不锈钢在建筑围护系统及结构中应用

不锈钢在建筑围护系统及结构中应用

不锈钢在建筑围护系统及结构中应用 内 容 耐久性建筑与不锈钢 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 建筑维护系统应用举例 不锈钢结构件用途 耐久性建筑要求 长寿命设计 节省材料 , 减少废物 避免服役过程中更换材料 回收和再利用率高 减少废物堆放 保护资源与环境 能源和水资源消耗最低化 有害物质排放最低化，减少对周围环境影响 储存和循环利用水资源 健康卫生的室内环境 低排放材料和自然光 耐久性建筑与不锈钢 高耐久性 优异的耐腐蚀性能，较高的强度，50-100年服役寿命 环境友好 100% 可回收, 无有害气体排放，屋面金属流失率低 经济节约 使用寿命长，安装简单、不需要维护，寿命周期成本低 不锈钢建筑材料 耐久性建筑与不锈钢 克莱斯勒大厦, 1930屋面材料: 304 不锈钢建材 — 高耐久性 材料 苛刻海洋气候 ** 苛刻海洋气候 * 海洋气候 ** 农村 * Type 316 0.0003 0.0001 0.00003 0.00003 Type 304 0.0004 0.0001 0.00008 0.00003 Type 430 0.002 0.0006 0.0004 0.00003 Al 3003 0.019 0.005 0.005 0.00028 Cu 0.025 0.04 0.009 0.00559 Zn 0.111 NA 0.023 0.0033 Cor-Ten 0.810 1.15 0.212 0.0229 软碳钢 2.190 0.846 0.371 0.0432 腐蚀速率 mm/yr, 来源：Catherine Houska 讲座 耐久性建筑与不锈钢材料 time (year) Cost Steel (hot-dip galvanized) Stainless Steel (colored) Stainless Steel 碳钢每5-10年需进行维护 涂层不锈钢每15-15年 进行维护 不锈钢每30-50年进行维护 Source: Pascal PAYET-GASPARD “ Stainless Steel & Sustainability ” Baosteel Conference2010 不锈钢建材 — 低 寿命周期成本 耐久性建筑与不锈钢材料 几乎 100% 再回收 无有毒气体排放 屋面金属流失率低 降低能耗和城市热岛效应 材料 屋面金属流失率, mg/m 2 镀锌板或锌板 2800-3000 铜 1300-2000 304 不锈钢 Cr: 0.3-0.4 Ni: 0.25-0.3 不锈钢建材 — 环 境 友 好 耐久性建筑与不锈钢材料 回收率 再利用率 碳钢 板带 25-35 ** 70 型钢 ≤ 95 ** 97 不锈钢 60 - 90** 92 锌板 23 ** 33 铜 电线 0 * >90 铝 带材 0 * 70 挤压件 Varies * 70 铸件 ≤ 100 * 70 建筑围护系统：屋面、幕墙 建筑结构：结构杆件 市政公共设施吊顶、内墙、扶手、门厅 家居厨卫内装饰 电梯门、轿厢 不锈钢建材用途 耐久性建筑与不锈钢材料 奥氏体 300 系列 (304, 316) 可冷作硬化 , 易于成形和弯曲 无磁性 铁素体 400 系列 （ 430 、 443 ， 445 ， 447) 有磁性 双相 奥氏体 / 铁素体 (2205) 更耐蚀 高强度 有磁性 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 金属 热膨胀 º C x 10 -6 热导率 (W/cm-C) 304/316 16.9 0.16 2205 13 0.23 碳钢 12 0.54 Alloy 400 13.9 0.26 铜 16.9 3.86 AA 3003 23.2 2.04 建筑用不锈钢材料 影响不锈钢腐蚀的因素 污染 酸雨 二氧化硫气体及颗粒 暴露于海边或除冰盐环境 天气条件 维护 设计规范 缝隙 表面 表面粗糙度和应用方法 存放、施工和清洁 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 不锈钢无需维护因素 : 盐 ( 氯化物 ), 二氧化硫 , 悬浮物 304 316 Photos courtesy of TMR Consulting 430 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 Select Type 316 污染 城区，中高度污染 低、中度工业 污染 沿海和除冰盐 低、中度暴露 选择 304 、 443 不锈钢 农村 / 郊区 低、中等程度污染 选择 316 、 445 不锈钢 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 工业污染 高二氧化硫浓度 高浓度悬浮颗粒 沿海和除冰盐 盐水溅射和浸泡 未清洗冲刷部位 除冰盐沉积 高耐蚀不锈钢应用场合 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 不锈钢表面粗糙度至关重要 R a 0.5 微米 腐蚀速率 香港会展中心 316 不锈钢扶手，粗糙表面受海水溅射 Photo courtesy of the Nickel Institute 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 获得均匀一致的外观 使用同一个供应商提供的同一个钢卷或同一批次的钢卷 标记轧制方向，并标注序号 按同一轧制方向进行安装 按顺序号逐张安装 不这样做的后果是出现色差 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 表面加工代号 描 述 No.2D 冷轧后，经退火酸洗，具有光滑表面，光泽度低。 No.2DR 冷轧后，经退火酸洗，再经毛面辊轻度冷轧，表面具有低光泽 No.2B 冷轧后，经退火酸洗，再经光辊轻度冷轧，表面具有适当光泽。 NO.4(320#) 冷轧退火酸洗后，研磨加工至 320 ＃ , 研磨条纹呈短线状。 HL(320#) 冷轧退火酸洗后，用 320 ＃粒度研磨抛光至连续纹路，研磨条纹呈直线状。 BA 冷轧光亮退火，获得高光泽度表面 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 不锈钢表面状态 No. 4 表面 发纹表面 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 研磨方法影响耐蚀性能 最佳耐蚀性 油磨 SiC 砂带 定期更换砂带 表面粗糙度小于 0.3 μ m 最差耐蚀性 氧化铝干磨 砂带未更换 表面粗糙度大 表面擦划伤 304 盐雾试验 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 No. 2D 表面 低反射率 , 均匀一致的灰色 屋面用 2D 表面采用毛化辊轧制 No. 2B 表面； 与 2D 相比，表面粗糙度更小，较高的光亮度 外观差异较大 光亮退火 (BA) BA 抛光 高表面光泽度 , 镜面 不明显的抛光条纹 微小划痕经过抛光可去除 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 和纹（振纹表面） 不锈钢刷 或非金属研磨片 原料 8K 或 BA 细小、杂乱纹路 标样 压花 轧制或模具压制 改善抗划痕性能和冲击性能 电化学着色： 与铝合金阳极氧化板类似，颜色可调 黄铜色、蓝色、金黄色、红色、紫色 、黑色、 绿色 建筑用不锈钢选材 , 设计和维护 ASEM 会展中心 ,1998 屋面材料 : 446 克莱斯勒大厦 , 1930 尖顶装饰材料 : 301 1930, 奥氏体不锈钢 1990, 铁素体不锈钢 崎玉县西武棒球体育场 屋面 : 445M2 更好的耐点腐蚀和耐大气腐蚀性能 建筑用不锈钢的发展历史 建筑维护系统应用举例 应用 领域 位置 国家 牌号 体育场馆 屋顶、幕墙 日本、韩国、中国 445M2 机场航站楼 屋顶、幕墙 日本、韩国 445M2、446M、447J1 会展中心 屋顶、幕墙 日本、韩国、中国 YUS220M、445M2、446M 其他建筑设施 屋顶、幕墙、护栏 澳大利亚、日本、韩国 445M2、YUS220M、445J2 建筑用铁素体不锈钢应用情况 建筑维护系统应用举例 不锈钢在体育场馆屋面的应用 崎玉县西武棒球体育场 Kosa Stadium 445M2 POS445 445M2 445M2 崎玉县超级体育场 崎玉县超级竞技场 POS445 446M 447 不锈钢在机场航站楼 屋面 的应用 左上：仁川国际机场， 446M, t=0.8 和 1.0mm 左下：关西国际机场 , 447J1, t=1.0mm 和 1.5mm 右上：襄阳国际机场， POS445, t=0.6mm 446M 不锈钢在体育场馆屋面的应用 崎玉县西武棒球体育场 Kosa Stadium 445M2 POS445 445M2 445M2 崎玉县超级体育场 崎玉县超级竞技场 POS445 446M 447 不锈钢在机场航站楼 屋面 的应用 左上：仁川国际机场， 446M, t=0.8 和 1.0mm 左下：关西国际机场 , 447J1, t=1.0mm 和 1.5mm 右上：襄阳国际机场， POS445, t=0.6mm 446M 左图： 421m /88 层 材料： 316 220 吨 表面压花 , 光亮退火 右图： No. 4 研磨品 上海金茂大夏 华盛顿机场屋面 建筑维护系统应用举例 DG Bank 总部大楼 Berlin, 2001304 ，外墙和结构件 设计师 : Gehry Partners 建筑维护系统应用举例 Bibliothèque François Mitterand 不锈钢网筛 建筑维护系统应用举例 Hunter Museum 门厅 304 幕墙和吊顶，混纹表面 柔和光散射，掩盖划痕 建筑维护系统应用举例 Hyatt CenterS. Wacker Dr.ChicagoPei Cobb Freed304 压花幕墙 British artist Keith Tyson’s art 建筑维护系统应用举例 New England 海洋馆 鱼鳞纹 304 钢板 建筑维护系统应用举例 Cesar Pelli & Assoc. 不锈钢 : 316 高度 : 88 层 1,483 英尺 (452 m) 平板 : 0.098 in., (2.5 mm), 压花表面 管状面板 : 0.118 in. (3.0 mm), No. 4 表面 Petronas Towers Kuala Lumpur, Malaysia 建筑维护系统应用举例 Peter B Lewis Building Case Western Reserve University, 克利夫兰 Gehry Partners 建筑维护系统应用举例 University of Texas, Natural Science & Engineering Research Building 304, 电化学着色 设计要求：寿命不低于 50 年 建筑维护系统应用举例 遮阳板 University of Chemistry, Physics, and Electrical Engineering (CPE), Lyon 在玻璃幕墙之外加不锈钢遮阳板显著降低室内温度 建筑维护系统应用举例 彩虹拱桥 不锈钢首次用于大型结构 设计师 : Eero Saarinen 竣工时间 : 1965 192 m (630 ft.) 高 外层 : 304, 6.3 mm 厚度 , No. 3 研磨表面 内层 : 碳钢 , 9.5 mm 厚度 建筑维护系统应用举例 美国空军纪念碑 US Air Force Memorial Pei Cobb Freed 结构 : Arup 316 钢板， 19 mm 厚 毛面 高度： 66 - 87 米 (218 to 284 feet) 不锈钢结构件用途 北京保利大厦 New Poly Plaza, Beijing Skidmore Owings & Merrill 不锈钢结构件用途 苹果立方 Apple Cube, Manhattan2205 双相钢构件 316 镜面板 不锈钢结构件用途 结 语 不锈钢是一种绿色、耐久性、低成本建筑材料； 高耐蚀性不锈钢在我国具有巨大地应用潜力的应用的重要驱动力； 急需制定 “ 建筑结构用不锈钢 ” 的国标、部标或行业标准