濱海臺風地區某鋼結構廠房外墻彩鋼板選用探討

濱海臺風地區某鋼結構廠房外墻彩鋼板選用探討 濱海臺風地區某鋼結構廠房外墻彩鋼板選用探討

朱群紅1 沈瑞宏2

(1.浙江建設職業技術學院, 浙江蕭山 311231; 2.中國聯合工程公司, 杭州 310052)

摘 要:探討某鋼結構廠房外墻彩鋼板的基板類型、力學性能、涂層類型等方面的內容,對彩鋼板的設計內容要求以具體的案例進行說明并提出建議,供同行參考。

關鍵詞:彩鋼板; 鍍層; 涂層; 板厚

0 引 言

近年來,外墻彩鋼板因其造價低、投資少、施工方便無需裝修、周期短等特點,在工業廠房中應用廣泛。但往往因設計人員對彩鋼板的性能了解不夠透徹,加之與業主在彩鋼板選型上溝通不充分,導致某些鋼結構廠房因選用了跟主體不匹配的外墻彩鋼板,導致業主方蒙受較大的經濟損失。筆者通過近幾年的大型石化設備項目、大型電廠等鋼結構廠房工程中墻面彩鋼板的設計選型,結合同類型廠房施工及后期業主反饋等多方面經驗,以象山地區石化設備項目某鋼結構廠房外墻彩鋼板整個選型過程為例,對此種類型鋼結構廠房外墻彩鋼板選型時應考慮的因素進行探討,為其他類似廠房選用彩鋼板提供參考。

1 設計準備

該項目地處寧波市象山某鎮沿海邊,屬于北亞熱帶地區,春季溫暖潮濕,夏季炎熱多雨并盛行東南季風。年平均溫度15.6 ℃ ,最熱月平均最高溫度31.1 ℃,最冷月平均最低溫度0 ℃,太陽最高輻射熱為1.02 kW/m2,平均輻射熱0.69 kW/m2。工作環境溫度為:-30~70 ℃。環境最大相對濕度為:90%。50年一遇基本風壓0.9 kPa,地表面粗糙度為A類。該項目的業主是國內大型企業,在新建項目附近的區域,該企業生產廠房的使用年限較長,從20世紀60年代到2000年左右均有,而且維護較好。新建項目主體為鋼結構加輕鋼圍護系統,為了延長廠房使用壽命,業主從企業的實際情況出發,提出在造價允許的情況下,選用優質的外墻圍護系統。

根據項目所在地區的實際情況,結合業主要求,對彩鋼板基板的類型、力學性能、鍍層含量和表面涂層4個方面進行了深入細致的調研。

1.1 基板類型

常見的彩鋼板基板有:熱鍍鋅(ASTM A 653)、熱鍍鋁鋅(ASTM A 792)、電鍍鋅(ASTM A 591)、熱鍍鋅鋁(ASTM A 875)、鍍鋅鋁鎂鋼板。其中電鍍鋅不用于建筑,熱鍍鋅鋁很少以裸露狀態使用。熱鍍鋅俗稱“白鐵皮”,在建筑上應用最為廣泛,在沒有作為彩涂基板以前它已廣泛用于建筑行業,它的鍍層表面狀態是鑄造態,有均勻光亮的鋅花,有各種不同的表面狀態。熱鍍鋁鋅是通常所說的高鋁鋼板,該產品的鍍層成分大約為55%Al、43.5%Zn、1.5%Si,具有良好的耐大氣腐蝕性,表面光滑,外觀良好,但其鍍層的成形及焊接性稍差。直接使用的鍍鋁鋅產品表面必須進行后處理以防止產品在后期發黑。熱鍍鋅鋁鎂鋼板主要是日新制鋼開發的產品,鍍層為6%Al、3%Mg,其余為Zn。它的耐腐蝕性能是熱鍍鋅鋼板的10倍以上。它的耐腐蝕機理是ZAM鍍層中所含Al和Mg的成分,隨時間的推移,從鍍層中溶化出來,然后在鍍層表面上產生附著力極高的雙層細密保護膜,抑制鍍層腐蝕,從而發揮出優異的耐蝕性。由此可見,基板類型不是設計的關鍵,在造價允許的情況下可以盡可能選擇熱鍍鋅鋁鎂鋼板。

1.2 力學性能

在設計中,通常用基板的力學性能代替彩涂鋼板的力學性能。根據GB/T 2518-2008 《連續熱鍍鋅鋼板及鋼帶》、GB/T 14978-2008 《連續熱鍍鋁鋅合金鍍層鋼板及鋼帶》和GB/T 12755-2008《建筑用壓型鋼板》標準選擇彩鋼板鋼帶基層,即熱鍍鋅、鋁鋅基板的力學性能符合表1的規定。

表1 力學性能

結構鋼強度級別/MPa上屈服強度Reh/MPa抗拉強度Rm/MPa斷后伸長率(La=80mm,b=20mm)/%公稱厚度≤0.70mm公稱厚度>0.7mm250≥250≥330≥17≥19280≥280≥360≥16≥18320≥320≥390≥15≥17350≥350≥420≥14≥16350≥350≥560--

注:La、b含義同規范GB/T 12755-2008。

結合本工程的實際情況,所選基板屈服強度不低于300 MPa即可。

1.3 鍍層含量

因本項目在東南沿海海邊,空氣潮濕,周邊為工業區,環境腐蝕影響大。所以圍護結構的抗腐蝕性能也是我們必須考慮的重要條件,有效的方法是增加鍍層的重量。同等規格的彩涂鋼板,由于鋅層重量減薄,每噸成本可相差幾百元、上千元,因此市場上也大量出現超薄鍍層基板的彩涂鋼板。鍍層重量對熱鍍鋅和熱鍍鋁鋅彩涂鋼板價格的影響顯著。設計時合理選材不僅可以滿足使用要求,而且可以最大限度地降低成本;如選材不當,材料性能超過使用要求,則造成不必要的浪費,也可能達不到使用要求,造成無法使用。根據GB/T 12754-2006《彩色涂層鋼板與鋼帶》中7.2.3條各類型基板在不同腐蝕性環境中推薦使用的公稱鍍層質量見表2。

表2 公稱鍍層質量 g/m2

基板類型使用環境的腐蝕性低中高熱鍍鋅基板90/90125/125140/140熱鍍鋅鐵合金基板60/6075/7590/90熱鍍鋁鋅合金基板50/5060/6075/75熱鍍鋅鋁合金基板65/6590/90110/110電鍍鋅基板40/4060/60-

注:使用環境的腐蝕性很低和很高時,鍍層質量由供需雙方在定貨時協商。

為提高彩涂鋼板的耐腐蝕性,在工業污染嚴重和沿海潮濕地區,通常使用140/140 g/m2的熱鍍鋅板或75/75 g/m2的熱鍍鋁鋅板。使用壽命、耐久性是選材時不可忽視的重要因素,如要求使用壽命長、耐久性高時,應選用耐腐蝕性好或鍍層質量大的基板。

1.4 涂層類型

彩鋼板外表面涂層材料與厚度對彩鋼板耐蝕性有著重要影響。不同面漆的硬度、柔韌性、附著力、耐腐蝕性方面存在一定的差異,可根據用途、環境腐蝕性、使用壽命、耐久性、加工方法和變形程度等因素來確定。目前常用的彩鋼板涂層有以下4種。

1)聚脂。是目前使用量最大的涂料,耐久性一般,涂層的硬度和柔韌性好,價格適中。有良好的附著性,易加工成形,價廉且產品多,顏色和光澤性要求的選擇范圍大。室外環境壽命一般5~8年,但在工業環境或污染嚴重地區,壽命降低。

2)硅改性聚酯。這種涂層耐久性和光澤顏色的保持性有所提高,但涂層的柔韌性略有降低,價格略高于聚酯。能提高彩涂板更好的持久性,其美觀壽命達10~12年,價格比聚酯涂層(PE)稍高,但附著性和加工成形性比聚酯涂層(PE)差。

3)高耐久性聚酯。其既有聚酯的優點,又在耐久性方面進行了改進,價格略高于硅改性聚酯,性價比較高。由于采用高分子量的樹脂,鍵能穩定,不易光解,因此不易粉化和失光。此涂層具有優良的顏色保持性,抗紫外線性能,室外耐久性和抗粉化性能,性價比高。

4)聚偏氟乙烯。該涂層的柔韌性好,耐久性優異但硬度相對較低,可提供的顏色較少,價格較貴,俗稱“彩板王”,具有非常好的防蝕性和色澤保持性,屬于高級產品。除耐化學藥品外,其機械性能耐紫外線和耐熱性能極優。在一般室外環境耐久性達20~25年。但成本高,低光澤,色彩選擇少。

一般正面漆膜厚度要求大于20 μm,正面漆膜可達35 μm。背面漆膜厚度一般在5~8 μm,涂層結構類型一般分為2/1,2/1M,2/2三種,背面兩涂層的面漆通常為聚酯涂層。在沿海地區、重工業地區、化學工業區等腐蝕嚴重環境下,或溫差大、可能結露的場所,應使用2/2涂層結構。

2 設計選型

通過以上的設計準備,對本項目的外圍護結構提出以下設計要求:

1)外墻板采用寶鋼熱鍍鋁鋅合金板,鍍層質量75/75 g/m2。基板屈服強度不低于300 MPa。板型YX35-125-750,基板厚度不小于0.6 mm。外墻板采用聚偏氟乙烯涂層(PVDF)或特殊納米聚酯烤漆,涂層正面厚度不小于20 μm;背面采用PE涂層,涂層背面厚度不小于10 μm,涂層結構類型為2/2。顏色根據設計要求,使用壽命不小于20年。

2)內墻板采用熱鍍鋁鋅合金板,鍍層質量為50/50 g/m2。基板屈服強度不低于280 MPa。板型YX15-225-900。基板厚度不小于0.35 mm。內墻板采用聚酯涂層(PE),涂層正面厚度不小于20 μm,涂層背面厚度不小于10 μm,涂層 結構類型為2/1M。

3)門窗鋁合金收邊。采用配套的復合板收邊,2 mm厚鋁合金雙道暗扣式安裝技術,外側鋁合金扣條表面噴涂氟碳烤漆,收邊表面無螺釘暴露,顏色同墻面板一致。

4)自攻螺釘墻面內外層板自攻釘螺帽。采用聚偏氟乙烯涂層(PVDF),顏色同相應部位墻面板,保證20年內不出現銹蝕現象,確保防水可靠。連接螺釘的要求:自帶防水墊圈;鹽霧試驗大于1 000 h。螺釘的分布數量和規格由螺釘供應商根據計算后確定,必須滿足相關設計要求和安全可靠性。

5)其他。彩色涂層金屬壓型板的整體耐火極限不小于0.25 h,并出具國家固定滅火系統出具的檢驗報告。所提供的泛水收邊板及陰陽角板等應采用與墻板相同的材料(以上材料應與墻板配套加工同時到貨)。墻面的開孔應采用與產品配套的附件(如蓋板、膠粘劑、錨固件等)進行妥善處理,需要密封的節點應采用高性能防水密封膠進行處理,確保接縫處密實不(滲)漏水。

6)供應單位應能根據設計單位的圖紙對墻面布板、墻板節點進行深化設計,在設計時要注意以下部位的節點:

a.墻面系統與主體連接處理;b.門窗洞口、墻面開洞處等處理,連同墻體的陽角、陰角、門窗、雨篷、固定在金屬墻板上的鋼梯以及洞口節點一并設計,并將節點詳圖隨產品一起提供給甲方。

供應單位應按工程進度,配合設計院提供相關設計圖紙。

供應單位應通過ISO 9001及ISO 14000的驗證并提供證明。

3 結 語

目前本項目的外圍護結構施工已順利完成。整個墻板的設計選型過程,選用了合適的墻板,使墻板工程經濟性更加合理。通過對本次彩鋼板選型的研究,為今后類似工程設計提供借鑒。

參考文獻:

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[3] GB/T 2518-2008 連續熱鍍鋅鋼板及鋼帶[S].

[4] GB/T 12754-2006 彩色涂層鋼板與鋼帶[S].

[5] GB/T 12755-2008 建筑用壓型鋼板[S].

[6] 弓曉蕓,嚴虹.彩色涂層鋼板在房屋建筑中的應用[J].鋼結構,2007,22(1):23-26.

APPLICATION OF ROLL-PROFILED STEEL SHEET FOR STEEL STRUCTURE FACTORY BY THE SEA

Zhu Qunhong Shen Ruihong

(1. Zhejiang College of Construction, Xiaoshan 311231, China;2.China United Engineering Corporation, Hangzhou 310052, China)

ABSTRACT:This paper discussed the type of steel sheet, mechanical property and coating type of roll-profiled steel sheet for steel structure factory buildings. Some examples and proposals were provided to other designers.

KEY WORDS:color plate; plating coat; coating; thickness of plate

第一作者:朱群紅,女,1978年出生,碩士研究生,高級工程師。

Email:[email protected]

收稿日期:2014-10-15

DOI:10.13206/j.gjg201503009

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