輕型鋼結(jié)構(gòu)住宅是一種新的建筑體系，涉及的材料是新型建筑材料，設(shè)計(jì)方法是建筑、結(jié)構(gòu)、設(shè)備與裝修一體化。小編總結(jié)了我國(guó)輕鋼住宅結(jié)構(gòu)體系的發(fā)展現(xiàn)狀，對(duì)輕鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)要點(diǎn)進(jìn)行綜述。

    近年來(lái)，鋼結(jié)構(gòu)在高層建筑和大跨度高聳結(jié)構(gòu)方面應(yīng)用廣泛，在非居住建筑領(lǐng)域取得很大進(jìn)展。隨著國(guó)家經(jīng)濟(jì)實(shí)力的增強(qiáng)和住宅產(chǎn)業(yè)化、商品化的要求，鋼結(jié)構(gòu)將成為建筑中最適合創(chuàng)新的住宅結(jié)構(gòu)體系。鋼結(jié)構(gòu)住宅的設(shè)計(jì)中，耐久性是一個(gè)不容忽視的關(guān)鍵問(wèn)題。其中，耐腐蝕性差，耐火差又是影響鋼結(jié)構(gòu)耐久性的重要因素。

    防 腐 設(shè) 計(jì)

    鋼結(jié)構(gòu)住宅由于長(zhǎng)期處在大氣環(huán)境中易被腐蝕，而生銹腐蝕將會(huì)引起鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件截面減小，承載力下降，尤其是腐蝕產(chǎn)生的“銹坑”將使鋼結(jié)構(gòu)的脆性破壞的可能性增大，從而影響了結(jié)構(gòu)的安全性。因此，應(yīng)對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅采取有效的防腐保護(hù)措施。住宅建筑的設(shè)計(jì)使用年限一般在 50 年以上， 而鋼結(jié)構(gòu)住宅的一次防腐年限應(yīng)與住宅的設(shè)計(jì)使用年限相當(dāng)，這是鋼結(jié)構(gòu)住宅面臨的一大亟須解決的問(wèn)題。因而，探索適合鋼結(jié)構(gòu)住宅并能保證長(zhǎng)效防腐的經(jīng)濟(jì)有效的手段是目前的當(dāng)務(wù)之急。

    （1）鋼結(jié)構(gòu)住宅所處的環(huán)境特點(diǎn)

    鋼結(jié)構(gòu)住宅所面臨外界腐蝕主要表現(xiàn)在大氣環(huán)境下的腐蝕。根據(jù)地域大氣中所含污染物成分和量的不同，大氣主要分為鄉(xiāng)村大氣、城市大氣、工業(yè)大氣、海洋大氣四類。此外隨著鋼結(jié)構(gòu) 住宅所處的地理位置、氣候條件的不同，其腐蝕狀況存在明顯差別。鋼結(jié)構(gòu)住宅結(jié)構(gòu)本身存在的易于引發(fā)腐蝕的環(huán)境條 件。比如鋼結(jié)構(gòu)住宅的衛(wèi)生間、廚房等局部空間，由于濕度較大，如果通風(fēng)不良，潮濕空氣易在表面上形成水珠，如果 再黏上一些腐蝕性微粒等污染物，水分更易聚集成為電解質(zhì)，導(dǎo)致衛(wèi)生間、廚房等局部空間的鋼構(gòu)件更易于遭到腐蝕。因 而，這種局部腐蝕環(huán)境相對(duì)其他部分腐蝕性等級(jí)要高。同樣，鋼結(jié)構(gòu)住宅直接暴露在室外大氣的部分，其局部腐蝕環(huán)境腐 蝕性等級(jí)也相對(duì)較高。

    （2）鋼結(jié)構(gòu)的防腐方法及效果

    鋼結(jié)構(gòu)在各種大氣環(huán)境條件下產(chǎn)生腐蝕，是一種自然現(xiàn)象。為了防止或減少鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕，延長(zhǎng)其使用壽命采取的各種措施，叫作防護(hù)方法。鋼結(jié)構(gòu)的防腐蝕方法大致有三類：耐候鋼、 長(zhǎng)效防腐蝕方法、涂層法。

    ①耐候鋼，耐候鋼是一種比較經(jīng)濟(jì)的新材料，由于抗腐蝕使用壽命長(zhǎng)，對(duì)處于強(qiáng)腐蝕環(huán)境中 的鋼結(jié)構(gòu)，鋼材宜采用耐候鋼。耐候鋼共分兩類：一類是 SMAP 型，為噴涂型耐候鋼；另一類為SMAW 系列，為無(wú)噴涂型耐 候鋼。與普通鋼材相比，無(wú)噴涂型耐候鋼的鋼材原價(jià)要高一 些，但是無(wú)噴涂型耐候鋼由于無(wú)需初期噴涂及后期保養(yǎng)，從長(zhǎng)遠(yuǎn)使用上來(lái)考慮，經(jīng)濟(jì)性較好。近年來(lái)，一些發(fā)達(dá)國(guó)家的 鐵路車輛、橋梁和房屋建筑已較普遍地采用了低合金耐候鋼。

    ②長(zhǎng)效防腐蝕方法，大量的研究結(jié)果表明，金屬表面覆蓋層： 噴、襯、滲、鍍、涂上一層耐蝕性金屬或非金屬物質(zhì)以降低構(gòu)件腐蝕速度；采用熱噴涂鋁或鋅，使用磷化、氧化處理以及納米技術(shù)結(jié)合制取的復(fù)合涂層，對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)、機(jī)電產(chǎn)品等有顯著的防腐效果，可在 10 年內(nèi)無(wú)需維修，為其提供長(zhǎng)達(dá) 25 年以上的長(zhǎng)效防腐能力。根據(jù)防護(hù)壽命要求，噴涂鋁、鋅 涂層防腐可大致劃分為：中長(zhǎng)效防腐（5—1 5 年）；長(zhǎng)效防 腐（15—25 年）：超長(zhǎng)效防腐（25 年以上）。從實(shí)際應(yīng)用的 效果來(lái)看，噴鋅或噴鋁的涂層是防腐涂料的最好底層，一般分別采取單一噴鋁或噴鋅涂層，噴鋅或噴鋁涂層加防腐涂料 封閉，金屬噴涂層與防腐涂料涂層的復(fù)合涂層。

    ③涂層法，防腐涂料（油漆）一般由底漆和面漆組成。底漆 中含粉料多，基料少，成膜粗糙，與鋼材表面底粘結(jié)附著力強(qiáng)，并與面漆結(jié)合性好，主要功能是防銹，故稱防銹底漆； 而面漆則粉料少，基料多，成膜后有光澤，主要功能是保護(hù)下層底漆，故對(duì)大氣和濕氣有高度底不滲透性，具有防銹性 能。日本 2000 年開(kāi)始實(shí)施的“確保住宅質(zhì)量促進(jìn)法”中新 增“住宅性能表示制度”，對(duì)鋼結(jié)構(gòu)住宅主體結(jié)構(gòu)用輕型鋼 （板厚≥2，3mm），由其防銹性能不同，將住宅的耐久性分 為 25～75 年 3 個(gè)等級(jí)表示。過(guò)去住宅結(jié)構(gòu)主體多用熱鍍鋅板和熱鍍5％Al－Zn合金板，現(xiàn)為提高壽命改為使用加入3％ Mg 以提高耐蝕性的熱鍍 Zn－Al－Mg 合金板。

    抗 火 設(shè) 計(jì)

    對(duì)于鋼結(jié)構(gòu)住宅來(lái)說(shuō)，火災(zāi)是發(fā)生幾率較大且較嚴(yán)重的一種災(zāi)害。鋼結(jié)構(gòu)雖然不燃，但是極易導(dǎo)熱，當(dāng)自身溫度達(dá)到 540℃以上，其力學(xué)性能迅速下降，而當(dāng)溫度達(dá)到 600℃ 時(shí)，鋼材的強(qiáng)度幾乎為零。裸鋼的耐火極限通常只有 15－ 30min，因此，鋼結(jié)構(gòu)如果不采取任何防火保護(hù)措施，一般 很難滿足規(guī)定的耐火時(shí)間要求。而對(duì)鋼結(jié)構(gòu)而言，防火設(shè)計(jì)就是要求鋼構(gòu)件的防火性能需要滿足建筑對(duì)鋼構(gòu)件耐火極 限（時(shí)限）的要求。

    1 確定適當(dāng)?shù)哪突鸬燃?jí)

    為使住戶有足夠的時(shí)間逃生，并讓消防人員有足夠的時(shí) 間達(dá)到火災(zāi)現(xiàn)場(chǎng)滅火，以防止結(jié)構(gòu)嚴(yán)重破壞或倒塌，應(yīng)根據(jù)建筑物發(fā)生火災(zāi)的危險(xiǎn)性、重要性，按現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范合理確 定其耐火等級(jí)。由于建筑物使用功能、重要性等建筑特性的不同，火災(zāi)危險(xiǎn)性存在差異，這就要求在設(shè)計(jì)時(shí)要根據(jù)建設(shè) 方提供的建筑使用要求，根據(jù)現(xiàn)行國(guó)家規(guī)范《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》及《高層民用建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》，來(lái)確定該建筑物 的火災(zāi)危險(xiǎn)性，再根據(jù)火災(zāi)危險(xiǎn)性，確定建筑的耐火等級(jí)。

    2 鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)

    （1）提高鋼結(jié)構(gòu)防火性能的方法有以下幾種：①迎火面單面阻火屏蔽法，在鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的迎火面，設(shè)置阻（防） 火屏障，使得構(gòu)件在火災(zāi)時(shí)與火焰隔開(kāi)。②外包混凝土、耐火磚等，采用鋼構(gòu)件外澆筑混凝土的型鋼混凝土構(gòu)件或砌筑 耐火磚完全封閉鋼構(gòu)件。這種方法優(yōu)點(diǎn)是強(qiáng)度高耐沖擊，適用于高層及超高層建筑，但由于其截面及重量較大，在使用 中會(huì)受到很多條件制約。③采用防火耐火板材作為鋼構(gòu)件的外包層，采用無(wú)機(jī)防火板材對(duì)鋼構(gòu)件進(jìn)行包裹，如石膏板、 蛭石板、無(wú)石棉硅酸鈣隔熱板等，厚度根據(jù)規(guī)范耐火極限而定。防火板由工廠加工，這種方法具有施工方便、裝修面平 整光滑、施工周期短、耐老化等優(yōu)點(diǎn)，適用于輕型鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)。④構(gòu)件外涂防火涂料，將防火涂料涂覆于鋼構(gòu)件表 面，防火涂料的厚度根據(jù)建筑的耐火極限而定，由于其施工 簡(jiǎn)便、重量輕、耐火時(shí)間長(zhǎng)，適用于各種幾何形狀的鋼構(gòu)件，經(jīng)濟(jì)性、實(shí)用性較好，是現(xiàn)行主要的鋼結(jié)構(gòu)防火保護(hù)措施。

    （2）防火涂料，鋼構(gòu)件通過(guò)涂抹耐火的涂料來(lái)抵抗火焰， 防火涂料品種較多，根據(jù)其薄厚等耐火因素分膨脹型、非膨 脹型兩大系列。膨脹型涂料（薄型涂料）：厚度一般為 2～7mm， 其基料為有機(jī)樹(shù)脂，火災(zāi)時(shí)受熱起泡、膨脹數(shù)十倍，形成隔熱性能極佳的碳化層，保護(hù)鋼構(gòu)件不受火災(zāi)的毀損。用于鋼結(jié)構(gòu)防火，其保護(hù)層很薄，色彩多樣，裝飾性能極佳，耐火極限可達(dá) 0.5～1.5h。非膨脹型涂料（厚型涂料）：厚度一般為 7～5Omm，主要成分為無(wú)機(jī)絕熱材料，遇火不膨脹，自身具有良好的隔熱性，故又稱隔熱型防火涂料，其涂層比薄型 涂料的要厚得多，一般不燃、無(wú)毒、耐老化、耐久性較可靠，耐火極限可達(dá)到 0.5～3h 以上。

    結(jié)    語(yǔ)

    鋼結(jié)構(gòu)住宅防腐蝕體系使用壽命、維護(hù)方式及方法，以及鋼結(jié)構(gòu)防火涂料的耐久性等越來(lái)越多地受到業(yè)主、開(kāi)發(fā)商、 設(shè)計(jì)人員的廣泛關(guān)注。所以，隨著鋼結(jié)構(gòu)住宅在我國(guó)的進(jìn)一步發(fā)展，其承重鋼結(jié)構(gòu)耐久性方面的研究具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。