第二章材料
幕牆是用各種不同材質、效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力狀態下的工作效能，根據幕牆的使用要求、荷載（作用）的性質、周圍環境、受力特性和應力分布、慎重選擇幕牆材料，使幕牆既能安全可靠地滿足使用要求，又盡量節約材料，降低造階。正確選擇幕牆材料是設計、製造幕牆一項重要內容，為此我們要對這些材料作深入的**，掌握必要的基本知識。
jgj102-2003規定：
1.玻璃幕牆用材料應符合國家現行標準的有關規定及設計要求。尚無相應標準的材料應符合設計要求，並應有出廠合格證。
2.玻璃幕牆應選用耐氣候性的材料。金屬材料和金屬零配件除不鏽鋼及耐候鋼外，鋼材應進行表面熱浸鍍鋅處理、無機富鋅塗料處理或採取其他有效的防腐措施，鋁合金材料應進行表面陽極氧化、電泳塗漆、粉末噴塗或氟碳漆噴塗處理。
3.玻璃幕牆材料宜採用不燃性材料或難燃性材料；防火密封構造應採用防火密封材料。
4.隱框和半隱框玻璃幕牆，其玻璃與鋁型材的粘結必須採用中性矽酮結構密封膠；全玻幕牆和點支承幕牆採用鍍膜玻璃時，不應採用酸性矽酮結構密封膠粘接。
5.矽酮結構密封膠和矽酮建築密封膠必須在有效期內使用。
幕牆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。
第一節鋼材
鋼材在鋁合金幕牆材料中佔很重要的地位。比較大的幕牆工程，要以鋼結構為主骨架，鋁合金幕牆與建築物的連線構件大部分採用鋼材，使用的鋼材以碳素結構鋼為主，它是延性材料中力學效能比較典型的材料，其他很多材料的力學效能的描述是從碳素結構鋼引伸出來的，所以重點介紹碳素結構鋼。對幕牆使用的低合金鋼和耐候鋼也作介紹。
一．鋼結構對材料效能的要求
鋼結構對材料效能的要求當然是多方面的，不能偏重於某一項或少數幾項指標，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σp、彈性極限σe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，設計時認為這是鋼材可以達到的最大應力。屈服點fy高，則可減輕結構自重、節約鋼材和降低造價。
此外還有乙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力。雖然在達到這個應力時，鋼材巳由於產生很大的塑性變形而失去使用效能，但是抗拉強度fμ高，則可增加結構的安全保障，故fμ／fy的值可以看作是鋼材強度儲備多少的乙個係數。
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，而且應力單向分布較均勻的結構或構件中才具有實際意義。強度指標雖然是結構設計的重要依據之一，但單憑這一指標不足以完全判定結構是否安全可靠，還需考慮下面所述因素。
2．塑性
鋼材的塑性一般是指當應力超過屈服點後，能產生顯著的殘餘變形(塑性變形)而不立即斷裂的性質。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是應力——應變曲線中最大應變值，等於試件拉斷後的原標距間長度的伸長值(包括殘餘塑性變形)和原標距比值的百分率，當l0/d0=10時，以δ10表示，當l0/d0=5時，以δ5表示。δ值可按下計算：
δ= (l1-l0)/l0×1002-1)
式中 ： δ---伸長率；
l0---試件原標距長度；
l1---試件拉斷後標距間的長度；
d0---試件中間部分的直徑。
斷面收縮率ψ是指試件拉斷後，頸縮區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：
a0-a1)/a0×1002-2)
式中： a0---試件原來的斷面面積；
a1---試件拉斷後頸縮區的斷面面積。
斷面收縮率ψ是表示鋼材在頸縮區的應力狀態(形成同號受拉的立體應力區域)條件下，所能產生的最大塑性變形量，它也是衡量鋼材塑性的乙個指標。由於伸長率δ是鋼材的均勻變形和集中變形(頸縮區)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乙個比較真實和穩定的指際。
不過在測量時容易產生較大的誤差。在實際工程中，結構或構件中的個別區域出現應力集中，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後，個別區域材料屈服而產生塑性變形，構件內部應力可以重新分布而趨於比較均勻，不致因個別區域首先出現裂縫並擴充套件到全構件而導致破壞。
尤其是在動力荷載(包括衝擊荷載和振動荷載)作用下的結構或構件，材料的塑性好壞常是決定結構是否安全可靠的主要因素之一，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，也是表示鋼材抵抗衝擊荷載的能力，它與鋼材的塑性有關而又不同於塑性，它是強度與塑性的綜合表現。鋼材的強度和塑性指標是由靜力拉伸試驗獲得的。這些指標用於承受動力荷栽的結構時，顯然有很大的侷限性。
因此，必須相應地用動力荷載進行試驗，從而獲得更可靠的指標。韌性指標是由衝擊試驗獲得的，它是判斷鋼材在衝擊荷載作用下是否出現脆性破壞危險的重要指標之一。
在衝擊試驗中，一般採用截面為10×l0mm2，長度為55mm，中間開有小槽(缺口)的長方形試件，放在擺錘式衝擊試驗機上進行試驗。沖斷試樣後，可以從試驗機的刻度盤上直接讀出衝擊功ak(單位為n-m)值。此值除以試件缺口處的淨截面面積ai(單位為cm2)，所得的值即為衝擊韌性值，用ak表示
ak=ak/ai n-m/mm22-3)
鋼結構或構件的脆性斷裂常是從應力集中處開始的，冶金或軋制過程中產生的缺陷，特別是缺口和裂紋，常是脆性斷裂的發源地。為此，衝擊試驗的試件做成帶有缺口的。
鋼材衝擊韌性的數值，隨試件刻槽（缺口) 的形式和試驗機的種類不同而相差很大，各國採用的缺口形式並不統一，主要三種型別的缺口，目前我國規定採用夏比v型缺口的試件。
4．可焊性
鋼材的可焊性，是指在一定材料、工藝和結構條件下，鋼材經過焊接後能夠獲得良好的焊接接頭的效能。可焊性可分為施工上的可焊性和使用效能上的可焊性。
施工上的可焊性，是指焊縫金屬產生裂紋的敏感性以及由於焊接加熱的影響、近縫區鋼材硬化和產生裂紋的敏感性。可焊性好是指在一定的焊接工藝條件下，焊接金屬和近縫區鋼材均不產生裂紋。使用效能上的可焊性，是指焊接接頭和焊縫的缺口韌性(衝擊韌性)和熱影響區的延伸性(塑性)。
要求焊接結構在施焊後的力學效能不低於母材的力學效能。
目前，國內外所採用的可焊性試驗方法很多。我國、日本和蘇聯既採用施工上的可焊性試驗方法，也採用使用效能上的可焊性試驗方法，而美國則對鋼材焊後的衝擊韌性進行大量研究工作，英國的可焊性試驗，近年來偏重於對裂紋的研究。
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，更不能單純地根據某種試驗方法來確定操作規程及措施。
5．冷彎效能
冷彎效能是指鋼材在冷加工(即在常溫下加工)產生塑性變形時，對產生裂縫的抵抗能力。鋼材的冷彎效能是用冷彎試驗來檢驗鋼材承受規定彎曲程度的彎曲變形效能，並顯示其缺陷的程度。
冷彎試驗方法是在材料試驗機上，通過冷彎衝頭加壓。當試件彎曲至某一規定角度α時(一般取α=180o)，檢查試件彎曲部分的外面、裡面和側面，如無裂紋、裂斷或分層，即認為試件冷彎效能合格。
冷彎試驗一方面是檢驗鋼材能否適應構件製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部缺陷(顆粒組織、結晶情況和非金屬夾雜物分布等缺陷)，鑑定鋼材的塑性和可焊性。冷彎試驗是鑑定鋼材質量的一種良好方法，常作為靜力拉伸試驗和衝擊試驗等的補充試驗。冷彎效能是一項衡量鋼材力學效能的綜合指標。
6．耐久性
影響鋼結構使用壽命的因素較多。首先由於鋼材的耐腐蝕性較差，必須採取防護措施，避免鋼材的腐蝕，這是鋼結構的一大弱點。新建的結構需要油漆，已建成的結構也要根據使用的具體條件定期維護，這就使鋼結構的維修費用較其他結構為高。
隨著時間的增長，鋼材的力學效能有所改變，出現所謂「時效」現象。根據結構的使用要求和所處的環境條件，必要時對鋼材進行快速時效後測定鋼材的衝擊韌性，以鑑定鋼材是否適用。
其次由於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，應另行測定其「持久強度」。
鋼結構在多次的重複荷載或交變荷載作用下，雖然鋼材應力低於屈服點fy，也往往會發生破壞。這種現象叫做鋼材的疲勞現象。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，破壞是突然發生的，常易引起嚴重後果。
因此，在重複和交變荷載作用下，需要確定鋼材的另乙個力學效能指標——「疲勞強度」。
二. 化學成分對鋼材力學效能的影響
鋼結構中常用的鋼材，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δ10≥21%和韌性αk≥0.70n-m/mm2，是比較理想的承重結構材料。但是，仍有可能出現脆性斷裂。
促使鋼材發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造，並與鋼材的力學效能有密切關係。鋼的基本元素是鐵(fe)，普通碳素鋼中的純鐵約佔99％，此外便是碳(c)、錳(mn) 和矽(si)等雜質元素，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(僅佔1%左右)，但對鋼材的力學效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，特別是負溫衝擊韌性下降。同時,鋼材的耐腐蝕性能，疲勞強度和冷彎效能也卻明顯下降，並將惡化鋼材的可焊性和增加低溫脆斷的危險性。
因此建築鋼的含碳量不宜大高，一般不過0.22%，在焊接結構中則應限制在0.20％以下。
玻璃幕牆工程技術規範
工程驗收11.1一般規定 11.1.1玻璃幕牆工程驗收前應將其表面清洗乾淨11.1.2玻璃幕牆驗收時應提交下列資料 1幕牆工程的竣工圖或施工圖 結構計算書 設計變更檔案及其他設計檔案 2幕牆工程所用各種材料 附件及緊韌體 構件及元件的產品合格證書 效能檢測報告 進場驗收記錄和複驗報告 3進口矽酮結構...
02Y目錄 玻璃幕牆工程技術規範理解與應用
目錄第一章概論 第二章材料 第三章建築設計 第四章結構設計的基本規定 第五章框支式玻璃幕牆結構設計 第六章全玻幕牆結構設計 第七章點支承璃幕牆結構設計 第八章加工製作和安裝施工 第九章工程驗收 第一十章保養和維修 提要 本書根據 玻璃幕牆工程技術規範 jgj102 2003編寫，著重於理解和應用玻璃...
全玻璃幕牆工程技術規範
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