一种结构性薄壁冷弯构件的制作方法[0002]随着科学技术的发展，各种各样的现代建筑物展现在人们的面前，如玻璃墙体、金属体包装等。目前又有许多新型建筑物采用金属结构的屋面系统，尤其是钢结构的建筑，其屋面系统自然也采用金属结构的屋面系统。复合式金属屋面系统在各类工业、体育、娱乐、展览馆、零售超市等建筑物中应用越来越广泛。金属屋面系统需要用到金属屋面板和金属结构底板等结构性薄壁冷弯构件。另外，目前在各种建筑系统中也普遍使用金属墙面板，如外墙板、内墙隔板等。近年来，随着高层建筑的发展，建筑幕墙日益得到推广和应用。无论是玻璃幕墙还是金属幕墙，都需要采用支承构件，作为幕墙面板的连接支承和结构框架。目前在幕墙系统中普遍使用铝合金支承构件，另外，在金属幕墙中普遍使用铝合金幕墙板。上述金属屋面板、金属结构底板、金属墙面板、金属幕墙及其结构性的支承构件普遍属于结构性冷弯构件，本发明所称“薄壁”是指不大于12mm壁厚的上述构件。[0003]上述结构性冷弯构件作为金属建筑的结构性部件，其自身的强度有严格的要求，另外对其耐火性亦有严格规范，一旦发生火灾时，金属构件会与明火及高温空气接触导热，钢结构会随着温度的升高而强度急剧下降，屈服强度降低，弹性模量明显下降，进而会影响随后的温度变形和应力分布，最终影响建筑的结构稳定性，致使其不能达到设计使用年限，严重影响建筑的安全和使用寿命。铝型材本身不耐高温，因此防火性差，而且目前很多结构性普通碳钢冷弯构件也 没有进行防火处理，因此存在防火安全隐患，难以满足防火要求。为了达到耐火的要求，一般采用防火涂料涂层对构件加以防火保护，但是这种防火涂料外观难看，影响建筑的美观，而且维护性差；另外，上述结构性冷弯构件还需具备长期防腐蚀的性能，目前普遍在金属尤其是钢材的外表面涂漆以实现防腐耐侯要求，但是维护和施工都比较麻烦，或者采用镀锌板，但是其成本较高；即使进行防腐耐候处理，现有的构件也无法达到耐火要求。随着安全意识的提高，金属建筑安全的要求越来越高，同时具备防火和耐侯性能的结构性薄壁冷弯构件成为发展的方向。
[0004]本发明所要解决的技术问题是克服现有技术的不足，提供一种抗腐蚀性能好、耐候性能好、耐火性能好、安全性高、使用寿命长的结构性薄壁冷弯构件。[0005]本发明所采用的技术方案是:本发明的结构性薄壁冷弯构件的壁厚< 12mm，所述结构性薄壁冷弯构件采用耐火耐候钢制成。[0006]所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分:C0.08~0.12%，Si0.30~0.60 %, Mn0.50 ~1.50 %，S ≤ 0.03，Cr0.40 ~0.80 %，Mo0.25 ~1.05 %，Nb0.02 ~0.04%, P0.05 ~0.12%, Cu0.25 ~0.55%, Ni0.04 ~0.07%, V0.02 ~0.08%, N0.011 ~0.020%, Ti0.008~0.016%, Zr≤0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。[0007]优选地，所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分:C0.10%, Si0.45%,Mnl.00%, S0.03，Cr0.60%, Mo0.30%, Nb0.03%, P0.10%, Cu0.40%, Ni0.55%, V0.05%,N0.015%, Ti0.008%, Zr0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。[0008]所述结构性薄壁冷弯构件是屋面板或屋面系统内支承构件或檩条或固定座或连接件。
[0009]进一步，所述结构性薄壁冷弯构件是型钢扣合座，包括支撑立板、固定底板、连接侧板、于所述支撑立板和所述固定底板上冲压成型的加强筋，所述支撑立板的两侧分别各有一个与型钢件相适配的卡口，所述连接侧板与所述支撑立板相垂直固定连接，所述连接侧板上设有螺栓孔用于与型钢件的一个面通过螺栓相固定连接，所述支撑立板、所述固定底板及所述连接侧板为一体成型结构。
[0010]或者，所述结构性薄壁冷弯构件是结构底板，包括结构基础底板以及位于所述结构基础底板两侧的第一结合部、第二结合部，所述第一结合部与所述第二结合部相适配连接。
[0011]或者，所述结构性薄壁冷弯构件是墙面板，包括墙面底板以及位于所述墙面底板两侧的第一连接部、第二连接部，所述第一连接部与所述第二连接部相适配连接。
[0012]或者，所述结构性薄壁冷弯构件是幕墙挂板，包括正方形的底基板，所述底基板的两个相邻边设有第一挂边、另两个相邻边设有第二挂边，所述第一挂边与所述第二挂边分别折弯朝向所述底基板的两个不同底面，相邻的两个所述幕墙挂板之间通过所述第一挂边与所述第二挂边相适配挂接。
[0013]或者，所述结构性薄壁冷弯构件包括槽形构件、若干个固定件、若干个挂钩件、夕卜饰板，所述槽形构件的两个相对的侧边沿长度方向分别设有若干个开孔，所述固定件包括两个互相垂直的底板，各所述底板上均设有固定孔，所述挂钩件上设有连接孔、挂钩部，所述外饰板包括面板、内梁，所述内梁上设有挂接孔，所述固定件通过螺栓组件穿过其一个底板上的所述固定孔及所述槽形构件的所述开孔与所述槽形构件相固定连接，所述固定件通过膨胀螺栓穿过其另一个底板上的所述固定孔与墙体相固定连接，所述槽形构件的底板与墙体相贴合，所述挂钩件通过螺栓组件穿过所述连接孔及所述槽形构件的所述开孔与所述槽形构件相固定连接，所述外饰板通过所述挂接孔与所述挂钩件的所述挂钩部相挂扣连接。
[0014]位于所述槽形构件的两个相对的侧边上的若干个所述开孔两两相对同轴设置，若干个所述开孔沿所述槽形构件的两个相对的侧边的长度方向均布；所述固定件、所述挂钩件各自两两相对与所述槽形构件的两个相对的侧边相连接，所述固定件、所述挂钩件沿所述槽形构件的侧边错开设置；所述开孔、所述固定孔、所述连接孔为圆形孔或长圆形孔，所述挂接孔为狭长形孔；每个所述挂钩件上的连接孔有两个。
[0015]本发明的有益效果是:由于本发明的结构性薄壁冷弯构件的壁厚< 12_，所述结构性薄壁冷弯构件采用耐火耐候钢制造，耐火耐候钢均衡考虑了钢材的耐火性和耐候性，且使二者综合性能均达到要求，耐候性体现在大大减缓了氯离子的渗透速率，是冷弯构件的表面化学性质稳定，防止氧进入其内部，使其在寿命范围内始终保持稳定状态，大大延长了使用寿命，耐火性体现在通过构件本身材料的防火性能，使其在发生火灾的较长时间内，保持结构强度，从而使整个建筑仍能保证结构的稳定性，不产生垮塌，远比采用防火涂料和防火屏蔽要省工省料、增加有效使用面积、减少环境污染；采用耐火耐候钢制造结构性薄壁冷弯构件是以前没有过的，其不仅能够耐锈，使构件抗腐蚀延长使用寿命，而且可以在满足结构强度的情况下减薄使用，还可以裸露使用或简化涂装，从而节省维护费用和成本，可以与环境空气长期直接接触，不会影响使用的效果，可以原封不动地显示出钢材的色泽和款式，实现无防火包覆钢结构的需求，使得建筑的结构稳定性得以保证，满足设计使用年限的要求，尤其适合在沿海地区等湿度大、酸碱性高的地区使用，保证了建筑的安全和使用寿命；试验证明，在性能方面，采用本发明配方的试验用钢材600°C时的屈服强度可达350.0OMPa，达到室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足耐火性能要求；盐雾试验结果，对比钢年减薄速率为2.4908mm/a,而试验用钢仅为1.1239mm/a,其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上，满足耐候性能要求；故本发明抗腐蚀性能好、耐候性能好、耐火性能好、安全性高、使用寿命长。



[0016]图1是本发明实施例一的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0017]图2是本发明实施例二的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0018]图3是本发明实施例三的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0019]图4是本发明实施例四的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0020]图5是本发明实施例五的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0021]图6是本发明实施例六的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0022]图7是本发明实施例七的结构性薄壁冷弯构件的侧面结构示意图；
[0023]图8是本发明实施例八的结构性薄壁冷弯构件的正面结构示意图；
[0024]图9是本发明实施例九的断面装配结构示意图；
[0025]图10是图9所示I处局部放大结构示意图；
[0026]图11是发明实施例九的外饰板的立体结构示意图；
[0027]图12是发明实施例九的外饰板的背面结构示意图；
[0028]图13是发明实施例九的装配连接的立体结构示意图；
[0029]图14是发明实施例十的立体结构示意图。

[0030]本发明的结构性薄壁冷弯构件的壁厚< 12mm，所述结构性薄壁冷弯构件采用耐火耐候钢制成。所述耐火耐候钢包括以下重量百分比的化学成分:C0.08~0.12%, Si0.30~0.60 %, Mn0.50 ~1.50 %，S ≤ 0.03，Cr0.40 ~0.80 %，Mo0.25 ~1.05 %，Nb0.02 ~0.04%, P0.05 ~0.12%, Cu0.25 ~0.55%, Ni0.04 ~0.07%, V0.02 ~0.08%, N0.011 ~0.020%, Ti0.008~0.016%, Zr ( 0.02%，其余为Fe和不可避免的杂质。该钢属低合金钢，各主要元素的目标含量如下:C0.10%, Si0.45%, Mnl.00%, S0.03%, Cr0.60%,Mo0.30 %, Nb0.03 %, P0.10 %, Cu0.40 %, Ni0.55 %, V0.05%, N0.015 %, Ti0.008 %,Zr0.02%o
[0031]本发明的结构性薄壁冷弯构件可以是屋面板及其内支承构件、结构底板、墙面板、幕墙挂板及幕墙系统构件等，以下通过实施例举例说明。[0032]实施例一：
[0033]如图1所示，本实施例的结构性薄壁冷弯构件是一种屋面板，所述屋面板的外形 结构包括屋面底板11以及位于所述屋面底板11两侧的两个侧立肋12、13，两个所述侧立肋 12,13均呈“ r ”形，密封效果好，相邻的两个所述金属围护板之间通过两个所述侧立肋12、 13相适配搭接。
[0034]实施例二 ：
[0035]如图2所示，本实施例与实施例一的区别之处在于：两个所述侧立肋12、13的形 状，使得相邻的两个所述金属围护板之间通过两个所述侧立肋12、13相适配扣合连接，扣 合密实，连接更稳固；另外，本实施例中，所述屋面底板11上设有三条压型加强筋15，以增 强结构强度和抗变形能力。
[0036]本实施例的其余特征同实施例一
[0037]实施例三：
[0038]如图3所示，本实施例与实施例二的区别之处在于：两个所述侧立肋12、13的形 状，使得相邻的两个所述金属围护板之间通过两个所述侧立肋12、13相适配扣合连接，连 接牢固，安装简便，且连接处不易松脱，两个相邻的所述屋面板之间不会渗入或者倒灌进雨 水，防水性能佳；另外，本实施例中，所述屋面底板11的两端向上有个阶梯，抗变形能力强。
[0039]本实施例的其余特征同实施例二。
[0040]实施例四：
[0041]如图4所示，本实施例与实施例一的区别之处在于：本实施例在所述屋面底板11 的中部设有三个型肋16，两个所述侧立肋12、13连接后的形状与所述型肋16的形状一致， 使得整个屋面的造型一致，美观度好，而且结构强度和抗变形能力高。
[0042]本实施例的其余特征同实施例一。。
[0043]实施例五：
[0044]如图5所示，本实施例的结构性薄壁冷弯构件是一种结构底板，所述结构底板的 外形结构包括结构基础底板31以及位于所述结构基础底板31两侧的第一结合部32、第二 结合部33，所述第一结合部32、所述第二结合部33均呈“ r ”形，，相邻的两个所述金属围 护板之间通过所述第一结合部32与所述第二结合部33相适配连接，所述结构基础底板31 上设有两条压型加强筋34，以增强结构强度和抗变形能力。
[0045]实施例六：
[0046]如图6所示，本实施例与实施例五的区别之处在于：本实施例中所述结构基础底 板31包括两个较大的凸起，所述凸起的中间是一小段连接部，所述第一结合部32、所述第 二结合部33搭接后与所述连接部形状一致，本实施例主要依靠两个较大的凸起起到承重 作用，承重能力强。
[0047]本实施例的其余特征同实施例五。
[0048]实施例七：
[0049]如图7所示，本实施例的结构性薄壁冷弯构件是一种墙面板，所述墙面板的外形 结构包括呈凹凸阶梯状的墙面底板21以及位于所述墙面底板21两侧的第一连接部22、第 二连接部23，相邻的两个所述墙面板之间通过所述第一连接部22与所述第二连接部23相 适配扣合连接。[0050]实施例八:
[0051]如图8所示，本实施例的结构性薄壁冷弯构件是一种幕墙挂板，所述幕墙挂板的外形结构包括正方形的底基板24，所述底基板24的两个相邻边设有第一挂边25、另两个相邻边设有第二挂边26，所述第一挂边25与所述第二挂边26分别折弯朝向所述底基板24的两个不同底面，相邻的两个所述围护板之间通过所述第一挂边25与所述第二挂边26相适配挂接。
[0052]实施例九:
[0053]如图9?图13所示，本实施例的结构性薄壁冷弯构件构成一种金属幕墙系统，所述结构性薄壁冷弯构件包括槽形构件61、若干个固定件62、若干个挂钩件63、外饰板64，所述槽形构件61的两个相对的侧边沿长度方向分别设有若干个开孔611，若干个所述开孔611沿所述槽形构件61的两个相对的侧边的长度方向均布，即所述槽形构件61的两个侧边形成两排开孔，位于所述槽形构件61的两个相对的侧边上的若干个所述开孔611两两相对同轴设置，即沿长度方向轴线互相对称，所述固定件62包括两个互相垂直的底板，各所述底板上均设有固定孔621，所述挂钩件63上设有连接孔631、挂钩部632，每个所述挂钩件63上的连接孔631有两个，以便稳固，所述外饰板64包括面板641、内梁642，所述内梁642上设有挂接孔643，所述固定件62通过螺栓组件65穿过其一个底板上的所述固定孔621及所述槽形构件61的所述开孔611与所述槽形构件61相固定连接，所述固定件62通过膨胀螺栓66穿过其另一个底板上的所述固定孔621与墙体69相固定连接，所述槽形构件61的底板与墙体69相贴合，所述挂钩件63通过螺栓组件65穿过所述连接孔631及所述槽形构件61的所述开孔611与所述槽形构件61相固定连接，所述固定件62、所述挂钩件63各自两两相对与所述槽形构件I的两个相对的侧边相连接，即成对设置所述固定件62及成对设置所述挂钩件63，且所述固定件62、所述挂钩件63沿所述槽形构件61的侧边错开设置，即所述固定件62、所述挂钩件63不共用同一个所述开孔611，连接更稳固，所述外饰板64通过所述挂接孔643与所述挂钩件63的所述挂钩部632相挂扣连接，所述开孔611为长圆形孔，所述固定孔621、所述连接孔631为圆形孔，便于安装连接并留有调整余量，当然也可以互换形状，所述挂接孔643为狭长形孔，便于挂接。
[0054]本实施例通过挂接的方式将所述外饰板64直接挂扣接于与所述槽形构件61相固定连接的所述挂钩件63上，安装快捷简便，所述固定件62、所述挂钩件63均通过述槽形构件61的所述开孔611进行连接，通用性好，便于连接，所述槽形构件61的底板与墙体相贴合，有效节省所述外饰板64与墙体69之间占用的空间。
[0055]实施例十:
[0056]如图14所示，本实施例的结构性薄壁冷弯构件是一种用于钢结构建筑副檩条系统的固定连接件——型钢扣合座，包括支撑立板70、固定底板71、连接侧板77、于所述支撑立板70和所述固定底板71上冲压成型的加强筋72，所述支撑立板70的两侧分别各有一个与型钢件相适配的卡口 75、76，所述连接侧板77与所述支撑立板70相垂直固定连接，所述连接侧板77上设有螺栓孔78用于与型钢件的一个面通过螺栓相固定连接，所述支撑立板70、所述固定底板71及所述连接侧板77为一体成型结构，经下料、冲压后折弯成型。安装时，以一定间距将本实施例的所述固定底板71与屋面底板通过自攻螺钉相固定连接，再将作为横梁的型钢件的一侧卡住所述卡口 75，然后旋转型钢件，使其另一侧卡住另一个所述卡口 76，从而使型钢件连接在型钢扣合座上，然后再在型钢件与所述连接侧板77的对应处通过螺栓紧固件固定，将型钢件牢固连接在型钢扣合座上。
[0057]以上实施例中的冷弯构件仅是为了说明之用，不是对本发明保护范围的限制。其他冷弯构件如连接金属外墙系统的支承构件及固定连接件、金属屋面系统内支承构件或檩条或固定座或连接件等各种冷弯构件均应属于本发明的保护范围。
[0058]经对本发明的耐火耐候钢性能的测试，无论是常温力学性能，还是在600°C的高温下的力学性能都得到了有效的改善。整体趋势是，软化处理后试验用钢的强度降低，塑性提高。随着温度的升高，屈服强度下降，由18°C时的484.20MPa降到600°C时的350.0OMPa,屈服强度下降134.20MPa，下降率27.7%。软化后的试验用钢在600°C高温下的屈服强度为室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3。同时，抗拉强度在高温下也呈下降趋势，并且抗拉强度的下降趋势大于屈服强度的下降趋势。经过正火后回火软化处理后的耐火耐候试验钢的室温性能均优于普通建筑用钢，在提高强度到500MPa级时，延伸率仍然高达24%以上。而且具有良好的高温性能，600°C时的屈服强度仅为室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足建筑用耐火钢的要求，而普通建筑用钢在600°C时的屈服强度远远小于室温屈服强度的2/3，无法确保建筑物的承载安全。另外，对本发明的耐火耐候钢的耐蚀性能进行盐雾腐蚀实验表明，随着腐蚀时间的延长，试验用钢的失重速率的增加趋势一直要低于普碳钢，腐蚀失重的顺序为试验用钢〈对比钢，这说明耐火耐候钢的耐蚀性较普通建筑用钢要好，对比钢的年减薄速率为2.4908mm/a，而试验用钢的年减薄速率仅为1.1239mm/a，其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上。综上所述，通过对本发明的耐火耐候钢进行成分设计，确定了试验用钢成分特点，得到了满足性能的耐火耐候钢试验钢材。并对其工艺性能、软化处理和耐火耐候性能进行了研究和测试。
[0059]从测试及分析中可得出如下结论。在性能方面，试验用钢常温屈服强度484.20MPa、抗拉强度573.59MPa、断后延伸率24.44%，600°C时屈服强度350.00ΜΡ，仅为室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足耐火性能要求；盐雾试验结果，对比钢年减薄速率为2.4908mm/a,而试验用钢仅为1.1239mm/a,其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上，满足耐候性能要求。与其他同类钢材相比，本发明的高性能结构性组合楼板的常温力学性能更好，强度塑性较高，耐候性能优越。
[0060]本发明的耐火耐候钢的成分中，提高耐火性能的元素有Cr、Mo、Nb，提高耐候性能的元素有Cu、P、N1、Cr，微合金强化元素有T1、V、Nb等。另外，Zr可根据耐蚀性的要求适量添加或不添加。
[0061]本发明的结构性薄壁冷弯构件采用耐火耐候钢制造，耐火耐候钢均衡考虑了钢材的耐火性和耐候性，且使二者综合性能均达到要求，耐候性体现在大大减缓了氯离子的渗透速率，是冷弯构件的表面化学性质稳定，防止氧进入其内部，使其在寿命范围内始终保持稳定状态，大大延长了使用寿命，耐火性体现在通过构件本身材料的防火性能，使其在发生火灾的较长时间内，保持结构强度，从而使整个建筑仍能保证结构的稳定性，不产生垮塌，远比采用防火涂料和防火屏蔽要省工省料、增加有效使用面积、减少环境污染；采用耐火耐候钢制造结构性薄壁冷弯构件是以前没有过的，其不仅能够耐锈，使构件抗腐蚀延长使用寿命，而且可以在满足结构强度的情况下减薄使用，还可以裸露使用或简化涂装，从而节省维护费用和成本，可以与环境空气长期直接接触，不会影响使用的效果，可以原封不动地显示出钢材的色泽和款式，实现无防火包覆钢结构的需求，使得建筑的结构稳定性得以保证，满足设计使用年限的要求，尤其适合在沿海地区等湿度大、酸碱性高的地区使用，保证了建筑的安全和使用寿命；试验证明，在性能方面，采用本发明配方的试验用钢材600°C时的屈服强度可达350.0OMPa，达到室温屈服强度的72.3%，超过了室温屈服强度的2/3，满足耐火性能要求；盐雾试验结果，对比钢年减薄速率为2.4908mm/a,而试验用钢仅为1.1239mm/a,其耐腐蚀性能已经达到对比钢的2倍以上，满足耐候性能要求；因此本发明抗腐蚀性能好、耐候性能好、耐火性能好、安全性高、使用寿命长。
[0062]本发明可广泛应用于金属建筑领域。