[圖15]所示為世博主題館不銹鋼裝飾效果、幕墻節(jié)點,該幕墻系統(tǒng)通過上下插接和左右連接方式，1.5mm軋花并磨凸出肌理不銹鋼板通過結(jié)構(gòu)膠與鋁（詞條“鋁”由行業(yè)大百科提供）合金副框粘接，共同形成一個單元整體，不銹鋼板處于無應(yīng)力自然狀態(tài)，并通過小單元型材插接咬合結(jié)構(gòu)形成面板支撐體系，來保證不銹鋼面板的整體高平整度。中間鋁合金加強筋的作用依然只是對鋁合金副框進行補強，在正負風壓的反復(fù)施加過程中，加強筋是不直接參與面板堆風荷載的抵抗。
[圖16]是不銹鋼板平鎖扣式扣接安裝固定的早期典型案例，幕墻主框架采用豎向龍骨和橫向龍骨都為60*3mm的鍍鋅鋼管，上下0.7mm厚拉絲316不銹鋼板通過上下折邊咬合扣接在一起，不銹鋼面板整體依靠0.7mmV125鍍鋅壓型鋼板支撐，連接位置通過0.7mm厚鍍鋅鋼板找平，并形成順水結(jié)構(gòu)[4]。安裝簡易，人工成本和材料成本低，經(jīng)濟效益好。該幕墻表面平整度低，但是本工程合理的密封結(jié)構(gòu)體系，錯落有致的魚鱗效果及彎弧效果。也能為建筑師創(chuàng)造獨特的構(gòu)思提供空間，對一些特別建筑有其推廣價值。
[圖17]為平安金融中心工程T8系統(tǒng)橫剖節(jié)點，2mm厚布紋不銹鋼板，材質(zhì)為奧氏體SUS316不銹鋼，分格多為500*4500，面板通過自攻釘固定在鋁合金副框上，然后通過鋁合金副框又與單元豎框咬合組裝，共同形成不銹鋼單元系統(tǒng)。面板支撐體系計算按大變形理論進行分析考慮到風荷載（詞條“荷載”由行業(yè)大百科提供）對板面交變影響，橫向鋁合金方管加強筋只是對副框進行補強，與不銹鋼板之間保留3~5mm間隙，不發(fā)生直接接觸。整個不銹鋼面板向張拉膜一樣緊繃在鋁合金框組成的框架上。
因此在確立面板支撐體系之前，首先要對不銹鋼面板的強度和撓曲（詞條“撓曲”由行業(yè)大百科提供）進行計算。根據(jù)《不銹鋼棒（詞條“不銹鋼棒”由行業(yè)大百科提供）》GB/T1220-2007表6采用S31608,屈服強度標準值δ0.2，屈服強度為205Mpa;根據(jù)《玻璃幕墻工程技術(shù)規(guī)范》JGJ102-2003。5.2.4規(guī)定:不銹鋼的抗拉、抗壓強度設(shè)計值（詞條“強度設(shè)計值”由行業(yè)大百科提供）fs應(yīng)按其屈服強度標準值δ0.2除以1.15采用，其抗剪強度設(shè)計值可按其抗拉強度設(shè)計值的0.58倍采用。因此，不銹鋼板的抗彎強度設(shè)計值為205/1.15=178.3Mpa，抗剪強度設(shè)計值為178.3*0.58=103.4Mpa。且根據(jù)金屬面板的撓曲位移量不得超過跨距的1/90或者19mm，以較小值為依據(jù)，跨度取水平或者垂直支撐構(gòu)件中的跨度最小值。
[圖18]為平安金融中心T1系統(tǒng)不銹鋼三角柱系統(tǒng)，進行了兩種固定方式的理論計算和測試。一是通過實驗驗證計算不銹鋼板強度計算理論的正確性，二是對比加強筋在有結(jié)構(gòu)膠連接時與沒有結(jié)構(gòu)膠連接是否對不銹鋼板平整度情況有影響。從試驗觀察的結(jié)果來看，用結(jié)構(gòu)膠連接加強筋在正負荷載作用下，沒有明顯使不銹鋼板出現(xiàn)褶皺現(xiàn)象。但在荷載作用過程中，有結(jié)構(gòu)膠連接側(cè)起鼓波浪變形比較明顯，而不打膠一側(cè)不明顯，變形比較同步。因此考慮采用加強筋不打膠形式。
2.2.2 不銹鋼面板加工、組裝工藝的控制
為保證面板的平整度，有必要針對不銹鋼加工環(huán)節(jié)進行相應(yīng)技術(shù)標準的控制。不銹鋼面板整體加工流程，一般經(jīng)過開料-刨槽-折彎-組框-安裝這幾道工序，而每一道工序的加工和過程都要嚴格加以控制，避免面板的磕碰、劃傷，盡量減少面板的彎曲和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生。
A 材料的檢驗和驗收
為保證不銹鋼板原材料的質(zhì)量要求，可以按照國標GB/T3280-2007并結(jié)合美標ASTM A480/A480M和日本標準JIS G 4305的規(guī)范要求，作為不銹鋼板原材料最初出廠依據(jù)和參考。對面板的化學成分和力學性能、表面質(zhì)量等做全面的檢測和驗收。
B 面板磕碰、劃傷的控制：
在整個面板加工流程過程中，人、設(shè)備、物料等但凡與不銹鋼板可能發(fā)生接觸的幾個因素，都要加以保護和隔離。首先，車間加工無粉塵，工人加工需戴手套，設(shè)備做到清潔;人工操作需輕拿輕放，運輸過程中需捆扎牢固，避免晃動摩擦;板與板堆放、板與設(shè)備避免直接接觸，需用泡沫膜或隔離墊進行保護;運輸平臺或托架支撐表面要有柔性材料的保護，避免硬性接觸;不銹鋼板保護膜注意過程中的二次檢查和更換處理;刨槽過程中，及時清理金屬刨花，并注意冷卻液的污染;折彎過程中折角下面需墊硅橡膠板，避免板硬接觸;加工完成后，成型不銹鋼板擺放貨架上，下面墊木方，均勻布置且木方高度尺寸一致;在框架組裝過程中，零件和工具須有專門平臺進行放置，不得與面板接觸。在對面板進行敲擊時，需要加墊木方和使用橡膠錘，避免直接撞擊。
C 減少面板的彎曲和殘余應(yīng)力的產(chǎn)生：
不銹鋼力學強度高，韌性高，按行業(yè)標準其材料特性：抗拉、抗壓強度設(shè)計值ƒs2應(yīng)按其屈服強度標準值σ0.2除以系數(shù)1.15采用，其抗剪強度設(shè)計值ƒvs2可按其抗拉強度設(shè)計值的0.58倍采用，也可按表2采用。
[圖19]電動吸盤采用四組，吸盤間隔適中，吊運過程中，板下?lián)喜幻黠@，并且板的存放有專門平臺和襯墊;而[圖20]所示搬運方式造成板明顯彎曲，有殘余應(yīng)力產(chǎn)生，是加工過程中不允許的。
由于不銹鋼的黏附性和熔著性強，刨槽過程中，切屑容易黏附在刀具上，為了避免加工硬化和減少刀具前切屑的堆積，切屑奧氏體不銹鋼時，使用比碳鋼較大的進刀量以及較慢的切屑速度，一般進刀量控制在0.3mm以下，并逐漸減小至0.1mm。圖21所示在刨槽折彎應(yīng)力集中位置，為避免應(yīng)力集中形成爆邊開裂，特別在該位置開一直徑3mm左右圓孔，使殘余應(yīng)力得以釋放，折彎后保證了外觀平整效果。
在不銹鋼板與鋁合金副框組合過程中，也要注意對板間接應(yīng)力的施加造成板變形影響。[圖22]示意為了片面保證W和W1尺寸，造成了板平面的內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象。因此，在組框過程中，盡量保證對板應(yīng)力的零施加。在如圖所示加強筋的下料尺寸設(shè)計上，要考慮其長度L小于W1尺寸4mm，首先是為了保證從尺寸上留有間隙，加強筋在安裝時不會對兩側(cè)的鋁合金框造成頂壓的狀態(tài)。同時，加強筋兩端的連接角片也要進行順序安裝，先裝一端，在面板上確定位置后再安裝另一端。自攻釘?shù)墓潭ㄒ惨凑障雀笨蚝蠹訌娊畹捻樞颍康木褪且共讳P鋼板在松弛的狀態(tài)下實現(xiàn)無應(yīng)力組裝。
在不銹鋼板與鋁合金副框組合過程中，也要注意對板間接應(yīng)力的施加造成板變形影響。[圖22]示意為了片面保證W和W1尺寸，造成了板平面的內(nèi)凹和外凸現(xiàn)象。因此，在組框過程中，盡量保證對板應(yīng)力的零施加。在如圖所示加強筋的下料尺寸設(shè)計上，要考慮其長度L小于W1尺寸4mm，首先是為了保證從尺寸上留有間隙，加強筋在安裝時不會對兩側(cè)的鋁合金框造成頂壓的狀態(tài)。同時，加強筋兩端的連接角片也要進行順序安裝，先裝一端，在面板上確定位置后再安裝另一端。自攻釘?shù)墓潭ㄒ惨凑障雀笨蚝蠹訌娊畹捻樞颍康木褪且共讳P鋼板在松弛的狀態(tài)下實現(xiàn)無應(yīng)力組裝。
D 加工過程中的尺寸公差要求
不銹鋼板組合后整體平整度要求為：平整度要求在1.5m內(nèi)不得超過1.5mm或0.1%。折邊棱角直線度≤0.5mm/m，全長≤3mm。具體加工公差要求為：激光切割后長寬方向允許偏差為±1.5mm;刨槽深度誤差為±0.1mm，切邊與刨槽中心線需要重合度≤0.05mm，角度偏差為0-0.5度;
3 不銹鋼板表面處理（詞條“表面處理”由行業(yè)大百科提供）及維護保養(yǎng)
3.1 表面處理：
不銹鋼表面處理方式大致分為五類，分為軋制表面加工、機械表面加工、化學表面加工、網(wǎng)紋表面加工、彩色表面加工。形成的產(chǎn)品常有鏡面、拉絲、網(wǎng)紋、蝕刻、電解著色、涂層著色等。隨著不銹鋼用途的多樣化、高級化，并不斷向裝飾性和藝術(shù)性方向發(fā)展，不銹鋼彩色氧化（詞條“氧化”由行業(yè)大百科提供）由于具有較高的裝飾功能，因而得到日益廣泛的應(yīng)用。經(jīng)過前處理-絲網(wǎng)印刷-圖文蝕刻-除墨-后處理化學著色等工藝，不銹鋼著色不僅賦予不銹鋼制品各種顏色，增加產(chǎn)品的花色品種[圖23]，所得圖文清晰、立體感強、裝飾性能好[5]。而且還提高了產(chǎn)品耐磨性和耐腐蝕性。不銹鋼表面處理的多樣性為建筑外觀的亮麗和耐用提供了更多選擇。也為幕墻設(shè)計向高度更高、環(huán)境更復(fù)雜領(lǐng)域探索和發(fā)展提出了要求。
3.2不銹鋼板的維護保養(yǎng)：
雖然不銹鋼板耐腐蝕，但不等于說不銹鋼就不會腐蝕，如果不銹鋼板使用和維護不當，或者使用環(huán)境太惡劣，就會發(fā)生局部氧化腐蝕現(xiàn)象。不銹鋼的腐蝕主要有三種形式：化學腐蝕、電化學腐蝕、應(yīng)力腐蝕。由于不銹鋼表面鈍化膜之中耐腐蝕能力弱的部位，由于自激反應(yīng)而形成點蝕反應(yīng)，生成小孔，再加上有氯離子接近，形成很強的腐蝕性溶液，加速腐蝕反應(yīng)的速度。還有不銹鋼內(nèi)部的晶間腐蝕開裂，所有這些，對不銹鋼板表面的鈍化膜都發(fā)生破壞作用。因此對不銹鋼板表面必須進行定期的清潔保養(yǎng)，以保持其華麗的表面及延長使用壽命。
結(jié)論：
1. 不銹鋼板幕墻以其高強度、高剛度、高耐候、長壽命、低維護成本和建筑現(xiàn)代質(zhì)感，隨著其性價比的提升，在建筑外皮領(lǐng)域處于上升趨勢。
2. 三種不銹鋼板：單板、復(fù)合板和蜂窩板各具特色，為豐富立面提供選擇。蜂窩板要關(guān)注板內(nèi)部溫度應(yīng)力，對壽命和熱彎曲的影響;復(fù)合板要關(guān)注折變處強度薄弱環(huán)節(jié);單板要關(guān)注加強筋的加法及工藝;低層建筑可選擇“切板”構(gòu)造，因為面板處于無應(yīng)力狀態(tài)，能獲得很高的平整度。
2. 由于不銹鋼板(特別是單板)韌性強,通過采用合理的加工組裝及安裝工藝,消除不均殘余應(yīng)力是提高平整度的關(guān)鍵。例如，采用型材無應(yīng)力掛接體系、無應(yīng)力組裝、定位無應(yīng)力安裝工藝為提高平整度創(chuàng)造條件。
3. 由于不銹鋼材質(zhì)的耐腐蝕性、耐劃性和可循環(huán)使用，而恰恰為可持續(xù)的社會發(fā)展中發(fā)揮積極的作用：降低立面污染、提高材料使用壽命和降低更換率。
4. 不銹鋼的維護要注意表面鈍化膜的保護，使用過程中要盡量避免局部氧化腐蝕，需要有計劃的定期進行清潔保養(yǎng)。
種種有利因素預(yù)示著不銹鋼材料在未來的建筑幕墻使用上將大有作為，可以期待裝有平整度更高、更加亮麗的不銹鋼板幕墻建筑，屹立于城市建筑林中。
參考文獻：
[1]江來珠、 史國敏，寶鋼技術(shù)2009年增刊，“寶鋼不銹鋼板帶產(chǎn)品技術(shù)開發(fā)”
[2]孟根寶力高，趙立杰，“上海世博主題館外皮設(shè)計新理念、新工藝”，工程質(zhì)量，2011年02期
[3]吉沐園，周一屆，“薄不銹鋼板激光焊接變形分析及控制”，熱加工工藝，2010年9期
[4]周佩杰，“新型幕墻—平鎖扣式拉絲不銹鋼板幕墻”，門窗，2008年04期
[5]肖鑫、王文濤、龍有前、鐘萍，“不銹鋼圖文裝飾工藝”，表面技術(shù)，2001年第4期
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