前言

隨著國家經(jīng)濟發(fā)展、居民生活水平不斷提高，城市化進程也不斷加速，在此過程中，建筑行業(yè)飛速發(fā)展。尤其是近年來，國家為了兼顧建設與環(huán)保，并解決農(nóng)民工短缺和建筑質(zhì)量難以控制等問題，大力提倡發(fā)展裝配式建筑，鋼結(jié)構(gòu)由于其具有天然裝配式的屬性，也在各地裝配式建筑的營造中不斷增多。

相對于混凝土結(jié)構(gòu)，鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強、塑性韌性好、抗震性能優(yōu)越等優(yōu)勢，同時鋼結(jié)構(gòu)也存在一定的防火與防腐蝕的問題。尤其是防腐蝕問題，由于普通大眾經(jīng)常看到很多室外鋼結(jié)構(gòu)存在腐蝕甚至腐蝕嚴重等情況，都會對鋼結(jié)構(gòu)住宅在50年甚至更長年限內(nèi)的腐蝕問題心存疑慮。那么鋼結(jié)構(gòu)住宅的腐蝕問題真的如大家擔心的那樣存在問題嗎？

鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕設計要求

眾所周知，鋼結(jié)構(gòu)在潮濕的環(huán)境中很容易受到腐蝕，大氣中的氧和水分是造成民用建筑鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的重要因素，不僅如此，部分工業(yè)氣體如SO2、CO2、NO2等同樣也會引起鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕。建筑鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕要求不僅僅與它所處的環(huán)境條件有關(guān)，還與建筑材料的具體材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、使用要求、施工條件和維護管理條件有關(guān)，這些都是在防腐蝕設計與施工建造中應該考慮的因素。

通常來說，在防腐蝕設計中，首先根據(jù)建筑物的重要性、環(huán)境腐蝕條件、施工和維護條件等要求合理確定防腐蝕設計年限，然后再綜合考慮包括經(jīng)濟性在內(nèi)的各項因素，因地制宜，合理選擇防腐蝕方案。

值得注意的是，在重要的承重結(jié)構(gòu)構(gòu)件與維修困難的部位應加強防護，若其處于嚴重腐蝕的使用環(huán)境中，應采用耐候鋼或者外包混凝土等隔離措施。在《鋼結(jié)構(gòu)設計規(guī)范》中，對鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕設計有明確詳細的要求。近年來，針對各類建筑形式、不同的防腐方式和施工工藝，國家已頒布實施十余本相關(guān)規(guī)范標準，使鋼結(jié)構(gòu)的防腐設計、施工、驗收有據(jù)可依。

鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕方案

現(xiàn)有的鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕方案，大約分為以下幾類，可以在設計時單獨或組合使用：

耐候鋼

耐候鋼即大氣腐蝕鋼，是介于普通鋼材和不銹鋼之間的低合金鋼材系列，耐候鋼的耐候性為普通鋼材的2到8倍，涂裝性為普通鋼材的1.5~10倍。它具有良好的耐銹性能，主要用于鐵道、車輛、橋梁、塔架、等長期暴露在大氣中的結(jié)構(gòu)形式。在建筑結(jié)構(gòu)中，耐候鋼也有應用，但在住宅建筑中很少使用。下圖1為同濟大學中法中心，它的外墻與大坡屋頂采用的就是耐候鋼。圖2為芝加哥市政中心，它的巨型鋼柱采用的是考頓鋼，也是耐候鋼的一種。

▲同濟大學中法中心

▲芝加哥市政中心

陰極保護措施

陰極保護措施是用電化原理，在鋼結(jié)構(gòu)表面附加較活潑的金屬以取代鋼材的腐蝕，通常適用于水下或者地下結(jié)構(gòu)。

防腐蝕涂料&各種工藝形成的鋅、鋁等金屬保護層

就如大家看到的輸電塔也是鋼結(jié)構(gòu)的，但從來不銹蝕一樣，經(jīng)過熱浸鍍鋅處理的鋼結(jié)構(gòu)具有相當長的防腐蝕年限。長效防腐蝕年限的做法包括鍍鋅、噴鋁鋅、電泳等多種方式。

鋼結(jié)構(gòu)住宅防腐蝕使用年限

雖然鍍鋅、噴鋁鋅等方法可以起到長效防腐的作用，但因為造價較高等原因，很少在鋼結(jié)構(gòu)住宅中使用。一般來說，住宅所采用的鋼結(jié)構(gòu)基本上是采用油漆作為防腐蝕方法的。那么鋼結(jié)構(gòu)住宅是否如很多人所擔心的，使用十幾年需要重新涂油漆或再做防腐呢？

在《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》（JGJ/T251-2011）中，將大氣環(huán)境對建筑鋼結(jié)構(gòu)長期作用下的腐蝕性等級做了如下表格的劃分：

如圖，我們可以看出，即使是取弱腐蝕環(huán)境下的腐蝕速率最大值0.025mm/a,70年的總腐蝕厚度也就是1.75mm。而我們的鋼結(jié)構(gòu)住宅板材的壁厚一般在10mm以上，70年強度降低不超過20%。而如果是密閉空間，按照0.001mm每年的腐蝕速率，70年只有0.07mm，對結(jié)構(gòu)安全幾乎沒有影響。因此，做好表面處理、涂裝施工之后，鋼結(jié)構(gòu)的防腐足夠安全，在建筑生命周期內(nèi)，也無需再次涂刷油漆。也就是說對于我們所關(guān)注的鋼結(jié)構(gòu)住宅，防腐不是問題。

除此之外，在鋼結(jié)構(gòu)的住宅里，主體鋼結(jié)構(gòu)并不外露，不會與大氣、水分直接接觸而處于密閉空間，而且還會有油漆的保護，因此其腐蝕速度非常緩慢。就如我們鋼結(jié)構(gòu)中采用的管結(jié)構(gòu)，一般內(nèi)部由于無法涂裝油漆，都是對齊端部進行密封處理，從而保證內(nèi)部不被銹蝕。

下面來看一個案例

下圖3為2019年拍攝的中國援建的某國家體育館，該體育館于1986年竣工，已經(jīng)投入使用超過33年。該國家屬于熱帶季風氣候，由于其特殊的地理條件，冬季亞洲大陸寒冷空氣無法到達，來自印度洋的暖濕氣流暢通無阻，且雨量充沛，大部分地區(qū)的年降雨量達4000mm以上。從圖3不難看出，在這樣的大氣環(huán)境下30余年，該國家體育館的屋頂外露鋼架仍毫無銹蝕的痕跡，各節(jié)點仍保持良好的狀態(tài)，用事實證明鋼結(jié)構(gòu)通過合理的設計、選材、施工與精心的維護，可以達到長效防腐的目的。

▲某國家體育館（攝于2019年）

結(jié)語

鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕設計有完備的規(guī)程與標準，按照防腐蝕要求與年限的不同，可以合理選擇各種成熟的防腐方案，在施工時遵循相應的施工及驗收規(guī)定，并進行定期維護，鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕可以達到良好的效果，并滿足工程質(zhì)量與使用要求。

而對于住宅而言，由于鋼結(jié)構(gòu)并未暴露在大氣中，在70年或者更長時間內(nèi)，一般不需要進行維護而能保證其足夠的承載能力。

看來，大家擔心住宅建筑鋼結(jié)構(gòu)腐蝕的問題，似乎有些多余了！