引言：建筑幕墙和屋面用不锈钢凭借其优异的耐腐蚀性、稳定的力学性能及独特的美学质感，在恰当的选材选型与规范维护下，使用寿命可长达30年以上。不锈钢以极低的腐蚀速率大幅降低了维护成本与更换频率，即便是服役结束后，仍能通过废料回收技术实现循环利用。目前，全球不锈钢回收利用率已达到85%以上，这显著减少了矿物资源消耗与CO2排放。
1 不锈钢的优势
（1）防腐抗蚀
建筑幕墙和屋面的使用寿命与材料的耐腐蚀性能直接相关。腐蚀可能引发外观破损或结构失效，导致材料提前更换，并增加建筑全生命周期的环境负荷（腐蚀损耗的物料需通过新生产补充，进而加剧能源消耗与排放）。因此，准确选材与结构设计至关重要。在高污染、含盐分及酸雨等严苛条件的环境下，多数传统建筑材料会恶化并加速腐蚀。例如，铜、铝在盐雾等污染环境中的腐蚀速率是不锈钢的10-100倍。当不锈钢被正确选择和定期保养时，它可以保持数十年的美观，甚至长达数百年。
（2）循环再生
另一个关键的考量是腐蚀对环境影响。建筑材料若因腐蚀产生大量金属流失，不仅会污染环境，还需消耗原生资源替换。而不锈钢在服役周期内金属损耗量极低，可最大限度降低腐蚀相关的负面环境影响。
一方面，凭借现代成熟的废不锈钢回收/再生技术（不锈钢的回收率超85%），能有效规避环境污染的问题，实现材料高效循环再利用；另一方面，工程师可以通过优化选材和构造提升报废回收率。例如，复合面板因混合异种金属，会因材料难以分离而限制回收；单层不锈钢面板则不存在这样的难题，更利于后期高效回收和再利用。
（3）节能降耗
研究发现，不锈钢幕墙和屋面可以有效减少建筑物的能量需求和城市热岛效应。未经涂层处理的不锈钢成品能够满足斜面屋面太阳反射指数降低（SRI）热岛效应的要求，该要求是由美国绿色建筑理事会制定的能源和环境设计领先方案提出的（热岛效应屋面要求SRI≥29，斜面＞2:12）。
比如，现今流行的专有牌号低反射无涂层不锈钢产品的SRI值在中度风力时是39~45，在更高风力时是55~61，奥氏体（如304和316）以及经济型双相不锈钢均适用。抛光的成品如符合美标 ASTM A480的No.4表面要求，其SRI值在中度风力时可达60。另外，用在铝和镀锌钢材的相同高散射性和SRI值的专用涂层也可同样用于不锈钢。只要金属表面光滑，不同金属涂层的SRI值没有明显区别。因此，带有专用高SRI值涂层的不锈钢也可以满足LEED的斜屋面的要求（比如SRI＞78）。使用涂层不锈钢相对于其他金属的主要好处是基底层的抗腐蚀能力显著提高。也就是说，不锈钢的性能与其他无涂层的金属相似，而且实质上比有些普通的屋面制品要好（参见表1）。
表1 太阳反射和屋面热性能
此外，不锈钢的低腐蚀率有助于保存SRI值经久不变（要定期清理积聚的灰尘）。由于这些数值随着不锈钢表面类型和合金种类有所变化，应要求生产商提供产品的特定规格数据。对于所有的未经涂层处理的金属制品，SRI数值按照低、中、高风力强度级别加以区分。
尽管使用不锈钢的前期费用较高，但是为了让建筑工程实现可持续应用的目标，寿命周期成本应放在首位。在工业污染及/或含盐的恶劣环境中，涂层的寿命会更短，而镀锌钢要依赖长时间严格的涂料维护。比如，在德克萨斯州沿海地区严重工业污染的环境中，一个经涂层处理的镀锌钢板屋面在3年后发生穿孔（现已换成不锈钢）。因此，场地条件、建筑物设计寿命和适当的维护应该是选择材料时的主要因素。
图1：a）福冈不锈钢建筑；b）波士顿不锈钢学术建筑
（4）环境友好
不锈钢在很多方面减少了对于环境的不利影响。无涂层的不锈钢板不产生任何排放物，如用于屋面、外墙和遮阳幕，能使建筑的能耗最低。不锈钢清洁工作既不会对环境造成危害也不需要危险的化学物质，如人们对旧时建造的克莱斯勒大厦和帝国大厦，使用温和的洗洁剂、水以及环境中性的细研磨粉末，使其恢复了原貌。
大量研究对从多种屋面材料流下的降雨径流是否有毒进行了检验。瑞典的一项研究将不锈钢与其他金属屋面材料进行了对比。研究发现，不锈钢中的镍、铬径流释出率极低，在很多样本中低于可检测极限，所有样本均在典型饮用水浓度限制范围内。径流中锌和铜的释出水平要高很多，而很多说明书没有提到，锌是潜在的生物灭杀剂（参见表2）。
表2 瑞典金属屋面径流研究
（5）性价比高
不锈钢虽然属于较新的建筑材料，却以卓越性价比重塑行业认知。其服役周期长达40-80年，期间外观与结构性能稳定。对比传统材料的频繁翻新投入，不锈钢凭借超长寿命与低维护特性，全生命周期成本优势显著，成为兼具经济性与耐久性的优选。
图2 不同样式的不锈钢外墙
2 不锈钢型号的选择
欧洲、澳大利亚和日本的建筑设计规范都对不锈钢牌号进行了规定，在美标ASTM中也做出了相应规定。在建筑物中运用最为普遍的不锈钢是：1) 304/304L（UNS S30400/S30403，EN1.4301/1.4307，SUS304）；2) 316/316L（UNS S31600/S31603，EN1.4401/1.4404，SUS316）；3) 2205（UNS S32205/S31803，EN 1.4462，SUS 329J3L）。
304和316型不锈钢能提供良好的强度等级，易于成型及与建筑制品焊接。304适用于大多数室内用途和轻度城市污染的温和室外环境用途，而316在中低级沿海和除冰盐暴露的环境或在中度工业或高度城市污染级别的环境中使用最为广泛。304也可以在除冰盐或沿海海盐暴露的环境中使用，但要选择光滑的表面并进行定期的清理，以除去难看的表面锈蚀。在一些腐蚀性很强的沿海地区，当表面锈蚀令人无法接受时，需要使用比316更具有抗腐蚀性的双相不锈钢，如广泛使用的双相不锈钢2205。
但在情况最为严重的地区，就算2205也不能保证不生锈，除非定期清洁。否则为需要满足美观要求，就要选用一种耐腐蚀性能更好的不锈钢。
研究表明，更光滑的金属表面（如Ra ≤12微米）形成的腐蚀性沉淀物（如盐和污染物）更少。这种表面状态提高了抗腐蚀效果，并减少了生锈的可能性。另外，对腐蚀性沉淀物的日常清理也可以帮助避免表面生锈。在充满盐分的环境里，适于采用TIG焊或质量好的建筑密封剂来密封304和316型的机械接口，这对于防止缝隙腐蚀是十分重要的。
3 总结论
不锈钢是打造环境友好、舒适美观且低能耗建筑的理想材料。对于追求低维护、长寿命的建筑项目，其兼具成本效益与绿色环保优势。另外，在需避免污染或回用径流水的脆弱生态系统中，不锈钢也能体现其核心价值。但需注意，所有建筑部件的性能均取决于材料与表面类型的合理选择及设计的科学性。
编译自《Architecure, Building & Construction of IMOA*》2012.11
