钢结构建筑中的材料应用及技术发展展望.ppt

,钢结构建筑中的材料应用及技术发展展望,彩涂板（Color plate）简介所属类别：彩涂板系列 商品名称：彩涂板，业内又称彩钢板，彩板。彩涂板基本概念：在连续机组上以冷轧带钢，镀锌带钢（电镀锌和热镀锌）为基板，经过表面预处理（脱脂化学处理），用辊涂的方法，涂上一层或多层液态涂料，经过烘烤和冷却所得的板材即为涂层钢板。由于涂层可以有各种不同的颜色，习惯上把涂层钢板叫做彩色涂层钢板。,按用途，种类，涂层结构分类：分类 项目 代号 用途 建筑外用 JW 建筑内用 JN 家具 JJ 家用电器 JD 钢窗 GC 其它 QT 涂层表面状态 涂层板 TC压花板 YA印花板 YI,彩涂板的分类,涂料 聚脂 PE 硅改性聚脂 SMP高耐久性聚酯 HDP聚偏氟乙烯 PVDF 聚氟乙烯-塑料溶液 SJ 上表面 下表面 一次涂层 不涂 1/0 一次涂层 不涂 1/1 二次涂层 不涂 2/0 二次涂层 一次涂层 2/1 二次涂层 二次涂层 2/2,彩色涂层钢板基板类型：冷轧基板彩色涂层钢板 由冷轧基板生产的彩色板，具有平滑美丽的外观，且具有冷轧板的加工性能；但是表面涂层的任何细小划伤都会把冷轧基 板暴露在空气中，从而使露铁处很快生成红锈。因此这类产品只能用于要求不高的临时隔离措施和作室内用材。热镀锌彩色涂层钢板 把有机涂料涂复在热镀锌钢板上得到的产品即为热镀锌彩涂板。热镀锌彩涂板除具有锌的保护作用外，表面上的有机涂层 还起了隔绝保护、防止生锈的作用，使用寿命比热镀锌板更长。热镀锌基板的含锌量一般为180g/m2（双面），建筑外用热 镀锌基板的镀锌量最高为275g/m2。热镀铝锌彩涂板 根据要求，也可以采用热镀铝锌钢板作为彩涂基板（55%AI-Zn和5%AI-Zn）。电镀锌彩涂板 用电镀锌板为基板，涂上有机涂料烘烤所得的产品为电镀锌彩涂板，由于电镀锌板的锌层薄，通常含锌量为20/20g/m2，因 此该产品不适合使用在室外制作墙、屋顶等。但因具有美丽的外观和优良的加工性能，因此主要可用于家电、音响、钢家 具、室内装璜等。,彩钢通常使用的国家标准和行业标准：GB/T 12755-91 建筑用彩钢GB 6723-86 通用冷弯开口型彩钢尺寸、外形、重量及允许偏差GB 50018-2002 冷弯薄壁型彩钢技术规范GB 50205-2001 彩钢结构工程施工质量验收规范,彩钢板的构成和分类及应用1、彩钢板的基板可以分成冷轧基板、热镀锌基板、电镀锌基板。2、彩钢板的涂层种类可以分成：聚酯、硅改性聚酯、偏聚二氟乙烯、塑料溶胶。3、彩钢板的颜色可以按用户的要求分成很多种类如桔黄、奶黄、深天蓝、海蓝、绯红、砖红、象牙、瓷蓝等。4、彩钢板的表面状态可以分成涂层板、压花板、印花板。5、彩涂钢板市场用途主要分为建筑、家电和交通运输等三部分，其中建筑领域所占比例最大，家电业次之，交通运输业只占较少一部分。,彩钢板在建筑领域的适用范围建筑用彩钢板一般以热镀锌钢板和热镀铝锌钢板为基板，主要加工成瓦楞板或与聚氨酯复合夹芯板后，用于以下领域：室外:厂房、机场、库房、冷冻库、住宅预制构件、瓦楞屋顶、墙壁、雨水管道、阳台栏杆、书报亭、冷藏库、货售亭、卷帘门和商业建筑、旅馆饭店、度假村、农场建筑、办公楼以及体育设施;室内:门、门框、房屋轻钢结构、屏风、天花板、电梯、楼梯、通风道,国际上建筑用彩涂板,热镀锌钢板(Hot Dip Galvanized)指标准的热浸锌镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM定为75700g/。热镀锌合金化钢板(Galvanneal)指热镀锌钢板通过热处理方法，将其表面的纯锌层全部转化为锌-铁合金层1相的镀层钢板产品。现有镀层重量可达180g/。热镀铝钢板(Aluminized)指热浸铝镀层钢板产品。现有型和型产品的不同镀层的重量可根据ASTM A463规定(型产品是在含约8%硅的铝液中制成，型产品是在工业纯铝液中制成。供建筑用彩涂板的基板主要为型)。热镀锌铝合金钢板(商名：Galfan)是一种含Zn-5%Al-混合稀土合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量范围按ASTM A875和Euronorms定为50350g/。热镀铝锌合金钢板(商名：Galvalume)是一种含55%Al-1.5%Si-43.5%Zn合金的热浸镀层钢板产品。现有镀层重量按ASTM A792规定为AZ50(0.50oz/ft2)AZ60(0.60oz/ft2)，或对应为AZ150(150g/)AZ180(180g/)。电镀锌钢板(Electrogalvanized)是一种电镀锌的镀层钢板产品。现有镀层重量最大可达180g/。,建筑用彩涂板六大特点1.重量轻：10-14千克/平方米，相当于砖墙的1/302.隔热保温：芯材导热系数：=0.041w/mk。3.强度高：可作天花围护结构板材承重，抗弯抗压；一般房屋不用梁柱。4.色泽鲜艳：无须表面装饰，彩色镀锌钢板防腐层保持期在10-15年。5.安装灵活快捷：施工周期可缩短40%以上。6.氧指数：(OI)32.0(省消防产品质检站)。,金属压型钢板金属压型钢板系指以彩色涂层钢板或镀锌钢板为原材，经辊压冷弯成型的建筑用维护板材(金属压型板除彩色涂层钢板或镀锌钢板外，还有压型铝合金板等)。其常用的板厚为0510mm，板长一般宜在12m之内；,建筑用两大板材：金属压型钢板与金属夹芯板,金属夹芯板金属夹芯板系将彩色涂层钢板面板及底板与保温芯材通过粘结剂(或发泡)复合而成的保温复合围护板材。根据其芯材的不同分为硬质聚氨酯夹芯板、聚苯乙烯夹芯板、岩棉夹芯板。这是一种上下两层为金属薄板，芯材为有一定刚度的保温材料，如岩棉、硬质泡沫塑料，在专用的自动化生产线上复合而成的具有承载力的结构板材。,彩钢夹芯板的规格、性能：1、彩钢夹芯板，常采用企口插入式，它具有安装方便、省时、省材，平整度好，强度高等优点，特别适用于吊顶、隔断系统。2、厚度（mm）：50-250；3、长度（mm）：由于连续成型生产，板长可根据用户需要确定；4、宽度（mm）：1150（1200）5、芯材性能：A、聚苯乙烯 体积密度：15kg/m3 导热系数 0.036W/m.K 最高使用温度：约100 oC B、岩棉 体积密度：110kg/m3 导热系数：0.043W/m.K最高使用温度：约500 oC A|不燃性：B1级 B、不燃性：A级 A、950瓦楞彩钢夹芯板 集瓦楞板及夹芯板于一体，比普通平面彩钢夹芯板强度增加了三倍，采用隐藏式自钻螺钉与屋架联接，不破坏彩涂板的外露部分，延长了彩钢夹芯板的寿命；板与板联接采用扣帽式，便于施工，提高功效，最大特点不易渗水。B、岩棉保温隔热彩钢夹芯板 其芯材是以玄武及其它天然矿石等为主要原料，经高温熔融成纤维，加入适量粘结剂，固化加工而制成的。该产品适用于工业设备、建筑、船舶的绝热、隔音等，同时适用于净化房、防爆防火车间吊顶、隔断等。C、PU聚氨酯彩钢夹芯板 夹芯板粘结强度不小于0.09MPa，夹芯板燃烧性能达到B1级，抗弯承载力夹芯板挠度为Lo/200(Lo为支座间的距离）时，夹芯板抗弯承载力不小于0.5Kn/m2,建筑结构图集：,压型钢板、夹芯板屋面及墙体建筑构造 01J925-1建筑用压型钢板GB/T12755-91压型金属板设计施工规程YBJ 216-88等,压型钢板复合保温系统,彩钢板的金属面材采用彩色喷涂钢板、彩色喷涂镀锌钢板等金属板。面材与芯材之间可用聚氨酯粘结剂、酚醛树脂粘合剂或其它适用的粘结剂粘合。其板厚范围为30250ram建筑维护常用夹芯板厚度范围为50100ram，彩色钢板厚度为05、06ram，如条件允许，经计算屋面板底板和墙板内侧板也可采用04ram厚，板长一般也宜在12m之内。可见，压型钢板不具有保温功能。为此设立“压型钢板复合保温系统”，即系以檩条及墙梁或专业固定支架做为支撑及固定骨架，骨架外侧设单层压型钢板屋面外板和墙面外板，骨架内侧设装饰板，内外板之间设保温及隔热层系统(保温及隔热层常用材料为离心超细玻璃丝棉卷毡)。,根据使用要求，屋面装饰板可采用单层压型钢板、钢丝网、强力聚丙烯膜或强力玻纤布等；墙面装饰内板可采用单层压型钢板、纸面石膏板、水泥加压板等，这样压型钢板也能用于保温型的工业与民用建筑了。为了防止维护系统产生冷桥，保温层应固定于围护系统外板与檩条、墙梁之间。在相对潮湿的环境中，保温层靠向室内一侧宜增设隔汽层，隔汽层材料可采用铝箔、聚丙烯膜等。在北方寒冷地区及室内外温差较大的环境中，隔汽层设置须经过热工计算。,彩涂板在建筑中的应用,1.办公室、休息室、屋顶阳光房随着公司生产规模的扩大，工厂不断引进先进设备，进行设备的更新改造。随着管理水平逐步的人性化，员工的办公条件、休息环境也在不断改善和提高。车间的工作场地面积越来越紧张，场地和空间合理利用就显得尤为珍贵和重要。钢结构的彩钢板房充分发挥了墙体薄、重量轻，占地面积小、节省空间的优点。建二层砖混房承重墙需240mm厚，再加内外墙面抹灰202=40mm厚，墙体厚度为280mm，而采用彩钢板墙只需50ram厚。墙厚薄了230mm，每10延长米节省占地面积23m。在厂房柱间、墙边就可以建相对砖混结构来讲，面积很大的一层或二层休息室和办公室。结构布置灵活又简洁的钢结构骨架，外侧用紧固件连接50mm厚的夹芯彩钢板墙板和屋面板，安上塑钢门、窗及照明等设施。一排既美观、洁净又隔音的办公室、休息室就建成了。房间墙内外侧不需装修，不需做基础，省钱又环保。不会因砌砖、做基础、搅拌水泥砂浆和混凝土等操作，而弄得满车间灰尘。影响精密床子的加工精度。安装方便，施工周期短。对生产不会造成长时间的影响。并可使建筑物提早的投入使用，提高生产效益。,2 新建、扩建厂房、库房、办公楼、车站屋盖系统大跨度厂房、库房在结构上恰与钢结构，彩钢板适用于大跨度和空间结构这一特点相吻合。尤其彩钢板除了前面所述特点外，更适合应用在无化学腐蚀的大型厂房、仓库、机车库、车库、工业用临时设施等工业建筑。特别是对隔声、吸声、洁净等有特殊要求的工业建筑，钢结构彩钢板房都是适用的。在已有两跨厂房间扩建新厂房、操作间或库房；对老厂房、操作间、老办公楼、老库房已破损的木屋架屋盖系统或经常漏雨的屋面系统更换成彩钢夹芯板屋面，这方面的应用非常多。这都是利用钢结构、彩钢板重量轻、力学性好、占地面积小、外观平整美观等特点。骨架采用钢结构，维护系统采用彩钢夹芯板的屋面板、墙板、隔墙板、吊顶板。显而易见，不仅降低了围护材料的重量、缩小维护结构占地面积、提高空间利用率，而且也发挥了彩钢板保温性好、装饰性强、安装极其简便等优点，节省人力、物力、缩短工期，提高轻钢结构建筑档次和质量。,马钢在这方面也有好多工程案例，例如上海世博会尼泊尔国家馆、南京火车站、合肥新桥国际机场、现代牧业集团等，可供大家借鉴,一个典型的钢结构厂房体系，其墙面系统和屋面系统都采用了彩涂板。,安装节点,金属复合板选作大跨度建筑的屋盖板的优势：一是，自重轻；二是，它的力学性能好，它可承受建筑设计允许的荷载，故称“结构夹芯板”，北京冶金建筑研究院、北新建材集团都对这种板进行过力学验证试验。根据周围建筑色彩和环境进行选配，其表面可不做任何装饰即能达到美观、新颖的效果。安装简便，施工周期短。,3.隔断、高宽较大的门钢结构彩钢板的组合在工业厂房中还可以有其它用途。如用作厂房内隔断、高度和宽度都很大(可通行火车、运输大件汽车)的厂房保温外门。型钢骨架立起连接好，将彩钢板填塞其中，一排漂亮的隔断将车间不同功能区域分开，又可以阻挡从门口吹来的冷风。对于高、宽要求都很大(超过6m)的厂房外门，用钢木门结构就很笨重，易变形，门轴很快就因承受不了这么重的荷载而拉开、变形。人工开关门扇也费力，保温性差还不美观。而钢骨架彩钢板门重量轻，不易变形，保温性好，美观的特点就可以满足这些要求。另外还可做成电动推拉门、提升门、平开门、卷帘门等品种很多的门，使用方便。使用彩钢板这种整板安装，既快捷、又节省施工的操作面积。在设计中由于业主的要求，经常要进行变更，采用钢结构较易配合变更。施工时干式作业减少了对环境的污染，且构件运输方便，费用低。这种钢结构彩钢板房结构的建筑，既可以根据需要灵活组装，又可以统一标准工厂化生产。,4.彩色涂层钢板门窗,彩涂板的使用年限,影响彩涂板使用年限的有关因素一是压型彩钢板自身的抗腐蚀能力。压型彩钢板经过镀锌、化学转化膜、初涂层和精镀层等特殊处理，具有良好的耐久性，镀铝、锌板采用优质冷轧卷板，经过连续 热浸过程制成，具有优越的防腐蚀性，其使用寿命比一般镀锌钢板高4倍，涂料是含氟树脂(PVF2)，能对付恶劣环境，在国际已广泛使用，使用年限一般可达 30年以上。,二是屋面墙身及紧固件安装质量。压型彩钢板建筑厂房屋面漏水原因是彩板搭接接头不密贴，接头长度太短，屋脊瓦与压型彩板接头、结构不妥，不致密。经不起来 自主导风向暴雨的侵袭，造成漏水。浙东沿海，有些压型彩板建筑，檩条间距太大，紧固螺钉太少，抗拔力不足，遇到大风屋面产生负压，屋面板被掀掉，造成大漏 水。,三是檩条的抗腐蚀能力。单层屋面结构常用敞开式，螺钉穿过屋面与檩条连接，由于碳钢螺钉腐蚀而导致漏水。近年，出现了隐藏式，螺钉不露出屋面，板缝采用咬 边结合，通过接缝中的支架与檩条连接，结构较复杂。结构虽改变，腐蚀依然存在。檩条的抗腐蚀能力应与压型彩钢板相当，檩条与压型彩钢板(支架)搭接缝内平 时无法保养，一旦遇到“酸雨”侵袭，特别容易造成腐蚀，甚至造成结构解体。,四是紧固件防腐及垫圈的防水性。彩钢板建筑室内外温差会使屋内产生结露，工业大气中含有各种气体，这些气体形成酸雨，侵入板接缝直达螺杆，使螺杆烂断，结 构解体。屋面水份，由于毛细管作用，使螺杆腐蚀；滨海建筑，由于海洋大气含有盐份，具有很强的侵蚀性。钢结构离海岸越近腐蚀越严重，其腐蚀速度比内陆大气 高出许多倍。钢结构与木材接触，由于木材受潮后分泌酸性，会使金属严重腐蚀。实践证明，要达到30年以上的使用年限，必须选用AISI304或316不锈钢螺钉，这是欧美钢结构建筑首选的紧固件。可从根本上杜绝腐蚀的发生。,通过调查我们知道，在国外尤其是美国，对于产品的使用年限的保证是有明确要求的，对于不同使用年限的要求生产商也是有书面承诺的。由于国内彩涂板的发展时间相对较短，年代最久远的项目也不过十多年，因此相关产品尚不能提供相关使用年限的书面承诺，但从技术讲，30年的使用期限是可以保证的。我国目前已经生产出使用年限达到30年的彩涂板产品，以国内目前的技术能力和生产水平，是可以保证彩涂板30年的使用年限的。,钢结构、彩钢板的经济性,钢材的密度虽比混凝土等建筑材料大，但钢结构却比钢筋混凝土结构轻，原因是钢材的强度与密度之比要比混凝土大得多。同样跨度承受同样荷载时，钢屋架的重量最多不超过钢筋混凝土屋架的1314，冷弯薄壁型钢屋架甚至接近110，为吊装提供了方便条件。这些我们都熟知，现以某工程屋盖系统的实例介绍彩钢板的经济性。,例：某新建厂房，结构形式为局部二层门式钢架。屋面系统：(1)屋面顶板为HV-380压型彩钢板+100ram厚玻璃丝棉+底板为V900压型彩钢板。015kNm2。(2)屋面檩条及支撑系统，015 kNm2。(3)钢结构自重。屋面恒载(含檩条自重，不包括钢结构)只有030kNm2。,若采用钢筋混凝土屋面板系统则（选用）：(1)粒料保护层+防水层+I：3水泥砂浆找平层20ram+保温层+1：3水泥砂浆找平层20ram。(2)钢筋混凝土屋面板。屋面恒载(不包括钢筋混凝土屋面板结构)厚度320mm，300 kNm2。,选用双层彩色压型钢板保温屋面，每平方米恒载就减少了27kN，对于该工程一千多平方米的屋面来讲，减少恒载2700kN。另外墙体也采用夹芯复合板材料(前面已有和砖墙对比，此不详对比计算)，墙体荷载大大减少。,屋面、墙体构造层次减少，材料用量减少，节省大部分材料费；恒载的减少降低屋架(或梁)、柱、基础造价，降低建筑成本。这些加起来是一笔很可观的费用，这正是钢结构、彩钢板省的经济性。,综上，钢结构的彩钢板之所以在工业建筑中广泛应用，因其材料特点是对工业建筑很实用的。,彩涂板发展展望,从长期市场需求增长形势看，今后国内彩涂钢板市场仍将主要以建筑市场为主，随着国内各种商业高楼、高层建筑、体育场馆、会展中心的大量建设，这为未来彩涂钢板市场提供了需求发展空间。,第一，采用高质量基板，对基板的表面、板形及尺寸精度要求都愈来愈高，室外用的如小锌花平整热镀锌钢卷、无锌花平整热镀锌钢卷及时下兴起的锌合金热镀卷；室内用如电镀锌钢卷、贴膜冷轧板及铝板卷。第二，改进预处理工艺及预处理液，设备数量少，成本低成为主流工艺，不断改进预处理液的稳定性、抗蚀性、环保性能。第三，注重新涂料的开发，对一般聚酯、聚偏氟乙烯（PVDF）和塑料溶胶进行改良，获得超级颜色重现性，抗紫外线、抗二氧化硫、提高耐蚀性；开发耐污染、吸热等功能性涂料。第四，机组设备更完善。如采用新型焊机、新型辊涂机、完善固化炉、配置先进的自动化仪表等。第五，由于冷压花比热压花成本低，具有美观、立体感、强度高等特点，使冷压花生产技术成为发展趋势。第六，注重产品的多样化、功能化、高档化，如深冲型彩涂板、“柚子皮”彩涂板、防彩钢,