与原始标距L0的百分率称为伸长率。即伸长率表征了钢材的塑性变形能力。由于在塑性变形时颈缩处的伸长较大,故当原始标距与试件的直径之比愈大,则颈缩处伸长中的比重愈小,因而计算的伸长率会小些。通常以δ5和δ10分别表示L0=5d0和 L0=10d0(d0为试件直径)时的伸长率。对同一种钢材,δ5应大于δ10。

(2)冷弯性能

冷弯性能是指钢材在常温下承受弯曲变形的能力,是钢材的重要工艺性能。冷弯性能指标是通过试件被弯曲的角度(90°、180°)及弯心直径d对试件厚度(或直径)a的比值(d/a)区分的,试件按规定的弯曲角和弯心直径进行试验,试件弯曲处的外表面无裂断、裂缝或起层,即认为冷弯性能合格。

(3)冲击韧性

冲击韧性是指钢材抵抗冲击荷载的能力。冲击韧性指标是通过标准试件的弯曲冲击韧性试验确定的。以摆锤打击试件,于刻槽处将其打断,试件单位截面积上所消耗的功,即为钢材的冲击韧性指标,用冲击韧性ak(J/cm2)表示。ak值愈大,冲击韧性愈好。钢材的化学成分、组织状态、内在缺陷及环境温度都会影响钢材的冲击韧性。试验表明,冲击韧性随温度的降低而下降,其规律是开始下降缓和,当达到一定温度范围时,突然下降很多而呈脆性,这种脆性称为钢材的冷脆性。

(4)硬度

 钢材的硬度是指其表面局部体积内抵抗外物压入产生塑性变形的能力。常用的测定硬度的方法有布氏法和洛氏法。布氏法的测定原理是利用直径为D(mm)的淬火钢球,以P(N)的荷载将其压入试件表面,经规定的持续时间后卸除荷载,即得到直径为d(mm)的压痕,以压痕表面积F(mm)除荷载P,所得的应力值即为试件的布氏硬度值HB,以数字表示,不带单位。 洛氏法测定的原理与布氏法相似,但需根据压头压入试件的深度来表示硬度值,洛氏法压痕很小,常用于判定工件的热处理效果。

11.1.1.4建筑用钢及标准

(1)碳素结构钢

国标《碳素结构钢》(GB/T700-2006)中规定,碳素结构钢的牌号由四部分组成,按顺序分别为代表屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号。其中以“Q”代表屈服点;屈服点数值分别为195 MPa、225 MPa、235 MPa、255 MPa和275 MPa五种;质量等级按硫、磷杂质含量,分别由A、B、C、D符号表示(质量等级依次提高);脱氧方法用F表示沸腾钢,Z表示镇静钢,TZ表示特种镇静钢(可以省略)。例如:牌号Q235 - A • F表示屈服点为235 MPa的A级沸腾碳素结构钢。碳素结构钢的力学性能见表11-1-1。从表中可见,随着牌号的提高,钢材的强度越来越高,而塑性和韧性越来越差。同时牌号所表示的屈服点数值只适于厚度或直径小于或等于16 mm的钢材,厚度和直径大于16 mm的钢材,屈服点比牌号标定值要低。

表11-1-1碳素结构钢的力学性能(GB/T 700-2006)

牌号等级屈服强度(N/mm2),不小于

抗拉强度(N/mm2)

断后伸长率A/%,不小于

冲击实验(V型缺口)

厚度(或直径)/mm

厚度(或直径)/mm

温度/℃

冲击吸收功(纵向)/J不小于

≤16

>16~40

>40~60

>60~100

>100~150

>150~200

40≤

>40~60

>60~100

>100~150

>150~200

Q195195185314~430

33
Q215A215205195185175165335~450

3130292726
B+2027
Q235A235225215215195185370~500

2625242221
B
+2027
C
0
D-20
Q275A275265255245225215410~540

2221201817
B+2027
C0
D-20
 

(2)低合金结构钢

低合金结构钢是碳素结构钢添加少量的一种或多种合金元素,合金总量小于5%。合金元素有硅、锰、钛、钒、铌等。成本和碳素钢接近,而强度、耐磨性、耐蚀性、耐低温性都有明显提高。

按《低合金高强度结构钢》 (GB/T 1591-2008)规定,它的牌号由代表屈服点的字母(Q)、屈服点数值、质量等级,按顺序排列。

例如Q345D,其中Q一钢的屈服强度的"屈"字汉语拼音的首位字母;345一屈服强度数值,单位MPa;D一质量等级为D 级。

常用低合金结构钢的化学成分及力学性能如表11-1-2所示。

表11-1-2部分低合金结构钢的化学成分及力学性能(GB/T 1591-2008)

牌号质量等级类型

化学成分/%

                    力学性能

抗拉强度(N/mm2)

公称厚度

40mm~400mm

屈服强度(N/mm2)

公称厚度

16mm~400mm

断后伸长率A/%

公称厚度

40mm~400mm

冷弯180°

钢材厚度

≤16m

冲击功/J

公称厚度

12mm~150mm

Q345A、B、C、D、E

C≤0.02~0.18

450~630

345~265

 17~20(A、B)

17~21(C、D、E) 

d=2a

≥34(B、C、D、E) 

Si≤0.50

Mn≤1.70

Q390A、B、C、D、E

C≤0.20

470~650

390~310

 18~20

d=2a

≥34(B、C、D、E)

Si≤0.50

Mn≤1.70

注:低合金结构钢牌号还有Q420、Q460、Q500、Q550、Q620、Q690等,其成份与性能参见GB/T 1591-2008。

11.1.2建筑装饰工程用钢材及制品

11.1.2.1钢筋

(1)钢筋:分为热轧钢筋、冷拉热轧钢筋与冷轧带肋钢筋、热处理钢筋、冷轧扭钢筋、预应力混凝土用钢丝及钢绞线等。

1)热轧钢筋:按力学性能可分为四级,见表11-1-3。I级钢筋用低碳钢轧制而成,强度较低,塑性好,容易焊接,主要用作非预应力钢筋。Ⅱ、Ⅲ、Ⅳ级钢筋均用低合金轧制,Ⅱ、Ⅲ级可作预应力或非预应力钢筋,预应力钢筋应优先选用Ⅳ级钢筋。

热轧钢筋分为热轧光圆钢筋、热轧带肋钢筋。钢筋长度为3~12m,直径为6~20mm。直径在6mm、8mm、10mm为盘条,直径在30mm、50mm、100mm、200mm为棒材。

表11-1-3      热轧钢筋的力学性能和工艺性能(GB1499.1-2008、GB1499.2-2007)

表面形状钢筋

级别

牌号公称直径

(mm)

屈服点

σs

MPa

抗拉强度

σb

MPa

伸长率

δ5

%

冷弯180°

d-弯心直径

a—钢筋公称直径

不小于
热轧光圆

IHPB235

6~22

23537025d=a
HPB3006~22

300420

IIHRB3356~25

335455

17

d=3a
28~40

d=4a
>40~50

d=5a

IIIHRB4006~25

400540

16

d=4a

28~40

d=5a

>40~50

d=6a

IVHRB5006~25

50063015

d=6a

28~40

d=7a

>40~50

d=8a

注:细晶粒热轧钢筋牌号有HRBF335、HRBF400、HRBF500等三种,其性能参见GB1499.2-2007。

2)冷拉热轧钢筋

常温下拉伸钢筋至超过屈服点,然后卸载得到冷拉钢筋,冷拉是为了提高屈服点(17% ~27%),但伸长率降低。冷拉后不得有裂纹、起层等现象才合格。

3)冷轧带肋钢筋 

国家标准《冷轧带肋钢筋》(GB13788-2008)中规定冷轧带肋钢筋的牌号由CRB和钢筋的抗拉强度最小值构成。C、R、B分别为冷扎、带肋、钢筋的英文首位字母。冷轧带肋钢筋分为CRB550、CRB650、CRB800、CRB970四个牌号。CRB550为普通钢筋混凝土用钢筋,其他牌号为预应力混凝土用钢筋。冷轧带肋钢筋是用热轧盘条经冷轧后,表面冷轧成三面有肋的钢筋。其强度较热轧钢筋明显提高,塑性较好,与混凝土的握裹力较好。

4)热处理钢筋

热处理钢筋是钢厂将热轧中低碳合金钢筋经淬火和调质回火热处理而成。其强度显著提高,韧性高,综合性能较好。通常有直径为6mm、8.2mm、10mm三种规格。表面常轧有通长的纵筋与均布的横肋。使用时不能用电焊切割,也不能焊接。可用于预应力混凝土工程中。

5)冷轧扭钢筋

采用直径为6.5mm~10mm的低碳热轧盘条钢筋(Q235钢),经冷轧扁和冷扭转而成的具有一定螺距的钢筋。冷轧扭钢筋屈服强度高,与混凝土的握裹力大,无须预应力和弯钩即可用于普通混凝土工程,可节约钢材30%,可用于预应力及承重荷载较大的建筑部位,如梁、柱等。

6)预应力混凝土用钢丝及钢绞线 

优质碳素结构钢经冷加工、再回火、冷轧等加工而成,俗称优质碳素钢丝及钢绞线。若将预应力钢丝经辊压出规律性凹痕,即成刻痕钢丝。钢绞线是以一根钢丝为芯、6根钢丝围绕其周围绞合而成七股的钢绞线。

11.1.2.2型钢与冷弯型钢

型钢是普通碳素钢或普通低合金钢经热轧而成的异形断面钢材,在建筑装饰工程中常用作钢构架、幕墙骨架、门柱骨架等。根据型钢截面形式的不同可分为角钢、扁钢、槽钢、和工字钢。角钢分为等边角钢和不等边角钢。等边角钢的型号是以角钢单边宽度厘米数命名,如4号角钢代表的是单边宽度为40mm的等边角钢。不等边角钢以长边宽度和短边宽度的厘米数的比值表示型号。如4/2.5号角钢,代表长边宽度为40mm,短边宽度为25mm的不等边角钢。装饰工程中常用等边角钢规格为2~5号,厚度为3mm和4mm。

冷弯型钢用普通碳素钢或普通低合金钢带(或钢板),以冷弯方法制成,是制作轻型钢结构的材料。根据其断面形状,冷弯型钢有冷弯等边、不等边角钢,冷弯等边、不等边槽钢,冷弯方形钢管,矩形焊接钢管等到。其厚度较小,一般为2~4mm。

11.1.2.3不锈钢

(1)不锈钢的耐腐蚀原理及定义

不锈钢主要采用在钢材中加入铬元素,铬会先于铁而与空气中的氧反应生成极薄的氧化膜(称为钝化膜),保护钢材不易腐蚀。当铬的含量大于12%时,可使钢材的抗电化学腐蚀性能大大提高。但不锈钢选用和应用不当也会发生锈蚀,这与所处应用的环境有关。它在Cl-介质(如食盐)、硫酸、草酸(常用于工程外墙清洗)、盐酸、清洁剂(内部装修清洗用品)中较易生锈。 

(2)不锈钢的分类

按金相组织可分为:奥氏体不锈钢、铁素体不锈钢、马氏体不锈钢、双相不锈钢和沉淀硬化不锈钢。

按所含耐腐蚀的合金元素可分为:铬不锈钢、铬-镍不锈钢和铬-镍-钛不锈钢。其中后两种比铬不锈钢耐蚀性更强,耐蚀介质更全面。

奥氏体不锈钢属铬-镍不锈钢,含碳量低,含铬量为17%~19%,含镍量8%~11%,是应用最广泛的不锈钢。这种不锈钢具有很好的耐蚀性和耐热性,无磁性,抛光后能长久光亮。

马氏体不锈钢属铬不锈钢,含碳量为0.1%~0.45%,含铬量为12%~14%,有磁性。含碳量增加,强度、硬度、耐磨性提高,但耐蚀性下降。

铁素体不锈钢也属于铬不锈钢,有磁性,高温抗氧化性能好,抗大气和耐酸腐蚀能力差,塑性、焊接性都较马氏体不锈钢好,其C<0.15%,含铬量为12%~14%。

沉淀硬化不锈钢是前面几种不锈钢经时效或特殊处理产生沉淀硬化而得到的。常采用马氏体沉淀硬化。

(3)不锈钢的牌号与性能 

  据国家标准《钢铁产品牌号表示方法》(GB/T 221-2008)规定,我国不锈钢牌号由三部分组成,分别为平均含碳量的千分数、合金元素种类、合金元素含量。其中当含碳量小于0.03%及小于或等于0.08%时,第一部分分别标注“00”或“0”。如OCrl3钢为平均含碳量小于或等于0.08%、合金元素锚的含量为13%的铬不锈钢。在装饰工程中常用的不锈钢的牌号与性能见表11-1-4。

不锈钢的种类繁多,常用的即有40多个品种。具有一定的强度,较好的耐蚀性、韧性及良好的可焊性不锈钢才能适应建筑装饰工程。目前应用于建筑和装饰工程方面的不锈钢主要有lCr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N、0Crl8Ni9、0Crl7Ni12Mo2、1 Cr17。其中lCr17Mn6Ni5N和1Cr18Mn8Ni5N耐腐性能较差,属奥氏体,无磁性,有时也称铬-锰不锈钢;0Crl8Ni9是质量较好又十分常用的一个品种,耐腐性好;0Crl7Ni12Mo2耐腐性更佳,但价格也相对较高,主要应用于滨海环境,普通环境用0Crl8Ni9不锈钢即能取得较好效果,无需使用0Crl7Ni12Mo2不锈钢,0Crl8Ni9和0Crl7Ni12Mo2也属于奥氏体,是铬-镍不锈钢,无磁性;1Cr17耐腐性次于0Crl8Ni9、0Crl7Ni12Mo2,但优于lCr17Mn6Ni5N、1Cr18Mn8Ni5N,属于铁素体不锈钢,是铬不锈钢,有磁性。

表11-1-4               建筑装饰行业常用不锈钢性能

分类钢种机械性能 物理性能
ASTM 屈服强度抗拉强度硬度比热弹性系数热膨胀系数热传导率
/( N/mm2) 

/( N/mm2)

HBHRBHV/(J/g) 

/(1 kN/mm2) 

I (10 -6 cm/ cm2) 

/[W/(m2. K)] 

奥氏体钢

0Crl8Ni9≥205 

≥520 

≤187

≤90

≤200

0.0519417.316. 3 
0Crl7Ni12Mo2≥205 

≥520 

≤187

≤90

≤200

0.0519416. 0 16. 3 
铁素体钢

0Cr11Ti≥ 175 

≥360 

≤162

≤80

≤175

0.4620011.724.9
1 Cr17≥205 

≥450 

≤183

≤88

≤200

0.4620010.426.4
马氏体钢

1Cr13≥205 

≥440 

≤201

≤93

≤210

0.462029. 9 24. 9 
Cr13≥225 

≥520 

≤223

≤97

≤234

0.4620210.323.8
不锈钢板用于建筑装饰工程,主要是借助于其表面的光泽特性及金属质感达到装饰目的。不锈钢板按反光率可分为镜面板、哑光板和浮雕板三种类型。镜面板材反射率可达95%以上,但表面在加工和施工过程中易受损害,常加贴一层塑料保护膜。不锈钢板抛光后,喷砂处理,可压制出柔光(无光或哑光)装饰板。哑光板反光率在50%以下,光泽柔和,适用于室内外装饰。不锈钢可压制出浮雕装饰板,不仅具有金属光泽,还有富于立体感的浮雕纹路,由经辊压、研磨、腐蚀或雕刻工艺制作而成。一般蚀刻深度为0.015~0.5mm,加工前必须先研磨和抛光,比较费时费工,价格较高。 建筑装饰业中厨房设备、厨卫用具、不锈钢橱柜、柜台、扶梯扶手、走廊栏杆、大厅支柱、玻璃门门框及拉手、旋转门、自动门、商场门面、墙面幕墙等都有不锈钢的使用。

11.1.2.4彩色涂层钢板

彩色涂层钢板是以冷轧或镀锌钢板(钢带)为基材,经表面处理后涂层而成的产品。常用的涂层有无机涂层、有机涂层和复合涂层三大类。彩色涂层钢板采用涂料涂覆法和薄膜层压法制作。涂覆法采用静电喷涂或空气喷涂。前者机械化高、工作环境好、涂层均匀、质量好是应优先采用的方法。后者是采用压缩空气做为动力,吹散涂料、雾化并附着在钢板表面。此方法适用广泛,设备简单,但工作环境差、劳动强度高,需反复喷涂。层压法是用已成型和印花、压花的聚氯乙烯薄膜压贴在钢板上的一种方法,该种复合钢板也称为塑料复合钢板。彩图11-1-1为典型的彩色涂层钢板的结构示意图。  

彩色涂层钢板兼备金属材料与有机材料的特性。不但强度高、刚性好、易加工,彩色涂层又使钢板色彩丰富,使得其耐腐蚀性提高,同时耐高、低温。经二次机械加工,涂层也不破坏。建筑物的外墙板、屋面板、室内的护壁板、吊顶板,彩色涂层钢板得到的广泛应用,见彩图11-1-2。

11.1.2.5压型钢板

压型钢板以冷轧板、镀锌板、彩色涂层钢板等不同类别的钢板,通过辊压、冷弯而成。截面多呈V形、U形、梯形。它为基材钢板厚度只有0.5~1.2mm的薄型钢板,通过加工后,抗弯刚度大大提高,受力科学合理、自重减轻,还具有抗震、耐久、色彩鲜艳、加工安装便捷特点。用于外墙、屋面、吊顶及夹芯保温板材的面板等。

从国家标准《建筑用压型钢板》(GB/T 12755-2008)可以了解压型钢板的代号、尺寸、外形、允许偏差等技术指标,而且该标准也规定:彩色涂层钢板表面用10倍放大镜所观察时压型板成型部位的基板不应有裂纹。压型钢板的型号由压型代号、用途代号与板型代号三部分组成。压型代号以“压”字汉语拼音的第一个字母“Y”表示。用途代号如下表示:1.屋面板用途代号以“屋”字汉语拼音的第一个字母“W”表示;2.墙面板用途代号以“墙” 汉语拼音的第一个字母“Q”表示;3.楼盖板用途代号以“楼” 汉语拼音的第一个字母“L”。板型特征代号由压型钢板的波高尺寸(mm)与覆盖宽度(mm)组合表示。如型号YW51-760表示压型钢板的波高为51 mm,覆盖宽度为760 mm的屋面用压型钢板,见表11-1-5 压型钢板板型举例。

表11-1-5             压型钢板板型举例

类型断面图

搭接型屋面板 

扣合型屋面板 

搭接型墙面板(紧固件外露) 

楼盖板(开扣型) 

同时彩色压型钢板还可制成正方压型板。正方压型钢板以彩色涂层钢板一次冲压成型,板厚0.6 mm,每块约重2.8 kg,有效面积0.5m2。该压型钢板适合作大型公共建筑和高层建筑的外幕墙板,妆效果好,施工方便,见彩图11-1-3。

11.1.2.6轻钢龙骨

镀锌钢经剪裁、冷弯、滚轧、冲压而成的轻钢龙骨是目前装饰工程中最常用的顶棚和隔墙的骨架材料。

(1)轻钢龙骨的特点和种类

轻钢龙骨自重轻、防火、抗震、耐冲击性,普遍用于建筑内的装饰,大面积顶棚、隔墙的室内装饰,以及防火要求较高的娱乐场所和办公楼的室内装饰。

国家标准《建筑用轻钢龙骨》(GB/T11981-2008)把轻钢龙骨按使用场合分为墙体龙骨和吊顶龙骨二种类别,按断面形状分为U、C、CH、T、H、V和L型七种型式(参见GB/T11981-2008)。C型龙骨主要用来做隔墙,即在C型龙骨组成骨架后,两面再装配面板组成隔断墙;U型和T型龙骨主要用做顶棚,即在U型和T型龙骨组成的骨架下,装配面板组成明架或暗架顶棚。

(2)墙体轻钢龙骨

墙体轻钢龙骨主要有Q50、Q75、Q100、Q150系列,其中 Q75系列以下用于层高3.5m以下的隔墙,Q75以上用于层高3.5~6.0m隔墙。墙体轻钢龙骨主件为沿顶、扫地龙骨、竖龙骨、加强龙骨、通贯龙骨,配件为支撑卡、卡托、角托等,隔断龙骨的名称、规格、适用范围,见表11-1-6。

表11-1-6            隔断龙骨的名称、产品代号、规格、适用范围

名称产品规格尺寸(mm)

用钢量

适用范围
代号宽度

高度厚度(kg/m) 

沿顶、扫地龙骨

Q50QU50×40×O.5

50 40 0.3 

0.82 

层高3.5m以下

竖龙骨

QU50×45×O.8

50 45 

0.8 

1.12

通贯龙骨QU50×12×1.2

50 12 

1.2

0.41 

加强龙骨

QU50×12×1.5

50 40 1.5

1.5

沿顶、扫地龙骨

Q75

QU77×40×0.8

77

40 0.8 

1.0

层高3.5~6.0m

竖龙骨QU75×45×O.8

75 45 0.8 

1.26

层高3.5~6.0m

通贯龙骨

QU75×50×O.5 

75 

50 O.5 0.79 

层高3.5~6.0m

加强龙骨

 QU38×12×1.2

38 12 

1.2

0.58 

QU75×40×1.5

75 40 1.51.77

沿顶、扫地龙骨

Q100QU102×40×O.5

102 40 0.5 

1.13

竖龙骨QU100×45×O.8

100

45 0.8 

1.43

层高6.0m以下

通贯龙骨

QU38×12×1.2

38 12 

1.2

0.58 

加强龙骨

QU100×10×1.5

100 

40 1.5

2.06 

墙体轻钢龙骨适用于办公楼、饭店、医院、娱乐场所、影剧院的分隔墙和走廊隔等,见彩图11-1-4。 

 (3)吊顶轻钢龙骨

按吊顶的承载能力轻钢龙骨顶棚分为不上人吊顶和上人吊顶(见彩图11-1-5)。不上人吊顶只承受吊顶本身的重量,龙骨断面一般较小;上人吊顶不但承受自身的重量,还承受施工人员的交变荷载,能承受80~100kg/m2的集中荷载,用于空间较大的影剧院、音乐厅、会议中心或有空调的顶棚工程。吊顶轻钢龙骨有D38、D50、D60几种系列,其名称和规格见表11-1-7。

   表11-1-7                  吊顶龙骨的名称、产品代号、规格尺寸

名称产品工号规格尺寸(mm)

用钢量(kg/m)

吊点问距(m)

吊顶类型
宽度高度厚度
主龙骨(承载龙骨)D3838121.0

0.56900~1200

不上人
D5050151.20.921200上人
D60(CS360)60301.2

1.531500上人
次龙骨(覆面龙骨)

D2525190.50.13  
D5050190.50.41  
L型龙骨

L35

15351.20.46  
T16-4O暗式轻钢吊顶骨

D-l型吊顶

1640 0.9kg/m2

1250不上人
D-2型吊顶

1640 1.5kg/m2

750不上人防火
D-3型吊顶

DC+T16-40龙骨构成骨架

2.0kg/m2

900~1200

上人
D-4型吊顶

T16-4O龙骨配纸面石膏板

1.lkg/m2

1250不上人
D-5型吊顶

DC+T16-4O配铝合金吊顶板

2.0kg/m2

900~1200

上人
                                    

11.2铝及铝合金

11.2.1铝及铝合金基本知识

 (1)铝及铝合金特性

铝在地壳中含量很丰富,仅次于氧和硅,由于铝的提炼较困难,能耗较高所以一直着其在建筑工程中的应用。目前由于能源工业的不断发展,电能的成本不断下降,使铝的应用迅速发展。铝的密度较小(2.79 g/cm3),熔点为660℃,呈银白色,对光的反射力强,导电性和导热性好。铝的化学性质活泼,易氧化生成很薄的氧化膜,这层膜起到对铝基体的保护作用,使铝具有一定的耐蚀性。但该氧化膜厚度仅0.1µm左右,难以抵抗盐酸、浓硫酸、氢氟酸等强酸、强碱及氯、溴、碘等卤族元素的腐蚀。纯铝有良好的塑性和延展性,伸长率可达40%以上,极易制成板、棒、线材。在结构工程和装饰工程中常采用的是掺入合金元素后形成铝合金,提高其综合性能。铝合金强度高、密度小,比强度高,是典型的轻质高强材料。铝合金的耐腐蚀性有较大的提高,同时低温性能好,不出现低温脆性、易着色、装饰性好。但弹性模量小,刚度较小,变形较大。另外铝合金耐热性差、热胀系数较大、焊接性也较差。

(2)铝合金的分类

铝合金按不同的方法有不同的类型,各种分类方法之间的对应关系见图11-2-1所示。

                                                                               图11-2- 1 铝合金分类及对应关系

(3)铝合金的牌号与状态代号

国标《变形铝及铝合金化学成分》(GB/T 3190-2008)规定了新的牌号表示方法采用变形铝和铝合金国际牌号注册组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法。四位数字体系和四位字符体系牌号第一个数字表示铝及铝合金的类别,其含义如下:①1XXX系列-工业纯铝;②2XXX系列-Al-Cu、Al-Cu-Mn合金;③3XXX系列-Al-Mn合金;④4XXX系列-Al-Si合金;⑤5XXX系列-Al-Mg合金;⑥6XXX系列-Al-Mg-Si合金;⑦7XXX系列-Al-Mg-Si-Cu合金;⑧8XXX系列-其它。

相同牌号的铝及铝合金,状态不同时,力学性能不相同。按照GB/T175《变形铝和铝合金状态代号》标准,新状态代号规定如下:O退火状态;H112 热作状态;T4 固溶处理后自然时效状态 ;T5 高温成形过程冷却后人工时效状态 ;T6 固溶处理后人工时效状态。

11.2.2铝合金型材的加工工艺

11.2.2.1铝合金型材品种

我国生产的建筑用铝型材约300多种,装饰装修工程应用在门窗型材、吊顶龙骨、装饰面板及骨架、卷帘、管材、棒材等。

11.2.2.2铝合金型材的加工工艺

    建筑用铝合金常用于非承载结构构件或承载力很小的装饰性骨架。建筑铝合金加工可分为挤压和轧制两种工艺。铝合金挤压型材生产工艺流程(Al-Mg-Si系),见图11-2-2 。

                                                        图11-2-2 铝合金如压型材生产工艺流程(Al-Mg-Si系)

11.2.3铝合金表面处理

铝合金的氧化膜较薄,保护作用低,通常采用阳极氧化生成人工氧化膜,提高其耐腐、耐磨及耐候性。还可以通过表面着色使铝合金表面获得各种色彩的膜层,提高其装饰效果。

11.2.3.1阳极氧化处理

常用的表面氧化处理的方法有阳极氧化和化学氧化两种。前者可在铝材表面形成比自然形成的氧化膜(0.1µm)厚得多(可达5~20µm)的氧化膜层。后者得到的氧化膜较薄,抗蚀性及硬度较低,只用于做为暂时性的防腐保护层。

阳极氧化处理工艺:将铝制品作为阳极置于电解液中,阴极一般采用如铅或不锈钢,通电后电解液中的氢离子向阴极运动,在阴极上得到电子而还原为氢气放出。在阳极(铝型材)水电解生成的氧负离子与铝形成氧化膜层。

铝合金表面人工形成的氧化膜是从基体表层直接生成的,与基体结合牢固,耐机械变形而不脱落;但脆性高,不耐冲击荷载。氧化膜不导电、不导热。是一种良好的电绝缘体,导热系数小于普通金属。同时它具有良好的化学稳定性,抗腐蚀性能优良。氧化膜孔具有较强的吸附力,易于添加有机涂层。

11.2.3.2表面着色 

铝材表面着色的方法有自然着色法、电解着色法和化学浸渍着色法等,最常用的是自然着色法。自然着色法形成的颜色如表11-2-1所示。

表11-2-1         各种铝合金采用不同的自然着色法生成的颜色

合金主要成分/%

硫酸电解

卡尔考拉法(磺

杜拉诺狄克法AlandoX(9% 
基水杨酸、硫酸)

(磺基钛酸、硫酸)

~10%含氧酸) 

1100 

Cu 0.05~0.20  Si+Fe 0.95

文章来源:中国建材网 www.bmlink.com

文章来源:中国建材网 www.bmlink.com

银白色

青铜色

青铜色

暗黄色

3003 

Mn 1. 25, Fe O. 7 

淡黄色

暗灰、黑灰

4043 

Si 5.5, Fe O. 8 

灰黑色灰褐色

灰绿色

5005 

Mg 1. 0 

银白色

深青铜色

5052 

Mg 2.5, Cr 0.25 

淡黄色浅青锅色

浅青铜色

5083 

Mg 4. 5, Mn O. 8, Cr O. 2 

暗灰色
5357  Mg1. 0, Mn O. 3 

淡灰色

6061 

Si O. 6, Mg1. 0, Cr O. 25, Cu O. 3 

淡黄色

深青铜色

6063 

Si O. 4, Mg O. 7 

银白色

浅青铜色青铜色

灰黄色

6351 

Si1. 0, Mg O. 6, Mn O. 6 

暗灰色暗灰褐色

7075 Cu1. 6, Mg 2. 5, Zn 5. 5, Mn O. 3 

淡灰色

暗蓝黑色

11.2.4建筑装饰铝合金及制品

11.2.4.1铝合金门窗

门窗既是建筑物的重要构件,同时又体现了建筑物的风格。框体材料经历了由木到钢又到铝合金的几个发展阶段。目前铝合金门窗材由于兼顾各种优点,已成为门窗产品的主流,见彩图11-2-1。

(1)铝合金门窗的特点

①比强度高  铝合金的密度只有钢的1/3,门窗框材多为薄壁空腹型材,铝材平均只有8~12 kg/m2,重量只有木门窗的1/2左右,强度却接近于普通低碳钢,属于轻质高强材料。

②密封性好  合金型材加工精度高,构造紧密,气密性好、水密性好、隔声、隔热性好,可有效地降低能耗。

③耐腐蚀、坚固耐久  铝合金门窗耐腐蚀、不变形、开闭轻便灵活。

④施工方便、生产效率高  铝合金门窗采用预制型材,可用挤出法一次成型。加工装配简便,生产效率高。

⑤装饰效果好  铝合金门窗框材既可保持铝本身的银白色,也可着颜色。

(2)铝合金门窗的技术性能

根据国标《建筑外窗抗风压性能分级及其检验方法》(GB /T7106-2008),对铝合金门窗的技术性能作以下介绍:

①风压强度  据GB /T7106-2008,铝合金门窗的抗风压强度是将铝合金门窗放置在标准压力箱内,按一定的正负加压过程,通以压缩空气,根据主要受力构件达到一定变形值时的压力差值作为其风压强度值。采用定级检查压力差P3为分级指标。

②气密性  气密性是指空气通过关闭铝合金门窗的性能。测定气密性是将铝合金门窗置于标准压力实验箱内。将铝合金门窗放置在标准压力试验箱内,压力差为10Pa时的单位开启缝长空气渗透量q1[m3/(m.h)]和单位面积渗透量q2[m3/(m2.h)]作为分级指标。

③水密性  水密性是指铝合金门窗在一定的脉冲平均风压下,保持不渗漏雨水的性能。在专用压力箱内,按规定标准2L/(m2.min)对门窗试件施行人工降雨,同时在外侧施以稳定外压,经15min严重渗漏时压力差值的前一级压力差值△P作为分级指标。

④隔声性  隔声性是指铝合金门窗对声波的阻隔性能。用置于音响试验室内的门窗对一定频率的音响声波的透过损失来表示,称为空气声计权隔声量(单位dB)。铝合金门窗的声计权隔声量应分别在25dB、30dB、35dB、40dB以上,分别对应于隔声Ⅴ级、Ⅳ级、Ⅲ级和Ⅱ级。

⑤隔热性  铝合金门窗的隔热性以传热阻值(单位为m2.K/W)分为三级,即I级~5.0、Ⅱ级~O. 33、Ⅲ级~O. 25。隔热I级的隔热性最好,也即保温性能最好。

⑥开闭力  动扇启闭外力应不大于50N。

(3)铝合金门窗的品种、规格、分类、等级及标记

根据国标《铝合金门窗》 (GB/T 8478-2008),对铝合金门窗的品种、规格、分级及标记作以下介绍:

①品种代号  按启闭方式分为推拉门(窗)、平开门(窗)、固定门(窗)、悬挂窗、回转窗、百叶窗等,其主要品种和代号如表11-2-2所示。

表11-2-2      铝合金门窗产品的主要品种及代号

种类普通型隔声型保温型遮阳型
代号PTGSBWZY
外门内门外门内门外门内门外门
种类普通型隔声型保温型遮阳型
代号PTGSBWZY
外窗

内窗

外窗

内窗

外窗

内窗

外窗

②规格  国标中只规定了洞口平面尺寸和门窗厚度的基本尺寸,如表11-2-3所示,而实际产品的平面尺寸应比洞口平面尺寸每侧各少15~18mm,目的是保证门窗外框与洞口的安装缝隙,门窗固定后便于保温弹性材料填塞。

表11-2-3                   铝合金门窗品种规格

名称

洞口尺寸/mm

厚度基本尺寸系列/mm

平开铝合金窗

600,900,1200,1500,1800,2100

600,900,1200,1500,1800,2100

40,45,50,55,60,65,70

平开铝合金门

2100,2400,2700

800,900,1000,1200,1500,1800

40,45,50,55,60,70,80

推拉铝合金窗

600,900,1200,1500,1800,2000

1200,1500, 1800

40,55,60,70,80,90

2100,2400,2700,3000

推拉铝合金门

2100,2400,2700,3000

1 500,1 800,2100,2400,3000

70,80,90

洞口的规格型号用于标记洞口宽度和洞口高度的尺寸,如洞口规格型号1521代表洞口的宽度为1500mm,洞口的高度为2100 mm。

③分级  铝合金门窗按主要性能分级如下表11-2-4所示。

表11-2-4                铝合金门窗按性能分级

分级种类123456789
外门窗抗风性能分级1.0≤P3<1.5

1.5≤P3<2.0

2.0≤P3<2.5

2.5≤P3<3.0

3.0≤P3<3.5

3.5≤P3<4.0

4.0≤P3<4.5

4.5≤P3<5.0

P3≥5.0

外门窗水密性能分级

100≤ △P<150

150≤ △P<250

250≤ △P<350

350≤ △P<500

500≤ △P<700

700≤ △P

外门窗气密性能分级

4.0≥q1>3.5

3.5≥q1>3.0

3.0≥q1>2.5

2.5≥q1>2.0

2.0≥q1>1.5

1.5≥q1>1.0

1.0≥q1>0.5

0.5≥q1

12≥q2>10.5

10.5≥q2>9.0

9.0≥q2>7.5

7.5≥q2>6.0

6.0≥q2>4.5

4.5≥q2>3.0

3.0≥q2>1.5

1.5≥q2

注:△P为严重渗漏时压力差值的前一级压力差值,单位帕。

q1为开启缝长空气渗透量,单位m3/m.h。

q2为单位面积渗透量,单位m3/m2.h。

④产品标记方法

按产品的简称,命名代号—尺寸规格型号、物理性能符号与等级或指标值(抗风性能P3-水密性能△P-气密性能q1/ q2-空气隔声性能RwCtr/RwC-保温性能K-遮阳性能SC-采光性能Tr)、标准代号的顺序进行标记。

如外墙用普通型50系列平开铝合金窗,该产品规格为1515,抗风性能为5级,水密性能3级,气密性能7级,其标记为:

铝合金窗  WPT50PLC-1515(P35-△P3-q7) GB/T 8478-2008。

 (4)铝合金门窗的技术要求

国标中铝合金门窗的技术要求中有材料要求、表面处理、装配要求和表面质量要求等。铝合金门窗材料,要求所选用的配件除不锈钢质外,都必须经防腐处理。表面处理层厚度为铝合金型材的一项主要技术指标,铝型材表面的粉末喷涂要求装饰面上涂层最小局部厚度≥40μm。

(5)铝合金门窗的应用

铝合金门窗是新型建筑材料制品,性能优良、外型美观,广泛应用于多高层公用建筑和普通民用住宅。特别是对气密性、水密性、隔声性和节能、防火有特殊要求的建筑。

选购铝合金门窗的两种方法:一是借助仪器、设备来测量,定量(定性)分析其内在质量;二是在没有仪器、设备的情况下可采用如下简易方法。①看表面铝型材表面晶粒精细度,光泽明亮者,一般为优质铝材;晶粒粗大,无光泽显黑暗色者,一般为劣质铝材。②听声音,铝型材锯切时声音清脆就说明强度、硬度较好。 ③看锯口,铝型材锯切后锯口整齐说明性能优良。④感觉弹性,将铝型材一端放在地上,左手把住另一端,右手用力压动型材,感觉弹性。⑤看氧化膜厚度和封孔质量,采用铜质钥匙在铝型材表面划动,如有光滑、干脆感,并可擦掉划痕,则表明氧化膜厚度合理。用水笔在铝型材的表面写划,能擦除且完全可以将墨水擦拭掉,说明铝型材封孔质量较好。

11.2.4.2铝合金装饰板

(1)铝合金花纹板

花纹美观大方,耐磨防腐,安装方便,见彩图11-2-2。广泛应用于现代建筑物墙体、车辆、船舶、飞机等工业防滑或装饰部位,铝合金花纹板是采用防锈铝合金等坯料,用特制的花纹轧辊轧制而成。花纹图案有1号方格型花纹板,2号扁豆型花纹板,3号五条型花纹板,4号三条型花纹板,5号指针型花纹,6号菱型花纹板等。《铝及铝合金花纹板》 (GB 3618-2006) 标准中花纹板的室温力学性能应符合表11-2-5的规定。      

表11-2-5 花纹板的室温力学性能

花纹代号牌号状态抗拉强度

(N/mm2)

规定比例延伸强度(N/mm2)

断后伸长率 A50/ %

弯曲系数
不小于
1号、9号

2A12

T440525510
2号、4号、6号、9号

2A11

H234、H194

2153
4号、8号、9号

3003H114、H234

12044
H19414038
3号、4号、5号8号、9号

1XXXH1148042
H19410036
3号、7号

5A02、5052

O≤150

143
2号、3号

H11418033
2号、4号、7号8号、9号

H19419538
3号

5A43

O≤100

152
H11412044
7号

6061O≤150

12
(2)铝质浅花纹板

铝质浅花纹板花纹精巧别致,具有立体图案和美丽丰富的色彩,耐腐蚀、刚度高、抗污垢、抗划伤擦伤。铝合金浅花纹板对白光反射率达75%~90%,热反射率达85%~95%。在通过电解、电泳等表面处理后可得到不同色彩的浅花纹板。

(3)铝合金穿孔板

铝合金穿孔板采用各种铝合金平板经机械穿孔而成。孔型根据需要有圆孔、方孔、长圆孔、长方孔、三角孔、大小组合孔等,见彩图11-2-3。铝合金穿孔板具有材质轻、耐高温、耐高压、耐腐蚀、防火、防潮、防震等特点,常用于宾馆、饭店、剧场、影院、播音室等公共建筑和高级民用建筑中以改善音质条件,也可用于各类车间厂房、机房、人防地下室等作为降噪材料。穿孔板规格、尺寸、允许偏差见表11-2-6。

表11-2-6               穿孔板规格、尺寸、允许偏差表

规格范围(mm)

允许偏差(mm)

规格允许偏差(mm)

板底厚度1.0~1.2

+0~0.16 

孔径φ6

±0.10

宽度492~592 

+2~3 

孔矩12

±3.0 

长度492~512 

+2~3 

孔矩14

±3.0 

(4)铝合金压型板

压型板又称扣板(见彩图11-2-4),从国标《铝及铝合金压型板》GB/T 61-2006,可以了解到典型的断面图,见图11-2-4,其牌号命名特征和建筑用压型钢板类似,规格尺寸见表11-2-7。    

V25-150Ⅱ压型板

 

V60-187.5型压型板

Z295型压型板

                     图11-2-4  铝合金压型板断面示意图

表11-2-8                         铝合金压型板规格

板厚板宽板长波高波距

(mm)

(mm) 

(mm) 

(mm) 

(mm) 

0.6~1.2

295~1170 

1200~6200 

25~173

115~550

(5)铝合金波纹板

铝合金波纹板的(见彩图11-2-5)分类见图11-2-5、表11-2-8《铝及铝合金波纹板》(GB/T4438-2006)。

                              (a)图

                              (b)图

图11-2-5铝合金波纹板断面示意图

表11-2-8         铝合金波纹板的合金牌号、供应状态、波形代号及规格

牌号状态波型代号规格/mm

坯料厚度长度宽度波高波距
1050A、1050、1060 、1070A、 1100 、1200、3003

H18波20-106

(图11-2-5中 a图)

0.60~1.00

2000~10000

111520106
波33-131

(图11-2-5中  b图)

100833131
(6)方形吊顶板

铝合金作为建筑装饰中的吊顶,见彩图11-2-6。方形吊顶板的结构特点见表11-2-9。

表11-2-9                  方形吊顶板的结构特点

名称结构特点
T16-40暗龙骨铝吊顶板

铝吊顶板可直接插入暗式龙骨中,具有施工方便,不用螺钉的特点。金属吊顶板采用0.5mm薄铝板,经冷压成型后无氧化处理。规格为400mm×400mm,每块重约100g左右。 具有体轻、防火、图案清晰、色调柔和、不锈等特点

方形组合吊顶板吊顶全部由金属制成的标准零件组成。具有零件标准化,施工装配化,安装拆卸方便,材料可重复使用等特点。面材由金属制成600mm×600mm的穿孔板,其吸音、通风、装饰效果好。上面放上隔热材料可起到隔热保温作用,具有金属屏蔽作用

T16-40暗龙骨铝合金方形板及卡子见图11-2-6。

图11-2-6 T16-40暗龙骨铝合金方形板及卡子

本章小结

本章主要介绍了钢材的基本知识、建筑用钢标准、装饰常用钢材(不锈钢、彩钢板等到)、铝合金基本知识、铝合金板材、铝合金门窗等。通过对建筑装饰用钢材、铝及铝合金的基本知识的学习,要掌握建筑钢材、铝及铝合金的性能特点,能灵活选择和运用常用的建筑钢材及制品、建筑装饰铝合金及制品。

思考及习题

1.什么是钢?钢按化学成分和冶炼方法如何分类?

2.什么是不锈钢?不锈钢耐腐蚀原理是什么?

3.建筑装饰用钢材制品和不锈钢制品主要有哪些?选用原则是什么?

4.什么是铝合金?有哪些优良性能?

5.什么是铝合金的表面处理?其主要处理过程是什么?简述铝合金阳极氧化处理的原理。

6.铝合金门窗的主要技术性能指标是什么?其分类的等级标准是什么?

实训项目1:参观不锈钢包柱饰面施工

一、实训目的 

1.培养学生综合运用所学不锈钢知识,分析和解决工程技术问题的工作能力。

2.巩固、深化和扩大学生所学基本理论、基本知识和基本技能。

3.培养学生的创新能力和团队精神,树立良好的学术思想和工作作风。

二、实训安排

参观不锈钢包柱饰面施工流程。

撰写实训报告详述不锈钢包柱饰面施工的工艺流程,放线→制作、安装骨架→安装衬板→安装不锈钢饰面板→板缝处理→抛光。

三、实训内容

1.了解不锈钢包柱饰面施工的施工准备。

2.了解不锈钢包柱饰面施工的施工工序及施工工艺。

3.了解不锈钢包柱饰面施工的质量要求

4.能对不锈钢包柱饰面施工通病进行分析。

实训项目2:参观铝合金门窗安装施工

一、实训目的 

1.培养学生综合运用所学铝合金门窗知识,分析和解决工程技术问题的工作能力。

2.巩固、深化和扩大学生所学基本理论、基本知识和基本技能。

3.培养学生的创新能力和团队精神,树立良好的学术思想和工作作风。

二、实训安排

1.参观不锈钢包柱饰面施工流程。

2.撰写实训报告详述铝合金门窗安装的工艺流程,划线定位→铝合金门窗披水安装→防腐处理→铝合金门窗的安装就位→铝合金窗固定→门窗框与墙体间隙的处理→门窗扇及门窗玻璃的安装→安装五金配件。

三、实训内容

1.了解铝合金门窗安装施工的施工准备。

2.了解铝合金门窗安装施工的施工工序及施工工艺。

3.了解铝合金门窗安装施工的质量要求

4.能对铝合金门窗安装施工通病进行分析。下载本文

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