在幕墻工程中,不同厚度的鍍鋅角鋼因其力學性能(強度、剛度)和成本差異,適用場景和功能存在明顯區別。以下從規格分類、受力特點、應用場景及設計要點等方面詳細解析:
一、鍍鋅角鋼的規格分類與厚度范圍
鍍鋅角鋼的規格以邊長(如 50×50)和厚度(如 3mm、4mm、5mm)表示,常見規格及厚度如下(基于 GB/T 706-2016):
二、不同厚度鍍鋅角鋼的力學性能差異1. 強度與剛度厚度越大
:截面積和慣性矩越大,抵抗彎曲變形(剛度)和承載能力(強度)越強。
例:50×50×5mm 角鋼的抗彎強度比 50×50×3mm 高約 60%,更適合跨度較大或荷載較高的場景。
厚度越小
:截面慣性矩低,易發生撓曲變形,僅適用于輕荷載或非受力構件。
2. 穩定性
厚度較薄的角鋼(如 3mm)在受壓時易發生局部屈曲(如翼緣或腹板鼓曲),需限制其長細比或增加支撐點。
厚壁角鋼(如 8mm 以上)穩定性更好,適合作為獨立承重構件(如立柱、主桁架桿件)。
三、不同厚度鍍鋅角鋼在幕墻中的具體應用1. 薄型鍍鋅角鋼(厚度 3~4mm)
規格示例:40×40×3mm、50×50×3mm、63×63×5mm(部分薄壁規格)。應用場景:
次龍骨或輔助支撐
:
用于室內幕墻(如辦公室、商場的石材或金屬面板幕墻),作為橫框或豎框的次級支撐,分擔主龍骨荷載。
例:在 50×50×5mm 主龍骨之間,采用 40×40×3mm 角鋼作為橫撐,間距≤1.5m,用于固定面板。
輕型配件或連接件
:
制作幕墻防雷連接件(如與主體結構避雷帶焊接的支架),或檢修馬道支架(荷載較低)。
用于小型幕墻的邊框加固(如窗臺、窗間墻的角鋼包邊)。設計要點:
需控制跨度(通?!?.2m),避免因剛度不足導致面板變形。
焊接時需注意熱變形,薄鋼板易燒穿,需采用小電流焊接。
2. 中型鍍鋅角鋼(厚度 5~6mm)
規格示例:50×50×5mm、63×63×6mm、75×75×6mm。應用場景:
主龍骨體系
:
用于低層或多層建筑的石材幕墻、金屬幕墻,作為豎框(立柱)或橫框(橫梁),直接承載面板重量和風荷載。
例:3 層建筑的石材幕墻,采用 63×63×6mm 角鋼作為豎框,間距 1.2~1.5m,通過預埋件與主體結構連接。
桁架或網架桿件
:
小型鋼結構幕墻支撐體系(如跨度≤8m 的雨棚桁架),采用 50×50×5mm 角鋼作為弦桿或腹桿。
重型連接件
:
制作幕墻與主體結構的連接支座(如焊接在預埋件上的角鋼牛腿),傳遞水平和垂直荷載。設計要點:
需驗算長細比(受壓構件長細比≤150,受拉構件≤350),避免失穩。
鍍鋅層厚度需≥85μm(室外),焊接后需對焊縫進行二次防腐(如涂富鋅漆)。
3. 厚型鍍鋅角鋼(厚度 8~10mm)
規格示例:80×80×8mm、100×100×10mm、125×125×10mm(非標加大規格)。應用場景:
超高層建筑或大跨度幕墻的主承重結構
:
作為巨型龍骨(如高度>100m 的幕墻豎框),需配合鋁合金型材或不銹鋼件使用,增強整體剛度。
例:大型會展中心的金屬幕墻,采用 100×100×10mm 角鋼作為主桁架的弦桿,跨度可達 12m。
地震頻發區域的加強構件
:
在高烈度設防地區(如抗震設防烈度≥7 度),用于幕墻與主體結構的防屈曲支撐或抗震連接件,提高結構延性。
重載幕墻系統
:
如雙層幕墻的外層支撐結構(需承載通風百葉、遮陽板等附加荷載),或石材蜂窩板幕墻的龍骨(面板重量大)。設計要點:
需通過有限元分析驗算復雜受力狀態(如拉彎、壓彎組合)。
優先采用螺栓連接代替焊接(減少焊接應力),并設置伸縮縫適應熱脹冷縮。
四、厚度選擇的核心原則1. 荷載匹配面板重量
:石材(25kg/m2)>陶瓷板(20kg/m2)>鋁單板(8kg/m2),重量越大需選用越厚的角鋼。
風荷載
:沿海地區(基本風壓≥0.8kPa)或高層建筑,需增加角鋼厚度以提高抗風剛度。
2. 經濟性平衡
厚壁角鋼成本高(如 100×100×10mm 角鋼價格約為 50×50×5mm 的 3 倍),需避免 “過度設計”。
例:普通室內幕墻可采用 3~4mm 薄壁角鋼,室外承重結構優先采用 5~6mm 中型規格。
3. 防腐與耐久性
厚度≥5mm 的角鋼更適合室外暴露環境(鍍鋅層厚度要求更高),薄角鋼若用于室外需加強涂層防護(如氟碳漆)。
五、典型錯誤與規避措施
總結
鍍鋅角鋼的厚度選擇是幕墻結構設計的關鍵環節,需結合荷載大小、建筑高度、環境條件及成本綜合考量。薄型角鋼適用于輕荷載或室內場景,中型角鋼是常規幕墻的主力材料,厚型角鋼則用于高要求的重載或復雜結構。合理選擇厚度既能保證安全,又能優化成本,同時需注意防腐處理和連接工藝的匹配性。