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第十章 建筑幕墙主要材料

建筑幕墙是用各种不同材质、性能的材料组合而成的。了解和掌握这些材料在各种应力状态和不同使用条件下的工作性能，根据幕墙的使用要求、荷载（作用）的性质、周围环境、受力特性和应力分布，慎重选择幕墙材料，使幕墙既能安全可靠地满足使用要求，又尽量节约材料，降低造价。正确选择幕墙材料是设计、制造幕墙一项重要内容，为此，我们要对这些材料作一些必要的探讨，并掌握必要的基本知识。
建筑幕墙用的主要材料是钢材、铝合金型材与板材、玻璃、石材板、密封胶等。

第一节 钢 材
钢材在铝合金玻璃幕墙、金属板幕墙、石材幕墙中占很重要的地位。比较大的幕墙工程，要以钢结构为主骨架，铝合金玻璃幕墙与建筑物的连接构件大部分采用钢材，使用的钢材以碳素结构钢为主，因为它是延性材料中力学性能比较典型的材料，其他很多材料的力学性能的描述是从碳素结构钢引伸出来的，所以，重点介绍碳素结构钢。对幕墙使用的低合金和耐候钢也作适当的介绍。
一、钢结构对材料性能的要求
1. 强度
钢材的强度，是指钢材在外力（荷载）作用下抵抗破坏的能力（破坏包含断裂与过量的塑性变形）。钢材 (以低碳钢Q235为例 ) 的强度指标有比例极限 σP、弹性极限σe、屈服极限σS、强度极限σb。强度指标是指该钢材的力学性质（也称为机械性质），但用于幕墙设计时，不用这个指标，而是采用“强度设计值”。例如：钢材牌号Q235（当厚度或直径 d≤16mm时），钢材的强度设计值 f S（N/mm2）为：抗拉、抗压、折弯 f S＝215N/mm2；抗剪 f S＝125N/mm2；端面承压 f S＝325N/mm2。
2. 塑性
强度指标虽然是幕墙结构设计的重要依据之一，但单凭这一指标不足以完全判定结构是否安全可靠，还要考虑其他几个指标。其中一个是刚度指标。刚度是指钢材构件抵抗弹性变形的能力，如果幕墙构件弹性变形过大，会发生塑性变形（残余变形、永久变形）。钢材的塑性一般是指当应力超过屈服极限σS 后，能产生显著的残余变形（塑性变形）而不立即断裂的性质。衡量钢材塑性好坏的主要指标是伸长率 δ和断面收缩率 ψ。
由材料力学可知：
伸长率 δ是应力——应变曲线中最大应变值，等于试件拉断后的原标距间长度的伸长值（包括残余塑性变形）和原标距比值的百分率, 当 L0/d0＝10时, 以 δ10表示，当 L0/d0＝5时，以 δ5 表示。
δ值可按式（10－1）计算：δ＝（L1－d0）／ L0×100% （10－1）
式中： δ为伸长率；
L0为试件原标距长度；
L1为试件拉断后标距间的长度；
d0为试件中间部分的直径
断面收缩率ψ是指试件拉断后，颈缩区的断面面积缩小值与原断面面积比值的百分率，按式（10－2）计算：ψ＝（A0－A1）／ A0×100% （10－2）
式中： A0为试件原来的断面面积；
A1为拉断后颈缩区的断面面积。
断面收缩率ψ是表示钢材在颈缩区的应力状态（形成同号受拉的立体应力区域）条件下，所能产生的最大塑性变形量，它是衡量钢材塑性的一个指标。
3. 韧性
钢材的韧性是钢材在塑性变形和断裂过程中吸收能量的能力，也是表示钢材抵抗冲击荷载的能力，它与钢材的塑性有关而又不同于塑性，它是强度与塑性的综合表现。韧性指标是由冲击试验获得的，它是判断钢材在冲击荷载作用下是否出现危性破坏危险的重要指标之一。在冲击试验中，一般采用截面为10mm×10mm，长度为55mm，中间开有小槽（缺口）的长方形试件，放在摆锤式冲击试验机上进行试验。冲断试件后，可以从试验机上的刻度盘上直接读出冲击功 AK（单位为N·m）值。此值除以试件缺口处的净截面面积 A i（单位为 cm2），所得的值即为冲击韧性值，用 αK 表示：
αK ＝AK／A i，N·m／ mm2 （10－3）
4. 可焊性
钢材的可焊性，是指在一定材料、工艺和结构条件下，钢材经过焊接后能够获得良好的焊接接头的性能。可焊性可分为施工焊的可焊性和使用性能上的可焊性。
施工上的可焊性，是指焊缝金属产生裂纹的敏感性以及由于焊接加热的影响，近缝区钢材硬化和产生裂纹的敏感性。可焊性好是指在一定的焊接工艺条件下，焊接金属和近缝区钢材均不产生裂纹。使用性能上的可焊性，是指焊接接头和焊缝的缺口韧性（冲击韧性）和热影响区的延伸性（塑性）。要求焊接结构在施焊的力学性能不低于母材的力学性能。
5. 冷弯性能
冷弯性能是指钢材在冷加工（即在常温下加工）产生塑性变形时，对产生裂缝的抵抗能力。钢材的冷弯性能是用冷弯试验来检验钢材承受规定弯曲程度的弯曲变形性能，并显示其缺陷的程度。冷弯试验方法是在材料试验机上，通过冷弯冲头加压。当试件弯曲至某一规定角度 α时（一般取α＝180°），检查试件弯曲部分的外面、里面和侧面，如无裂纹、裂断可分层，即认为试件冷弯性能合格。冷弯试验常作为静力拉伸试验和冲
击试验等的补充试验。冷弯性能是一项衡量钢材力学性能的综合指标。
6. 耐久性
影响钢结构使用寿命的因素较多。首先由于钢材的耐腐蚀性较差，必须采取防护措施避免钢材的腐蚀，这是钢结构的一大弱点。新建的钢结构需要油漆，已建成的结构也要根据使用的具体条件定期维护，这就使钢结构的维修费用较其他结构高。
二、化学成分对钢材力学性能的影响
钢结构中常用的钢材，例如Q235（A3）碳素结构钢，在一般情况下，既有较高的强度（σS＝235N/mm2）,又有很好的塑性（δ10≥21%）和韧性 ( αK ≥0.70N·m／ mm2),是比较理想的承重结构材料。但是，仍然有可能出现脆性断裂。
促使钢材发生脆性断裂的因素很多，主要的因素是钢材的化学成分，钢材的化学成分直接影响钢的组织构造，并与钢材的力学性能有密切关系。钢的基本元素是铁（Fe），普通碳素钢中的纯铁约占99%，此外便是碳（C）、锰（Mn）和硅（Si）等杂质元素，以及在冶炼中不易除尽的有害元素硫（S）、磷（P）、氧（O）、氮（N）等。碳和其他元素虽然含量不大（仅占1%左右），但对钢材的力学性能却有着决定性的影响。因此，在选用钢材时要注意钢的化学成分。
在普通碳素钢中，碳（C）是除铁（Fe）以外的最主要的元素，它直接影响着钢材的强度、塑性、韧性和可焊性。随着含碳量的增加，钢材的屈服极限（σS）和强度极限（σb）提高，但塑性和韧性，特别是负温冲击韧性下降。同时，钢材的耐腐蚀性能、疲劳强度和冷弯性能也明显下降，并将恶化钢材的可焊性和增加低温脆断的危险性。因此,建筑钢的含碳量不宜太高, 一般不超过0.22%, 在焊接钢结构中则应限制在0.20%以下。
硅（Si）一般作为脱氧剂加入普通碳素钢，用以制成质量较高的镇静钢。硅有使铁液在冷却时形成无数结晶中心的作用，因而可使纯铁体的晶料变为细小而均匀。适量的硅可以在使钢材的强度大为提高，而对塑性、冲击韧性、冷弯性能及可焊性均无显著的不良影响。一般镇静钢的含硅量为0.10%～0.30%，如含量过高（达到1%左右）将会降低钢材的塑性、冲击韧性、抗锈化和可焊性。
锰（Mn）是一种弱脱气剂。锰与铁、碳的化合物既能溶解于纯铁体中，又能溶解于渗碳体中，有强化纯铁体和珠光体的双重作用，是一种十分有效的合金成分。含量不大多的锰可以有效地提高钢材的强度，消除硫、氧对钢材的热脆影响，改善钢材的热加工性能，并能改善钢材的冷脆倾向，而同时又不显著降低钢材的塑性和冲击韧性。锰在普通碳素钢中的含量约为0.3～0.8%。如果锰含量过高（达1.0～1.5%），会使钢材变得脆而硬，并将降低钢材的抗锈性和可焊性。
硫（S）和磷（P）在普通碳素钢中是极为有害的物质。硫与铁化合为硫化亚铁（FeS），散布在纯铁体晶粒的间层中。含硫量增大时会降低钢材的塑性、冲击韧性、疲劳强度（σr）和抗锈性等。高温（800～1200℃）时，例如在烛接、铆接及热加工时，硫化亚铁即将熔化而使钢材变脆（热脆）和发生裂纹。因此，应当严格控制钢材中的含硫量，一般应不超过0.055%，在焊接结构中则应不超过0.050%。若在钢中增加锰的含量，可使硫形成熔点高、塑性较好的硫化锰（MnS），它的熔点（约为1600℃），远远起出热加工温度。这样就可以消除一部分硫的有害作用。磷与纯铁体结成不稳定的固熔体，有增大纯铁体晶粒的害处。磷的存在虽然可以提高钢材的强度和抗锈性，但严重降低钢材的塑性、冲击韧性、冷弯性能和可焊性等，特别是在低温时能使钢材变得很脆（冷脆）。所以磷的含量也应严格控制，一般不超过0.050%，在焊接结构中不超过0.045%。但是磷在钢材中的强化作用是十分显著的，因此，有时就利用它的这一强化作用来提高建筑用钢材的强度。磷使钢材的塑性、冲击韧性和可焊性等方面的降低，可用减少钢材中的含碳量来弥补。国外有的生产企业，采用的特殊的冶炼工艺，生产高磷钢，其中磷含量（在含碳量小于0.09%时）最高可达0.08～0.12%。
氧和氮由于容易从铁液中逸出，故含量甚少。这两种物质对钢材具有极为严重的危害性，能使钢材变得极脆。氧的作用与硫类似，是引起热脆的因素之一。一般要求含氧量小于0.05%。氮能使钢材强化。但和磷的作用类似，它的存在将显著降低钢材的塑性、韧性、可焊性和冷弯性能，增加时效倾向和冷脆性。因此应尽量减少钢中的含氮量，一般应小于0.008%。
三、钢材的物理性能
钢材的物理性能如表 10－1所示。
钢材的物理性能 表 10－1
弹性模量 E
（MPa）
剪切模量 G
（MPa）
线胀系数 α
1/℃
密度 ρ
泊松比 υ
2.06×105
0.79×105
1.2×10－5
7850（kg/m3）
78.5（KN/m3）
0.3

四、碳素结构钢
国家标准《碳素结构钢》GB700－88规定了碳素结构钢的技术条件。
1. 牌号表示方法、代号和符号
（1）牌号表示方法
钢的牌号由表示屈服点的字母、屈服点数值、质量等级符号、脱氧方法符号四个部分按顺序组成。
（2）符号
Q——钢材屈服点“屈”字汉语拼音首位字母；
A、B、C、D——分别为质量等级；
F——沸腾钢“沸”字汉语拼音首位字母；
b——半镇静钢“半”字汉语拼音首位字母；
Z——镇静钢“镇”字汉语拼音首位字母；
TZ——特殊镇静钢“特镇”两字汉语拼音首位字母；
在牌号表示方法中“Z”、与“TZ”符号予以省略，如Q235B。
2. 钢的牌号和化学成分
可参阅文献〔21〕表2－2及相应说明（1）～（6）。
3. 钢材的拉伸和冲击试验、弯曲试验可参阅文献〔21〕的表2－3、表2－4及相应说明。
五、合金结构钢
国家标准《低合金高强度结构钢》GB/T1591－94规定了低合金高强度结构钢的牌号和技术要求。其牌号表示方法与前面已介绍的方法类似，如Q390A。详见文献〔21〕表2－5、表2－6。
六、耐候钢
耐候钢即耐大气腐蚀钢。
焊接结构用耐候钢是在钢中加入少量的合金元素,如铜（Cu）、铬（Cr）、镍（Ni）等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能，同时保持钢材具有良好的焊接性能。
高耐候钢是在钢中加入少量的合金元素，如铜（Cu）、磷（P）、铬（Cr）、镍（Ni）等，使其在金属基体表面上形成保护层，以提高钢材的耐候性能。因为这类钢的耐候性能比焊接结构用耐候钢好，称作高耐候性结构钢。
国家标准《高耐候结构钢》GB/T4171－2000规定了高耐候结构钢的技术要求。
1. 高耐候性结构钢按主要化学成分分为两类：
（1）铜磷钢；
（2）铜磷铬镍钢。
2. 牌号表示方法
钢的牌号由代表“屈服点”和“高耐候”的汉语拼音字母及屈服点的数字组成，含Cr、Ni的高耐候钢在牌号后加代号“L”。如Q295GNHL。
3. 钢的牌号和化学成分见文献〔21〕表2－7。
4. 钢材的力学性能和工艺性能见文献〔21〕表2－8。
5. 根据需方要求可作冲击试验，见文献〔21〕表2－9。
国家标准《焊接结构用耐候钢》GB/T4172－2000规定了焊接结构用耐候钢的技术要求。
1. 钢材按交货状态分为两类：
（1）热轧或正火状态交货；
（2）调质状态交货。
2. 牌号表示方法举例：
Q355NHC、Q460NHD（C、D、E为质量等级代号）
3. 钢的牌号和化学成分见文献〔21〕表2－10。
4. 钢材的力学性能和工艺性能见文献〔21〕表2－11。
七、彩色涂层钢板
彩色涂层钢板是以金属板材为基底，在其表面涂以各类有机涂料的产品。国家标准《彩色涂层钢板及钢带》GB/T12754－91规定了彩色涂层钢板的分类和技术要求。
1. 钢板的分类和代号
见文献〔21〕表2－12。
2. 标记示例：用途为建筑外用、表面状态为涂层板，涂料种类为外用聚酯，基材类别为小锌花平整钢带，公称尺寸为厚0.8mm、宽1000mm的钢板，标记为：JW－TC－WZ－XP－0.8×1000×2000－GB/T12754－91。
3. 钢板的性能应符合文献〔21〕表2－13的规定。
4. 彩色钢板的耐久性，详见文献〔8〕上册第六节。
八、不锈钢板
幕墙采用的不锈钢宜采用奥氏体不锈钢。
（一）冷轧不锈钢板
幕墙面板常用的冷轧不锈钢板，其表面状态可为镜面、丝纹、哑光等。
1. 化学成分
不锈钢板的牌号、化学成分见文献〔8〕上册表2.5.1～表2.5.4。
2. 力学性能
奥氏体不锈钢板的力学性能见文献〔8〕上册表2.5.5、表2.5.6。
（二）不锈钢热轧钢板
1. 类别和牌号
钢种按组织特征分为五类，共48个牌号。类别和牌号见文献〔8〕上册表2.5.12所列。
2. 技术要求
化学成分、交货状态、力学性能、耐腐蚀性能、表面质量详见文献〔8〕上册表2.5.14～表2.5.35。
九、不锈钢丝绳
国家标准《不锈钢丝绳》GB/T9944－88对不锈钢丝绳的技术要求作了规定，详见文献〔9〕表2－16、表2－17。
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十、钢绞线
钢绞线和钢丝绳应用于拉索桁架的受拉杆件，只能承受轴向拉力，不能承受压力。钢绞线通常由7根高强钢丝绞结而成，强度高，但需作表面防腐处理；钢丝绳由很细的不锈钢丝集束绞结而成，无须作防腐处理，但强度较低。常见钢绞线实物举例（略）。
还有一种叫铝包钢绞线，如深圳市民中心30m×54m平板型拉索采光顶由于要求接索有很大的预拉力,所以选用了新华金属制品公司的产品铝包钢绞线,见文献〔8〕表2.3.55。
十一、无缝钢管
无缝钢管主要用于幕墙支承结构：单根钢管柱、桁架、空腹桁架和网架网壳结构。材质可为碳素钢或不锈钢。其成型工艺分为热轧（热扩）和冷轧（冷拔）两类，见流程图和表2.3.37。
热轧无缝钢管生产工艺流程
转炉
电炉
精炼
模铸
连铸
初轧开坯
加热
二次穿孔
穿孔(冲孔)
轧管
包装
检查
精整
矫直
定减径
再加热
冷却
探伤

冷轧、冷拔无缝钢管生产工艺流程
热处理
修磨
修磨
切断
酸洗、清洗、中和
水压试验
包装
切头
检查
检查(无损探伤)
矫直
润滑处理
冷拔 冷轧
成品热处理
管料

第二节 铝合金材料

铝合金材料是建筑幕墙工程大量使用的材料，幕墙骨架（横梁、立柱）以铝合金建筑型材为主，幕墙面板也大量使用单层铝板、铝塑复合板、蜂窝铝板等。
一、牌号与状态
国家标准《变形铝及铝合金牌号表示方法》（GB/T16474－1996）规定了变形铝及铝合金的牌号表示方法。这个标准是根据变形铝及铝合金国际牌号注册协议组织推荐的国际四位数字体系牌号命名方法制定的。这个标准包括国际四位数字体系牌号和四位字符体系牌号两种牌号的命名方法。详见文献〔9〕表2－18、表2－19。
国家标准《变形铝及铝合金状态代号》（GB/T16475－1996）规定了变形铝及铝合金的状态代号。基础状态代号用一个英文大写字母表示。基础状态分为五种，见文献〔9〕表2－20。
细分状态代号采用基础状态代号后跟一位或多位阿拉伯数字表示。H的细分状态、T的细分状态、原状态代号相应的新代号分别见文献〔9〕表2－21～表2－25。
二、铝合金建筑型材
铝合金建筑型材是铝合多玻璃幕墙的主材，目前使用的主要是6061（30号锻铝）和6063、6063A（31号锻铝）高温挤压成型、快速冷却并人工时效（T5）〔或经固熔热处理（T6）〕状态的型材，经阳极氧化（着色）、或电泳涂漆、粉沫喷涂、氟碳化喷涂表面处理。
国家标准《铝合金建筑型材》(GB/T5237－2000)对铝合金建筑型材的质量作了规定。
1. 化学成分
国家标准《变形铝及铝合金的化学成分》（GB/T3190－1996）对铝合金建筑型材化学成分的规定见表10－2。
变形铝及铝合金化学成分（%） 表 10－2
牌号
Si
Fe
Cu
Mn
Mg
Cr
Zn
Ti
其 他
A1
单个
合计
6061
(LD30)
0.4～
0.8
0.7
0.15～
0.4
0.15
0.8～
1.2
0.04～
0.35
0.25
0.15
0.05
0.15
余量
6063
(LD31)
0.2～
0.6
0.35
0.10
0.10
0.45～
0.9
0.10
0.10
0.10
0.05
0.15
余量
6063A
0.3～
0.6
0.15～
0.35
0.10
0.15
0.6～
0.9
0.05
0.15
0.10
0.05
0.15
余量

化学成分是决定材料各项性能的关键因素。为了获得良好的挤压性能、优质的表面处理性能、适宜的力学性能、满意的表面质量和外观装饰效果，必须严格控制铝合金的化学成分。
6063合金的化学元素含量范围比较宽，由于各种元素在合金中所起的作用不同，因此，必须考虑合金中各元素的含量及其相互关系的搭配，才能保证获得较为理想的各项性能及较好的经济效益。
主要合金元素是镁、硅，主要强化相是 Mg2Si。要保证合金中的 Mg2Si总量不少于0.75%。且 Mg2Si 得到充分溶解，合金力学性能就完全能满足GB/T5237－2004标准中的要求。 Mg2Si 在基体铝中的溶解度是与合金中镁的含量有关的， Mg2Si 中镁、硅质量可分为1.73：1，如果 Mg2Si＞1.73，镁过剩，过剩的镁将显著降低 Mg2Si 在固态铝中的溶解度，削弱 Mg2Si 的强化效果； Mg2Si＜1.73，硅过剩，对 Mg2Si 的溶解度影响很小，基本不会削弱 Mg2Si 的强化效果。
铁是主要杂质元素，是对氧化着色质量影响最大的元素，随着铁元素的升高，阳极氧化膜的光泽度暗，透明度减弱，铝型材表面的光亮度显著降低，影响美观，含铁高的型材是不宜氧化着色的。
另外，由于铁、硅形成的化合物有较强的热缩性，容易使铸锭产生裂纹，特别是Fe＜Si时，容易在晶界上形成低熔点的三元共晶体，热脆性更大。而当Fe＞Si时，则产生熔点较高的包晶反应，提高了脆性区的温度下限，能降低热裂倾向。
因此，应首先控制好镁、硅、铁三个元素的含量及相互关系，既保证合金中能够形成足够的 Mg2Si 强化相，又保证有一定量的硅过剩，且过剩量小于合金中铁含量，合金中的铁含量还不能影响到氧化着色的质量。这样，使得合金既有一定强度，又降低了产生裂纹的倾向，同时，氧化着色的质量也不会降低。
其他杂质元素虽然对铝型材性能的影响相对小一些，但也不可忽视。除铜以外的其他杂质元素含量超过规定值时，都对铝型材的表面质量有不同程度的影响。
铜虽然对提高合金的强度有一定作用，但对耐蚀性有不利影响。锰、铬对提高合金的耐蚀性有帮助，锰还可以提高合金的强度，铬则有抑制 Mg2Si 相在晶界的析出，能延缓自然时效过程，提高人工时效后的强度的作用，但锰、铬含量高时，会使铝型材氧化膜色泽偏黄，着色效果差。钛在铝合金中起细化晶粒，减少热裂倾向，提高伸长率的作用，但含量超过0.10%时也会对铝型材的着色质量有较大的影响。这几种杂质元素的含量应控制在规定的0.10%以下，才不会对铝型材的性能有太大影响。
综合考虑，6063合金比较理想的化学成分（%）为：
Mg：0.45－0.55； Si：0.35－0.45； Mg/Si ＝1.3－1.4； Fe：0.15－0.20
Zn＜0.10 Ti＜0.10 Cu＜0.10 Mn＜0.10 Cr＜0.10
按照这个化学成分， Mg＋Si≥0.80%，且过剩的硅量小于铁含量，铁、锌、铜、钛、锰、铬的含量也较低，对氧化的质量不会有太大的影响。可以保证合金有良好的挤压性能，又可以保证型材有良好的力学性能和氧化膜质量及表面质量，同时也不会造成合金元素的浪费。
2. 铝合金建筑型材的物理性能
铝合金建筑型材物理性能见表10－3。
弹性模量 (MPa)
线胀系数 α(以每摄氏度计)
密度 (kg/m3、KN/m3)
泊松比
0.70×105
2.35×10－5
2800、28。0
0.33

铝合金建筑型材物理性能 表 10－3

3. 材质标准
国家标准《铝合金建筑型材》 第1部分 基材（GB/T5237.1－2000）对基材的质量作了规定。第2部分 阳极氧化、着色型材（GB/T5237.2－2000）对阳极氧化、着色型材的质量作了规定。第3部分 电泳涂漆型材（GB/T5237.3－2000）对电泳涂漆作了质量规定。第4部分 粉沫喷涂型材（GB/T5237.4－2000）对粉沫喷涂作了质量规定。第5部分 氟碳漆喷涂型（GB/T5237.5－2000）对氟碳漆喷涂作了质量规定。详见文献〔12〕中10－4－1～10－18－1。
型材的合金牌号、表面处理应符合表10－4的规定。
铝合金建筑型材的牌号及表面处理 表 10－4
牌 号
供应状态
表 面 处 理 方 式
6061(LD30)
T4(CZ)、T6(CS)
阳极氧化（银白色）；电解着色；有机着色；阳极氧化电流涂漆；阳极氧化、电解着色加电泳涂漆；粉沫喷涂；氟碳漆喷涂
6063(LD31)
T5(RCS)、T6(CS)
6063A
T5(RCS)、T6(CS)

型材尺寸允许偏差（普精级、高精级、超高晶级）分别见文献〔9〕的表2－31～表2－33。型材角度允许偏差、平面间隙、弯曲度、扭拧度及圆角半径，分别见文献〔9〕表2－34、表2－35、表2－36、表2－37、表2－38。
型材的室温力学性能应符合表10－5的规定。
型材的室温力学性能（N/mm2） 表 10－5
合金牌号
状 态
壁厚
(mm)
抗拉
强度
σb
规定非比
例伸长应力
σP 0.2
伸长率δ(%)
硬 度 试 验
试验厚度
(mm)
维氏硬度
(HV)
韦氏硬度
(HW)
不小于
6061
T4
所有
180
110
16

T6
所有
265
245
8

6063
T5
所有
160
110
8
0.8
58
8
T6
所有
205
180
8

6063A
T5
≤10
200
160
5
0.8
65
10
＞10
190
150
5
T6
≤10
230
190
5

＞10
220
180
4

注：1. 型材取样部位的实测壁厚小于1.2mm时，不测定伸长率。
2. 淬火自然时效型材的室温力学性能是常温时效1个月的数值。常温时效不足1个月进行拉伸
试验时，试样应进行快速时效处理，其室温纵向力学性能符合表2－32的规定。
3. 维氏硬度、韦氏硬度和拉伸试验只做其中1项，仲裁试验为拉伸试验。
三、单层铝板
国家标准《铝及铝合金轧制板材》（GB/T3880－1997）对单层铝板的技术要求作了规定。
1. 牌号、状态、规格见文献〔9〕表2－49、2－50。
2. 包覆层包覆材料牌号及轧制后的包覆层厚度见文献〔9〕表2－51。
3. 板材室温力学性能应符合文献〔9〕表2－52的规定。
4. 单层铝板表面处理应符合建筑行业标准《建筑用铝型材 铝板氟碳涂层》（JG/T133－2000）的规定，见文献〔12〕的10－9－1。
5. 国家有色金属工业局标准《铝幕墙板 板基》（YS/T429.1－2000）规定了铝幕墙板的技术要求，见文献〔12〕的10－11－1。
6. YS/T429.2－2000规定了喷涂氟碳（聚偏二氟乙烯）漆幕墙用铝及铝合金单层成形板的技术要求。
7. 单层铝板由厚2.5～4mm的纯铝板或铝合金板表面进行氟碳树脂滚涂或喷涂后形成的板材（图10－1）

图 10－1 单层铝板的构造

表面涂层可以是预滚涂（在铝板厂生产滚涂）后，到金属加工车间进行下料、弯折、加肋，形成板块；也可以是后喷涂，即将铝板下料、弯折、加肋，形成板块后再到喷涂车间喷涂后成为成品板块（见图10－2）。
为了提高铝板的强度和刚度，单层铝板板块的背后应加肋，肋可以采用角铝、槽铝或方通。肋与板面可以采用电栓钉、双面胶带或硅酮结构胶连接。角部应采用焊接封闭。单层铝板板块背后可加矿棉、岩棉等材料提高其保温、隔声性能。

图 10－2 单层铝板加工流程
幕墙用单层铝板可以用纯铝板，也可用合金铝板。前者强度低，但加工容易，一般厚度为3mm；后者强度高，坚硬，加工较困难，常用厚度为2.5mm和3mm。用于幕墙的铝板厚度不应小于2.5mm。纯铝板含铝99.9%以上，其余为杂质。铝合金板主要用铝锰合金、铝镁合金。单层铝板产品详见文献〔8〕上册 P.147～P.152。
四、铝塑复合板
1. 铝合金幕墙采用铝塑复合板常用的有4mm厚和 6mm厚这两种（见文献〔24〕表5.3.9。
2. 铝塑复合板的构造见图10－3。

图 10－3 铝塑复合板的构造

铝塑复合板内、外两层为0.5mm厚铝板，中间夹层为3～6mm厚的PVC（聚氯乙烯）、PE（聚乙烯）或其他化学材料。铝板表面滚涤氟化碳、喷涂罩面漆。
铝塑复合板颜色均匀，表面平整，加工制作方便。但夹层化学材料在火灾时产生毒气，对人体有威胁，因此用于幕墙的铝塑复合板芯层必须用不燃材料制作。
3. 铝塑复合板的性能应符合国家标准《铝塑复合板》GB/T17748－1999，详见文献〔12〕的10－3－1。
根据行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133－2001、J113－2001）即文献〔24〕中3.311条第2款的规定，幕墙选用普通型聚乙烯铝塑复合板时，必须符合现行国家标准《建筑设计防火规范》（GBJ16－87）（2001年版）和《高层民用建筑设计防火规范》（GB50045－95）（2001年版）的规定,详见文献〔12〕的 5－1－1和 5－2－1。这就意味着普通型聚乙烯铝塑复合板不能用于高层建筑。在高层建筑中，铝塑复合板应采用不燃性芯材。
铝塑复合板的强度设计值（MPa）见表 10－6
铝塑复合板强度设计值（MPa） 表 10－6
板厚 t（mm）
抗拉强度
抗剪强度
4
70
20

文献〔8〕中介绍了国内外部分铝塑复合板的性能，主要介绍深圳方大FDI铝塑复合板、常州中化丰勤公司铝塑板、德国ALLICOBOND复合板、美国Reynolds公司Reynobond铝塑复合板、日本三菱铝板（ALPOLIC）（雅保丽固）。
五、蜂窝铝板
1. 蜂窝铝板的构造见图 10－4

图 10－4 蜂窝复合铝板的构造
根据文献〔8〕上册相关部分的介绍可知：
蜂窝铝板是用两块厚0.8～1.2mm及1.2～1.8mm的铝板，夹在不同材料制成的蜂巢状中间夹层两面组成。中间蜂窝芯材夹层可以采用铝箔芯材、玻璃钢芯材、混合纸芯材等。蜂窝复合铝板总厚度为10～25mm。蜂窝形状有波形、正方角形、扁六角形、长方形、十字形等。蜂窝复合铝板内外两层铝板之和已超过2～3mm，有较高强度，隔声、保温性能较好，一般不必另加保温材料。
2. 蜂窝铝板性能
蜂窝复合板最大特点是强度高，刚度大。芯材是由铝锰合金（AIMn）的金属链构成蜂窝状，重量只有80kg/m3，所以制成10～25mm厚的板材后，能达到轻量高强、高刚度的要求。在相同板重的情况下，板的弯曲刚度比见下表：

材 料
钢 板
单层铝板
铝塑复合板
蜂窝铝板
弯曲刚度比
1
13.7
67.4
1593.7

不同厚度蜂窝板的一般特性见表10－7，由于各个厂家的蜂窝有所不同，可能略有出入。一般应以厂家产品技术资料为准。
蜂窝铝板的一般特性 表 10－7

总厚度
（mm）
面板厚
（mm）
背板厚
（mm）
重 量
（kg/m3）
刚 度①
(KN·m2/m)
截面模量
（Cm3/m）
10
1.0
0.5
5.3
2.19
4.5
15
1.0
1.0
7.0
7.55
14.0
20
1.0
1.0
7.4
13.90
19.0
25
1.0
1.0
7.8
22.17
24.0

注：蜂窝铝板的泊松比 υ＝0.3

蜂窝复合铝板的性能和外观质量及漆膜性能要求查阅文献〔8〕上册表2.4.26、表2.4.27、表2.4.28。
3. 蜂窝铝板产品
文献〔8〕上册介绍了珠海凯龙蜂窝复合板、深圳方大蜂窝板、深圳招发CA3500蜂窝铝板、德国ALUCORE蜂窝板、常州长青艾得利蜂窝铝板的主要技术指标与性能。
4. 行业标准《金属与石材幕墙工程技术规范》（JGJ133－2001、J113－2001）的第3.3.12第（文献〔24〕P.9）规定：
（1）应根据幕墙的使用功能和耐久年限，分别选用厚度为10mm、12mm、15mm、20mm和25mm的蜂窝铝板；
（2）厚度为10mm时，正面铝板1mm，背面铝板0.5～0.8mm；厚度10mm以上，正、背面均用1mm厚铝板。
第三节 玻 璃

幕墙所采用的玻璃通常为：浮法玻璃、钢化玻璃、镀膜玻璃、吸热玻璃、中空玻璃、夹层玻璃和夹丝玻璃等。
玻璃是铝合金玻璃幕墙主要材料之一，它直接制约幕墙的各项性能，同时也是幕墙艺术风格的主要体现者，因此选用玻璃是幕墙设计的重要内容，如果玻璃选用不当，会产生相当严重的后果。
一、普通平板玻璃
国家标准GB4871－1995对厚度偏关、弯曲度、透光率、外观质量等作了规定，见文献〔21〕P.60～P.61。
二、浮法玻璃
浮法玻璃是以溶化的玻璃浮在锡床上，靠自重和表面张力的作用而形成平滑表面。幕墙用的无色、灰色、茶色玻璃都是浮法玻璃，其特点是表面平整、无波纹、“不走像”。
国家标准GB11614－1999（文献〔12〕11－4－1）对浮法玻璃技术要求作了具体规定。
三、钢化玻璃
钢化玻璃是将普通玻璃或浮法玻璃原片在特别的加温炉中均匀加温至它的软化点620℃,用常温空气均匀地喷涂骤冷而成。在这个加工过程完成后，玻璃表面形成压缩应力，中间是拉伸应力，见图 10－5。钢化玻璃的强度大有提高，约为退火玻璃的3～5倍。

图 10－5 钢化玻璃内应力分布图
因为钢化后不能再切割。所以切角，打孔应在钢化前进行。
钢化玻璃存在很高的自应力，一旦局部受损，便会整块粉碎；
一旦表面被划伤，由于应力集中发展，过一段时期后，会自然破碎。玻璃热处理后，在贮存、运输过程中，可能会有3%左右的自爆率，订货时要留有余地。
钢化玻璃具有如下特点：
1. 高强度：具有比相同厚度的普通玻璃高3～5倍的抗弯曲和冲击强度。
2. 高热断裂强度：具有比相同厚度玻璃高3倍的对于温度迅速变化的耐力。
3. 玻璃碎面具有安全性：因为破坏后的玻璃，呈无尖端的颗粒状，不像一般玻璃破碎了呈锋利的碎片，可避免伤人。按规定，钢化玻璃碎粒重量不得大于40g。
国家标准《钢化玻璃》（GB/T9963－1998）详见文献〔12〕的11－5－1。该标准对钢化玻璃质量规定包括：尺寸及偏差、外观质量、抗冲击性能、碎片状态等。另外国家标准《幕墙用钢化与半钢化玻璃》（GB17841－1999）也有专门详细规定，见文献〔12〕的11－8－1。
四、夹层玻璃
夹层玻璃是用两层以上薄片玻璃用有弹性的有机塑料粘合剂粘合而成，由于玻璃与塑料组合在一起，当受冲击破裂时，夹片玻璃能最好的保持其完整性，即破裂后不四散分开，仅在表面出现裂纹而不脱落。夹层玻璃中间层为聚乙烯醇缩丁醛膜（简称PVB膜）。
国家标准《夹层玻璃》（GB9962－1999），即文献〔12〕的11－6－1，关于夹层玻璃的定义为：
由一层玻璃与一层或多层玻璃、塑料材料夹中间层而成的玻璃制品，称为夹层玻璃。中间层是指：介于玻璃之间或玻璃与塑料材料之间起粘结和隔离作用的材料，使夹层玻璃具有抗冲击、阳光控制、隔音等性能。
夹层玻璃是一种安全玻璃，其加工工艺分干法和湿法两种。干法生产的夹层玻璃质量稳定可靠，而湿法生产的夹层玻璃质量不如干法，用其作为外围护结构的玻璃幕墙，特别是作为隐框幕墙的安全玻璃还有不成熟之处。因此行业标准《玻璃幕墙工程技术规范》（JGJ102－2003、J280－2003）第3.4.6条规定：玻璃幕墙采用夹层玻璃时，应采用干法加工合成。
关于夹层玻璃的具体质量标准见文献〔12〕的11－6－1。
五、中空玻璃
由两片或多片玻璃以有效支撑均匀隔开并圈边粘接密封，使玻璃层间形成有干燥气体空间的制品，称为中空玻璃。
常用中空玻璃形状和最大尺寸见国家标准《中空玻璃》（GB/T 11944－2002）表1。中空玻璃的技术要求规定如下：
1. 材料
（1）玻璃可采用浮法玻璃、夹层玻璃