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摘要：本文根据工程实际情况，分析了钢板作为造型板的性能特点，在满足钢板带平整连续的外观前提下所遇到的难点，施工中如何保证其外观性能，以及阐述了防腐措施。
关键词：钢板造型，性能 ， 焊接连接，挠度控制 ，冷焊机
Abstract: according to the engineering practice, this paper analyzed the performance characteristics of steel as ZaoXingBan, and to meet with the appearance of the continuous steel flat premise meet difficulty in the construction, how to guarantee their appearance performance, and expounds the anticorrosion measures.
Keywords: steel plate modelling, performance, welding connection, the deflection control, cold welder
中图分类号：TU392.4文献标识码：A文章编号：
1、 工程概况：
近年来，国内外对钢材进行了大量的研究，将钢材使用在很多新型的领域中，使用了新的设计方法，创造了先进的制造工艺。但是，钢材在设计，制造和施工中仍有不完善之处，应做进一步的实践和研究。大连万达中心酒店在建筑周全采用了钢板造型结构，主要考虑钢材的自重轻、强度高、韧性好以及运输和架设方便。但是，钢材的塑性以及连接方式仍然需进一步的研究。现在通过大连万达中心酒店钢板造型的施工实例对上述特点进行分析。
本工程分为三个部分，由以单元式幕墙为主两座塔楼和以框架式幕墙为主的裙楼组成。
钢板造型带位于裙楼，围绕裙楼一周，将裙楼分为上下两个部分，上部为倾斜带横向装饰条隐框幕墙体系，下部为玻璃幕墙体系与石材体系（照片1，照片2）。
（照片1） （照片2）
钢板带作为中间连续的过渡装饰，因此钢板带的平整度以及色调的连贯性显得十分的重要，这两点也作为施工中的着重点。
2、钢板带的系统构造
如图一剖面所示，钢板带体系将上下两片不在一个平面的幕墙连接起来，起到一个承上启下的作用，充分吸收了由于施工、加工等造成的一些不可避免的误差，保证了建筑的外观效果。
钢板带体系是由3mm钢板面板与面板骨架组成。面板分为了①、②、③三块面板，此处分为三块考虑了悬挑位置的滴水线问题（见A放大），在阳角转角位置，通过将上方钢板悬挑出一小段，以防止雨水顺流至下方钢板底面形成水渍，影响建筑效果。同时，分为三块能消除在加工过程中的误差，有着充足的调节余地，使得钢板带体系平整连续。
图一
在现场，施工人员先将上下两片的幕墙骨架安装好，然后在其基础上，放线安装钢板带体系中的面板骨架（图一中1、2），此处经过荷载计算，采用的是角钢（1）与槽钢（2）作为骨架。在完成骨架后，进行钢板带面板（4）的安装，上文提到钢板带（4）分为三部分（如图一所示），我们按从上至下的顺序分别将钢板①焊接在骨架上，接着按照从上至下的顺序安装钢板②钢板③，安装完成后，分别将上下层的幕墙进行安装，钢板带与上下两片幕墙以耐候胶与泡沫棒进行填充，充分保证其防水性能。由于钢板带处于层间位置，于是钢板背面使用胶钉固定50mm后的保温岩棉，以保证其保温性能。
3、对施工中问题的分析
钢材为结晶态高分子聚合物，根据钢材应力应变曲线（附图一）以及实验室中钢棒的拉伸试验表明，附图一中B点为钢材弹性变形和线性变形的分界点，为屈服点。在弹性变形范围内，应力和应变之间关系参见公式（3-1）：
（3-1）
：应力值
：弹性模量
：应变值
钢材的弹性模量在外界环境保持不变的情况下为恒值，在弹性变形范围内应力和应变具有单值线性关系，且弹性变形可逆，即钢材在弹性变形范围内，在外力作用下，產生相应的变形，当外力去除后，变形消失而恢复原状。
同时参照（附图1）钢材应力应变曲线，当承受应力超过屈服点B点时，应力与应变不呈线性关系，变形量较大，变形不可逆。外力撤销后，不恢复原状。
（附图1）碳钢应力应变曲线
根绝公式（3-1）中弹性模量是表征材料材料对形变的抗力，即材料刚度。随着温度的升高，原子振动加剧，体积膨胀，原子间距增大，结合力减弱，使得材料的弹性模数降低。据实验表明，碳钢加热时，温度每升高100℃，E值下降3%~5%。
在本工程中，钢板带采用了焊接的连接形式。一般情况下，现场焊接方式为手工电弧焊，焊接过程中产生的电弧温度达到4200℃以上，这势必会让钢板带变形。对于需保证一周圈的钢板带保证连续和平整性，这无疑是一个重点与难点。
综上考虑我们选择了焊接强度相对较弱的微弧冷焊替换原有的电弧焊连接。利用充电电容，以10-3~10-1秒的周期，10-6~10-5秒的超短时间放电。焊接部位会瞬间被加热到8000~10000℃，等离子化状态的熔融金属以冶金的方式过渡到工件的表面。由于其瞬间加热，不产生内应力、无热变形。
另外，通过钢板带结构与构造的分析，钢板带纵向高度为900mm高，宽度最大分格为1600mm宽，悬挑出最大距离为1400mm，在计算其抗风压时，其承受风压相对较小，且钢板带的类似凹槽的构造形式在承受此方向上的风压也相对有利，这样对连接处强度的要求较小，但是1600mm跨度的间距，对于3mm厚的钢板带来说，挠度很难控制，所以在跨中需增加支点。
图二
为了保证钢板带效果，通过现场观测与实验，目标将挠度控制在2mm以内，同时借助有限元计算软件sap的分析，将1600mm的跨度分为4等分，增加三条角钢（见图二）。以起到挠度控制。钢板与增加的角钢之间采用塞焊，塞焊是最适用与平板之间的焊接方式，在保证强度同时，通过打磨的方式保证了外观效果。具体为在对应角钢布置位置的钢板上开腰孔，在孔中焊接至角钢上。腰孔布置如图三所示。
图三
大连万达中心酒店地处于大连港海边，空气湿度大，对钢板带系统结构的防腐尤为重要，设计院规定外露材料需氟碳喷涂。但是由于钢板需在现场进行焊接，会破坏焊接处的喷漆，因此钢板带的氟碳喷涂工序没有一次性地在工厂进行处理。钢板带在工厂折弯成型、较直，表面除锈、喷砂、磨平之后，喷上底漆与中间漆，发往工地现场，现场经过焊接固定后，对焊接部位进行打磨平整，再统一进行面漆的喷涂。从而保证整个钢板带的连续性、美观性与良好的防腐性能。
4、分析总结
钢材作为装饰材料有着自重轻、强度高等特点。不仅如此，钢结构在加工过程中，制造简单、施工方便，具有良好的 装配性。由于刚才本身组织非常致密，采用焊接连接容易做到紧密不渗漏。上述均为钢结构与其他材料相比而具有的优点。但是经过本工程钢板带的施工过程，我们也发现钢板作为装饰材料，在挠度控制与连接方式上，仍然需要进一步地改进。
近年来，国内外采用和生产了许多新型的以钢材为基础的复合材料，例如搪瓷钢板，它是一种将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体钢板上并与钢板牢固结合在一起的新型复合材料。此种复合材料既保证与钢板同样的性能，又能节省材料减轻自重。当然还有很多其他优越性能的复合材料。
此工程中钢板作为装饰材料给钢材在幕墙领域的应用、设计和制造施工提出了新的课题。例如怎样更好地保证结构焊接、组装质量以及如何更快速的安装，这些均需在今后的研究和生产实践中进一步解决。
参考文献
【1】 JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》
【2】 GB 13912-2002《金属覆盖层_钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》
【3】 王从曾、刘会亭《材料性能学》 北京工业大学出版社
【4】 高文安、史天录《钢结构》 清华大学出版社
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。
关键词：钢板造型，性能 ， 焊接连接，挠度控制 ，冷焊机
Abstract: according to the engineering practice, this paper analyzed the performance characteristics of steel as ZaoXingBan, and to meet with the appearance of the continuous steel flat premise meet difficulty in the construction, how to guarantee their appearance performance, and expounds the anticorrosion measures.
Keywords: steel plate modelling, performance, welding connection, the deflection control, cold welder
中图分类号：TU392.4文献标识码：A文章编号：
1、 工程概况：
近年来，国内外对钢材进行了大量的研究，将钢材使用在很多新型的领域中，使用了新的设计方法，创造了先进的制造工艺。但是，钢材在设计，制造和施工中仍有不完善之处，应做进一步的实践和研究。大连万达中心酒店在建筑周全采用了钢板造型结构，主要考虑钢材的自重轻、强度高、韧性好以及运输和架设方便。但是，钢材的塑性以及连接方式仍然需进一步的研究。现在通过大连万达中心酒店钢板造型的施工实例对上述特点进行分析。
本工程分为三个部分，由以单元式幕墙为主两座塔楼和以框架式幕墙为主的裙楼组成。
钢板造型带位于裙楼，围绕裙楼一周，将裙楼分为上下两个部分，上部为倾斜带横向装饰条隐框幕墙体系，下部为玻璃幕墙体系与石材体系（照片1，照片2）。
（照片1） （照片2）
钢板带作为中间连续的过渡装饰，因此钢板带的平整度以及色调的连贯性显得十分的重要，这两点也作为施工中的着重点。
2、钢板带的系统构造
如图一剖面所示，钢板带体系将上下两片不在一个平面的幕墙连接起来，起到一个承上启下的作用，充分吸收了由于施工、加工等造成的一些不可避免的误差，保证了建筑的外观效果。
钢板带体系是由3mm钢板面板与面板骨架组成。面板分为了①、②、③三块面板，此处分为三块考虑了悬挑位置的滴水线问题（见A放大），在阳角转角位置，通过将上方钢板悬挑出一小段，以防止雨水顺流至下方钢板底面形成水渍，影响建筑效果。同时，分为三块能消除在加工过程中的误差，有着充足的调节余地，使得钢板带体系平整连续。
图一
在现场，施工人员先将上下两片的幕墙骨架安装好，然后在其基础上，放线安装钢板带体系中的面板骨架（图一中1、2），此处经过荷载计算，采用的是角钢（1）与槽钢（2）作为骨架。在完成骨架后，进行钢板带面板（4）的安装，上文提到钢板带（4）分为三部分（如图一所示），我们按从上至下的顺序分别将钢板①焊接在骨架上，接着按照从上至下的顺序安装钢板②钢板③，安装完成后，分别将上下层的幕墙进行安装，钢板带与上下两片幕墙以耐候胶与泡沫棒进行填充，充分保证其防水性能。由于钢板带处于层间位置，于是钢板背面使用胶钉固定50mm后的保温岩棉，以保证其保温性能。
3、对施工中问题的分析
钢材为结晶态高分子聚合物，根据钢材应力应变曲线（附图一）以及实验室中钢棒的拉伸试验表明，附图一中B点为钢材弹性变形和线性变形的分界点，为屈服点。在弹性变形范围内，应力和应变之间关系参见公式（3-1）：
（3-1）
：应力值
：弹性模量
：应变值
钢材的弹性模量在外界环境保持不变的情况下为恒值，在弹性变形范围内应力和应变具有单值线性关系，且弹性变形可逆，即钢材在弹性变形范围内，在外力作用下，產生相应的变形，当外力去除后，变形消失而恢复原状。
同时参照（附图1）钢材应力应变曲线，当承受应力超过屈服点B点时，应力与应变不呈线性关系，变形量较大，变形不可逆。外力撤销后，不恢复原状。
（附图1）碳钢应力应变曲线
根绝公式（3-1）中弹性模量是表征材料材料对形变的抗力，即材料刚度。随着温度的升高，原子振动加剧，体积膨胀，原子间距增大，结合力减弱，使得材料的弹性模数降低。据实验表明，碳钢加热时，温度每升高100℃，E值下降3%~5%。
在本工程中，钢板带采用了焊接的连接形式。一般情况下，现场焊接方式为手工电弧焊，焊接过程中产生的电弧温度达到4200℃以上，这势必会让钢板带变形。对于需保证一周圈的钢板带保证连续和平整性，这无疑是一个重点与难点。
综上考虑我们选择了焊接强度相对较弱的微弧冷焊替换原有的电弧焊连接。利用充电电容，以10-3~10-1秒的周期，10-6~10-5秒的超短时间放电。焊接部位会瞬间被加热到8000~10000℃，等离子化状态的熔融金属以冶金的方式过渡到工件的表面。由于其瞬间加热，不产生内应力、无热变形。
另外，通过钢板带结构与构造的分析，钢板带纵向高度为900mm高，宽度最大分格为1600mm宽，悬挑出最大距离为1400mm，在计算其抗风压时，其承受风压相对较小，且钢板带的类似凹槽的构造形式在承受此方向上的风压也相对有利，这样对连接处强度的要求较小，但是1600mm跨度的间距，对于3mm厚的钢板带来说，挠度很难控制，所以在跨中需增加支点。
图二
为了保证钢板带效果，通过现场观测与实验，目标将挠度控制在2mm以内，同时借助有限元计算软件sap的分析，将1600mm的跨度分为4等分，增加三条角钢（见图二）。以起到挠度控制。钢板与增加的角钢之间采用塞焊，塞焊是最适用与平板之间的焊接方式，在保证强度同时，通过打磨的方式保证了外观效果。具体为在对应角钢布置位置的钢板上开腰孔，在孔中焊接至角钢上。腰孔布置如图三所示。
图三
大连万达中心酒店地处于大连港海边，空气湿度大，对钢板带系统结构的防腐尤为重要，设计院规定外露材料需氟碳喷涂。但是由于钢板需在现场进行焊接，会破坏焊接处的喷漆，因此钢板带的氟碳喷涂工序没有一次性地在工厂进行处理。钢板带在工厂折弯成型、较直，表面除锈、喷砂、磨平之后，喷上底漆与中间漆，发往工地现场，现场经过焊接固定后，对焊接部位进行打磨平整，再统一进行面漆的喷涂。从而保证整个钢板带的连续性、美观性与良好的防腐性能。
4、分析总结
钢材作为装饰材料有着自重轻、强度高等特点。不仅如此，钢结构在加工过程中，制造简单、施工方便，具有良好的 装配性。由于刚才本身组织非常致密，采用焊接连接容易做到紧密不渗漏。上述均为钢结构与其他材料相比而具有的优点。但是经过本工程钢板带的施工过程，我们也发现钢板作为装饰材料，在挠度控制与连接方式上，仍然需要进一步地改进。
近年来，国内外采用和生产了许多新型的以钢材为基础的复合材料，例如搪瓷钢板，它是一种将无机玻璃质材料通过熔融凝于基体钢板上并与钢板牢固结合在一起的新型复合材料。此种复合材料既保证与钢板同样的性能，又能节省材料减轻自重。当然还有很多其他优越性能的复合材料。
此工程中钢板作为装饰材料给钢材在幕墙领域的应用、设计和制造施工提出了新的课题。例如怎样更好地保证结构焊接、组装质量以及如何更快速的安装，这些均需在今后的研究和生产实践中进一步解决。
参考文献
【1】 JGJ 102-2003《玻璃幕墙工程技术规范》
【2】 GB 13912-2002《金属覆盖层_钢铁制件热浸镀锌层技术要求及试验方法》
【3】 王从曾、刘会亭《材料性能学》 北京工业大学出版社
【4】 高文安、史天录《钢结构》 清华大学出版社
注：文章内所有公式及图表请用PDF形式查看。