淺析醫療建筑鋼結構的維護和保養

范林華 程坤

重慶西南醫院

淺析醫療建筑鋼結構的維護和保養

范林華 程坤

重慶西南醫院

鋼結構體系結構質量輕，施工周期快，在醫療建筑中已廣泛應用。但醫療單位在維護管理過程中，存在重視程度不高、專業人員匱乏、維護經驗不足、管理經費不夠等因素，造成鋼結構的后期維護保養不到位，影響建筑的使用壽命，存在建筑安全隱患。本文通過現場工程數據分析，結合醫院實際現狀，分析破壞原因，提出優化方案，改進醫療單位的鋼結構維護工作。

醫療建筑；鋼結構；涂層防腐；維護優化措施

1 前言

近年來，鋼結構建筑在我國建筑工程領域被廣泛采用。鋼結構建筑和混凝土結構建筑相比，具有構件尺寸精確、結構尺寸小、大跨度和大空間布局、施工速度快等特點。非常適合醫院在大廳、掛號、等待等大跨度、大空間區域，以及手術室、設備機房等精度要求高、管線敷設復雜區域的使用。但鋼結構的耐腐蝕性較差，容易生銹，需要加強后期維護。醫療單位由于是非建筑專業單位，對于鋼結構建筑后期的維護管理，還存在重視、人員、檢測等方面的不足。研究和探討鋼結構的維護和保養，制定切實可行、有效的維護制度和措施，能夠有效提高鋼結構建筑的使用壽命和耐久性，保障建筑物的使用安全，具有非常大的社會和經濟價值。

2 工程實際案例

重慶市位于我國西南部，氣候溫和，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，年平均氣候在18℃左右，冬季最低氣溫平均在6-8℃，夏季最高氣溫均在35度以上。日照總時數1000－1200小時，常年降雨量1000－1450毫米，平均霧日104天，素有“霧都”之稱。重慶市某大型三甲醫院，多棟醫療建筑采用鋼結構，大到房屋主體，小到門廳雨棚，應用十分廣泛。該院于2015年對醫院鋼結構進行了全面檢測，根據檢測情況，從環境氣候、結構設計形式、日常維護措施、維護組織制度等多方面分析比較，提出了維護的優化方案。具體如下：

2.1 某建筑室外雨棚

2.1.1 建筑概況

(1)環境：該雨棚位于該院某建筑的西大門，大門為建筑的主要出入口，人流量非常大，雨棚的使用環境為室外環境。室外無液相腐蝕、固相腐蝕廠房結構的影響；無凍融影響；雨棚所處地理位置無地址災害影響。

(2)工程設計：該雨棚于2002年竣工投入使用，采用鋼矩管作為結構構件，拉力支撐體系，支座采用高強度錨栓錨固在混凝土結構梁上，矩管與支座采用栓接，矩管之間焊接連接，矩管和支座涂刷防腐防火涂層。

(3)維護措施：該院組織后勤職能部門定期進行人工檢查，于每年12月份人工除銹，并重新涂刷防銹漆，10年由專業單位進行一次專業檢測。

(4)使用歷史：使用過程中，無超載作用、災害作用等造成結構附加內力和損傷等造成結構附件內力和損傷，未進行用途變更與改擴建；未進行維修、加固。

2.1.2 檢測結果

采用鋼卷尺、游標卡尺、涂層厚度儀對構件尺寸、構件表觀質量、構件防腐涂層厚度、焊縫質量進行抽樣檢查，檢查結果如下：

(1)抽樣鋼矩管構件尺寸、截面尺寸無明顯形變；

(2)抽樣鋼矩管表層銹蝕嚴重，深度分別為2.3mm、5.0mm、3.7mm、4.2mm。

(3)抽樣鋼矩管與支座栓接異常，節點螺栓松動，鋼矩管與鋼矩管之間焊接節點部位出現裂紋、變形現象

2.1.3 破壞原因

(1)鋼矩管表面防腐涂層破損，導致鋼矩管銹蝕，重新涂刷防腐涂層過程中，除銹未能除凈，導致效果不佳。

(2)支座螺栓由于雨棚散水放坡不夠的原因，大雨時有大量雨水侵蝕支座，導致螺栓松動，影響結構安全。

2.2 游泳館屋蓋

2.2.1 建筑概況

(1)環境：游泳館為恒溫游泳池，空氣中水分含量高，且含有大量腐蝕性的氣體，如氯氣等。游泳館屋蓋的使用環境為室外環境，室外無液相腐蝕、固相腐蝕廠房結構的影響；無凍融影響；屋蓋所處地理位置無地址災害影響。

(2)工程設計：項目于2004年竣工投入使用，屋面鋼結構采用混凝土支撐結構，大跨度主梁（工字鋼），主檁條（矩形鋼管）、次檁條（矩形鋼管），鋼化玻璃屋面。主梁、主檁條、次檁條涂刷防腐防火涂層，游泳館采用屋面設置5個通風口。

(3)維護措施：該院組織后勤職能部門定期進行人工檢查，于每年12月份人工除銹，并重新涂刷防銹漆，10年由專業單位進行一次專業檢測。

(4)使用歷史：使用過程中，無超載作用、災害作用等造成結構附加內力和損傷等造成結構附件內力和損傷，未進行用途變更與改擴建；未進行維修、加固。

2.2.2 檢測結果

采用鋼卷尺、游標卡尺、涂層厚度儀、金屬超聲波探傷儀對構件尺寸、構件表觀質量、構件防腐涂層厚度、焊縫質量進行抽樣檢查，檢查結果如下：

(1)抽樣工字鋼、主檁、次檁尺寸、截面尺寸無明顯形變；

(2)抽樣工字鋼部分表面涂層少許脫落；抽樣主檁條、次檁條部分表面涂層少許脫落，見銹跡，出現銹蝕現象。

(3)主梁鋼翼緣與腹板連接焊縫合格，主梁與主檁、次檁連接焊縫出現銹蝕；

(4)銹蝕焊縫主要集中在出風口，離風口越近，銹蝕深度越大。

2.2.4 破壞原因

(1)主檁條、次檁條表面防腐涂層破損，導致鋼矩管銹蝕，重新涂刷防腐涂層過程中，除銹未能除凈，導致效果不佳。

(2)由于室內空氣水分含量高、腐蝕性氯氣通過通風口進出，銹蝕焊縫和構件，越靠近通風口，空氣流通越快，構件接觸越快，銹蝕越嚴重。

2.3 高壓氧倉屋蓋

2.3.1建筑概況

(1)環境：高壓氧倉屋蓋的使用環境為室外環境，室外無液相腐蝕、固相腐蝕廠房結構的影響；無凍融影響；屋蓋所處地理位置無地址災害影響。

(2)工程設計：項目于2002年竣工投入使用，屋面鋼結構采用混凝土支撐結構，采用圓形鋼管和穿心球作為挑梁、支撐間連接方式，圓形鋼管和穿心球采用熱噴鋁（鋅）復合涂層防腐。

(3)后期維護措施：該院組織后勤職能部門定期進行人工檢查，于每年12月份人工除銹，并重新涂刷防銹漆，10年由專業單位進行一次專業檢測。

2.3.2 檢測結果

采用鋼卷尺、游標卡尺對構件尺寸、構件表觀質量、進行抽樣檢查，檢查結果如下：

(1)抽樣構件尺寸、截面尺寸無明顯形變；

(2)抽樣鋼結構構件表面質量完好，未見麻點、劃痕等不良現象，端邊或斷口處無分層或夾渣。

(3)穿心球球與桿件焊接節點無異常。

2.4 分析

2.4.1 鋼結構破壞常見原因及處理措施：

（1）鋼結構荷載超過設計值。

（2）鋼構件遭到人為破壞，如重擊，敲打，引起形變。

（3）鋼構件隨意進行施焊等引起鋼結構內部應力變化，造成破壞。

（4）鋼結構腐蝕。

2.4.2 根據三個案例的檢測結果分析：

（1）均未發生由于超載、人為破壞、應力變化引起的破壞

（2）環境因素：空氣濕度高，直接接觸到雨水的結構，腐蝕快于室內，空氣濕度小的鋼結構，應該縮短維護周期，增加檢測和維護的頻率。

（3）維護頻率高的結構，效果優于維護頻率低的。

（4）室內鋼結構采用涂層法基本可以滿足防腐要求。

（5）涂層維護施工質量對防腐效果影響非常大。

（6）涂層與鋼材表面產生鐵銹，隱藏在涂層內部，日常檢測需要專業性檢測。

（7）同一結構，不同位置破壞程度也不一樣，抽樣檢測時，抽樣應當根據結構形式、環境分析和取樣。

3 優化維護方案

3.1 組織管理措施

(1)加強對鋼結構的維護工作的重視，了解鋼結構后期維護對建筑壽命的提升作用和產生的巨大經濟效益。

(2)由基建部門組織專業人士負責鋼結構維護，制定維護工作指導手冊。

(3)專人負責對單位的建筑物鋼結構定期檢查，做好記錄、統計成冊，并根據檢查情況，及時維護并對維護情況進行實時的跟蹤。

(4)根據檢查記錄，定期邀請專業機構進行全面檢測。

(5)涉及鋼結構的施工行為，須由具備資質的設計單位進行設計，杜絕隨意更改結構形式，損傷鋼構件，和構件隨意施焊等破壞鋼結構的行為。

3.2 技術措施

根據檢查記錄和分析結果，目前對于人流量大，使用頻繁、結構形式多樣化，保養經費少的醫療建筑，比較適合采用涂層法進行防腐。施工要點如下：

3.2.1 對鋼結構防腐舊涂層的狀態進行了解和評定

(1)了解鋼結構防腐舊涂層的構成。

(2)評定舊涂層表面的玷污、粉化、開裂、起泡、脫落、生銹、附著強度等。

3.2.2 根據所評定的舊涂層狀態，確定維修涂裝措施

(1)鋼結構防腐舊涂層完整，僅有輕微褪化，但是沒有銹蝕。如果因為裝飾的原因而準備重涂，只要清潔表面。如有必要的話進行拉毛，然后重涂1～2道面漆；如果不想重涂，只要清洗表面即可，這樣可以清除掉煙灰、鹽分以及其他助長銹蝕的雜質。

(2)鋼結構防腐舊涂層明顯的有老化現象，粉化或者露出前道涂層，但是沒有銹蝕。采用清潔表面，涂上底漆，1～2道面漆，可以延長涂層的保護壽命。

(3)鋼結構防腐舊涂層有起泡或針點銹，級別小于8%的損傷面積時。如果涂膜除了損傷處，其它地方完整，涂膜足夠，只要對生銹、起泡、開裂和脫落處進行表面處理后，從底漆到面漆修補至足夠膜厚即可。如果其它涂膜減薄不夠厚度，清理后修補，然后涂一道打底中間漆，再涂1～2道面漆。

(4)鋼結構防腐舊涂層顯示了銹蝕和其損傷達到或超過Re5，用合適的方法除去所有舊涂層和銹蝕物，重涂全新的涂層系統。

3.2.3 選擇合適的防腐涂料

對于上述(1)(2)(3)這三種情況，由于舊涂層仍然存在，選擇維修防腐涂料品種時必須考慮與舊涂層的相容性。此時，在選擇維修油漆前，進行重涂試驗以確保兼容性則非常必要。

對于上述(2)(3)情況下，局部涂層損壞或生銹部位，通常難以采用噴射清理達到Sa2.5的除銹程度。因而，選擇低表面處理功能的底漆則更適合。

對于上述(4)種情況，可參照ISO12944-5，根據腐蝕環境級別和耐久性要求選擇防腐涂料和涂層體系。

3.2.4 確定表面處理要求和方法

維修涂裝的表面處理要求根據底材類型、部位、面積大小以及涂層體系來決定。通常至少包括以下工作內容：

(1)清除舊涂層表面油污、灰塵、鹽份等一切污物。對于油污，可采用溶劑清洗。灰塵和鹽份，采用高壓清潔淡水沖洗是高效的。

(2)去除松動的舊漆層，可以采用鏟刀去除，或者采用鋼絲刷或動力工具打磨去除，完好的舊涂膜邊緣打磨光順。

(3)已生銹部位，宜采用鋼絲刷或動力工具打磨處理達到至少St2級（采用低表面處理涂料時）或St3級（采用其它涂料時）。

(4)舊的完好熱固性涂膜最好進行表面輕微砂磨，以獲得良好的附著力。

3.2.5 制訂檢驗和質量控制措施

維修涂層要達到所計劃的防腐蝕壽命，質量檢驗與控制也至關重要，至少控制好以下關鍵點：

①表面處理質量；②涂裝時的環境條件；③防腐涂料涂膜厚度；④表面外觀和附著力檢驗。

3.3 經濟措施

(1)醫院安排專項資金用于院內各處鋼結構的檢測、維護；

(2)后勤職能部門應購置簡單常用的檢測設備，如游標卡尺，鋼卷尺，分發院內檢測和維護人員；

(3)加強維護人員關于檢測技術、檢測方法和維護施工方法的培訓和考核。

[1]《工業建筑防腐蝕設計規范》GB500046.

[2]《涂裝前鋼材表面銹蝕等級和涂裝等級》GB8923.

[3]建筑防腐蝕工程施工及驗收規范（GB50212-2002）.北京:中國計劃出版社,2003.