由圖1可知,彩涂板大致可分為鋼基材、鍍層、化學轉化膜和有機涂層四部分。鋼基材和鍍層也合稱為基板。有機涂層則包括了正面面漆、底漆和背面漆。
2.1鋼基材
鋼基材有熱軋板及冷軋板兩種。熱軋板的牌號與性質與普通結構鋼相同,通常采用碳素結構鋼的Q235牌號及低合金結構鋼的Q345牌號,主要用于檁條等冷彎薄壁型鋼構件,基材厚1.5mm~3.0mm左右。
彩涂板基板一般為冷軋板(板厚≤3mm)(當板厚3mm,按熱軋板供貨)。表1可知,熱軋板經冷軋成為冷軋硬
板,硬板經連續退火軟化后作為熱鍍使用的基材。熱軋鋼卷一般為低碳鋼,但硫、磷含量較普通碳素結構鋼低。熱軋卷的力學性能由鋼的化學成分及溫度變形歷史確定。冷軋板的力學性能同時還與板的壓下率及連續退火制度也有關。一般冷軋板壓下率在70~80%左右。退火目的是使得冷軋壓扁、破碎的晶粒通過重新生核、長大再結晶為新的均勻細小的晶體,消除冷加工硬化,恢復塑性變形能力。連續退火的加熱溫度、緩冷溫度及快冷溫度影響冷軋板的屈服強度13。冷軋基板與普通結構用鋼的化學成分及力學性能不同,冷軋板屈服強度隨碳含量增加而增長,服強度越高,板的延伸率越低,冷彎加工性能越差。冷軋板的伸長率較普通結構用鋼小。基板的力學性能包括屈服強度、抗拉強度、伸長率及冷彎性能等;級別有250,350,550等,表示小屈服強度為250MPa,350 MPa, 550MPa.彩涂板的力學性能一按基板力學性能確定。
壓型鋼板的承載力驗算按GB50018-20023規定的極限狀態設計方法與公式以及構造要求進行設計,其中250及350級別板強度等設計指標分別按GB5008-2002規定的Q235及Q345鋼選用。其它強度級別板的設計指標目前規程及標準尚無明確規定,值得進一步的探討,不能簡單套用規范公式。因為同樣板型、相同厚度但不同強度等級板的材料抗力分項系數YR及板件的有效截面模量、有效截面慣性矩等截面特性是不同的。
2.2鍍層
彩涂板的鍍層按制造方法分為熱鍍法與電鍍法,熱鍍法即將鋼卷連續浸漬在融熔鍍液中進行鍍層,(鋅)熔液溫度430~460℃,所以稱為熱浸鍍(鋅)(Hot-Dip Galvanized)。電鍍法為將鋼卷連續送入鍍槽中,以鋼板為陰極,鋅板為陽極,以硫酸鋅為溶液,通電鍍鋅,也稱為冷鍍。
鍍鋅量按雙面鍍層重量表示,如Z180表示雙面鍍鋅層的鍍鋅重量為180g/mZF150表示鋅鐵合金鍍層重量為
150g/m。鍍鋅量的選擇根據彩涂板所處的使用環境確定,般情況下要求鍍鋅量為180g/m,在腐蝕性較高的環境中要求鍍鋅量275g/m熱鍍鋁鋅板(AZ)鍍層由55%鋁,43.5%鋅及1.5%硅組成。鍍鋁鋅板的防腐蝕性包括鋁的障礙層保護功能及鋅的犧牲保護。基板在切邊、刮痕及鍍層擦傷部分,形成了不能溶解的氧化物層,發揮屏障保護功能,因此在相同鍍層的情況下,熱鍍鋁鋅(AZ)比熱鍍鋅(Z)耐腐蝕性高2~6倍。
熱鍍鋅鋁板(ZA)鍍層含95%鋅,5%鋁及微量的鑭鈰合金成分,是一種鋁鋅合金鍍層,具有遠超傳統熱鍍鋅的特點鍍鋅鋁層首先由95%鋅與5%鋁形成二相共晶組織,均勻且致密防止雜質接觸鋼材的表面同時鋅層也提供犧牲保護功能。熱鍍鋅鋁較傳統的熱鍍鋅提高3倍的耐腐蝕性能。熱鍍鋅鋁板有極好的成型性。
電鍍鋅鋼板(Electro galvanized steel sheet,ZE)由于工藝原因鍍鋅量少,鋅層犧牲保護功能差,在沖孔及剪斷時,剪斷面受鋅的保護不足易生紅銹故電鍍板一般只用于室內隔板及汽車家電外殼用途,較少用于圍護結構。
搭接式連接即用自攻螺釘直接將壓型板固定在檁條上。咬合式及扣合式連接通過支架連接壓型板,支架由自攻螺釘固定在檁條上。圖4分別為上述三種連接構造。緊固件隱藏式連接具有較好的防水及防腐蝕性能,但與搭接式連接相比,壓型鋼板與檁條的連接較為薄弱,對檁條的約束作用及蒙皮效應有所削弱。一般屋面板采用扣合及咬合式連接,墻面板采用搭接連接。搭接型連接壓型鋼板的連接件抗風承載力驗算按GB50018—20023第6.1.7條進行,咬合式及扣合式連接目前無相關規范公式計算,應針對不同的基板強度、板型、板厚以及支架類型和風載標準值做風洞試驗確定其抗風承載能力。在沿海臺風地區,應注意選擇恰當的板材、板厚、板型,避免圍護結構的破壞。
6壓型彩涂鋼板選用實例
某輕鋼廠房位于霞浦地區,主體鋼構設計使用年限50年,圍護結構設計使用年限20年,風載標準值0.8MPa
屋面板選用TS280GD+AZ,鍍鋁鋅彩板,板厚0.53mm(含鍍層),鍍鋁鋅重量150g/m,正面面漆PE,板型為YX-51
760(隱藏式),顏色為白色。墻面板選用TS280GD+AZ鍍
建筑鋼結構圍護系統目前大量采用彩色壓型鋼板。壓型鋼板是采用0.4~2.0mm厚彩色涂層鋼板( Pretainted steel sheet)(以下簡稱彩涂板)經成型機輥軋冷彎成波型、V型、U型等形狀的板材,彩涂板一般以熱鍍基板及電鍍基板為原料,在連續機組上用輥涂或覆膜等方法涂覆一層或多層有機涂層,經過烘烤和冷卻而形成的,故有時也稱為烤漆板。涂層以有不同顏色,因之又稱為彩色涂層鋼板。
設計選擇彩色壓型鋼板應根據使用環境的腐蝕性、設計使用年限、美觀壽命、耐久性、加工方式和變形程度等要求,對彩涂板的牌號、基板力學性能、基板類型及鍍層重量、涂層類別及厚度,板厚、顏色以及壓型板板型和連接形式做出明確規定。
結構設計師應充分了解彩涂板的基本物理結構以及各物理結構層的基本性能和作用,方可做出恰如其分的選擇。
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