合肥青少年活動中心二期屋面網(wǎng)殼防腐設(shè)計(jì)

裴雪君 （合肥水泥研究設(shè)計(jì)院有限公司，安徽 合肥 230051）

1 項(xiàng)目概況

合肥青少年活動中心位于合肥市經(jīng)開區(qū)繁華大道321號，二期場館南北長50m，東西長67.8m，內(nèi)有一個(gè)28m×15m海豚表演池、3個(gè)海豚暫養(yǎng)池，屋面主結(jié)構(gòu)為鋼網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)，屋面板選用0.9mm厚YX65-420鋁鎂錳板，局部采用6+1.52PVB+6夾膠鋼化玻璃便于采光。網(wǎng)殼投影面積3275m2，項(xiàng)目效果圖見圖1所示。

圖1 合肥青少年活動中心

該空間結(jié)構(gòu)為網(wǎng)架結(jié)構(gòu)，桿件多，裸露表面積大。當(dāng)鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕對其質(zhì)量、安全、耐久性影響大，有效的防腐蝕設(shè)計(jì)可以提高鋼結(jié)構(gòu)的耐久性，延長鋼結(jié)構(gòu)的使用壽命[1]，因此在該網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)進(jìn)行防腐設(shè)計(jì)非常重要。本文通過分析鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理及常用防腐方法，結(jié)合該網(wǎng)架結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)確定了該鋼結(jié)構(gòu)的防腐設(shè)計(jì)方案，相關(guān)成果可為類似鋼結(jié)構(gòu)防腐設(shè)計(jì)提供參考。

2 鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理及防腐方法確定

2.1 鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕機(jī)理

腐蝕是指(包括金屬和非金屬)在周圍介質(zhì)(水、空氣、酸、堿、鹽、溶劑等)作用下產(chǎn)生損耗與破壞的過程。建筑鋼結(jié)構(gòu)的腐蝕主要受大氣腐蝕，即鋼鐵在大氣中受氧氣及水分的作用，產(chǎn)生電化學(xué)過程所形成的腐蝕[2]。

2.2 防腐技術(shù)分析

2.2.1 采用耐候鋼

耐候鋼是指在鋼材中添加各種合金元素制作而成的一種耐大氣腐蝕的鋼材，在大氣作用下能在鋼材表面自動形成一種致密的防腐薄膜，從而起到防腐作用。該方法常用于鐵路、橋梁、機(jī)車、鉆井塔架等長期暴露在大氣中的鋼結(jié)構(gòu)[2]，盡管耐候鋼具有較好的防腐性能，但耐候鋼價(jià)格較貴[3]。滲鋁鋼就對淡水和海水具有良好的耐蝕性，廣泛用于野外露天環(huán)境下的電子輸送塔架。

2.2.2 熱鍍鋁復(fù)合涂層防腐

熱鍍鋁復(fù)合涂層是通過對鋼構(gòu)件表面噴砂除銹，使其表面露出金屬光澤并打毛，然后對鋁進(jìn)行加熱將熔融的粒子無話，噴射到基材表面，最后采用環(huán)氧數(shù)值等涂料填充毛細(xì)孔，形成復(fù)合涂層[3]。但是熱鍍鋁復(fù)合涂層施工工序繁多，影響鋼結(jié)構(gòu)的加工工期。

2.2.3 熱鍍鋅防腐

熱鍍鋅防腐是將除銹后的鋼構(gòu)件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構(gòu)件表面附著鋅層，從而達(dá)到防腐蝕的目的[2-5]。該方法的優(yōu)點(diǎn)是耐久年限長，生產(chǎn)工業(yè)化程度高，質(zhì)量穩(wěn)定，因而被大量用于受大氣腐蝕較嚴(yán)重且不易維修的室外鋼結(jié)構(gòu)中，然而該技術(shù)存在一定的客觀限制，熱鍍鋅防腐主要適用于體積較小的鋼結(jié)構(gòu)部件，且必須在指定工廠內(nèi)進(jìn)行[1]。

2.2.4 涂裝法防腐

涂裝法防腐是通過在鋼結(jié)構(gòu)表面噴涂一層或多層油漆來阻止或隔絕腐蝕介質(zhì)即水和空氣與鋼鐵表面接觸，從而達(dá)到保護(hù)鋼鐵的目的[6]。涂油漆防腐對油漆材料的耐久性要求較高，隨著防腐技術(shù)和材料的發(fā)展，涂油漆防腐也可以達(dá)到15年以上的使用壽命。盡管涂裝法防腐蝕不如長效防腐方法，但具有工藝簡單、成本低廉、選擇范圍廣、適用性強(qiáng)等一系列的優(yōu)點(diǎn)，所以用于室內(nèi)鋼結(jié)構(gòu)或相對易于維修的室外鋼結(jié)構(gòu)。

2.3 防腐方法確定

以上多種防腐方法，耐候鋼（如滲鋁鋼）、熱鍍鋁和熱鍍鋅防腐均較大地增加工程造價(jià)，增加加工工期，網(wǎng)架安裝多數(shù)桿件需要現(xiàn)場拼裝，易破壞鍍鋅涂層，修復(fù)成本高。主要出于經(jīng)濟(jì)因素，考慮本項(xiàng)目屋面網(wǎng)殼位于混凝土主體結(jié)構(gòu)上，網(wǎng)架上方設(shè)貫通馬道，能夠在使用年限內(nèi)組織定期維護(hù)，因此確定本項(xiàng)目采用涂裝法防腐。

3 實(shí)施方案

根據(jù)本項(xiàng)目的環(huán)境條件、材質(zhì)、結(jié)構(gòu)形式、使用要求、施工條件和維護(hù)管理?xiàng)l件[7]，本工程為室內(nèi)環(huán)境，水池占總平面比例小且水面離屋面距離遠(yuǎn)，大氣環(huán)境氣體類型選用B，合肥地處中緯度地帶，屬亞熱帶季風(fēng)性濕潤氣候，季風(fēng)明顯，四季分明，氣候溫和，雨量適中。年均氣溫15.7℃，年均降水量約1000mm，年日照時(shí)間約2000h，年均無霜期228d，平均相對濕度為77%。依據(jù)《建筑鋼結(jié)構(gòu)防腐蝕技術(shù)規(guī)程》表3.1.2，確定腐蝕類型為Ⅳ（中腐蝕），根據(jù)IS0 12944-2的規(guī)定，涂裝系統(tǒng)的耐久性分3個(gè)范圍:低(LOW)2～5年，中(MEDUIM)5～15年，高(HIGH)＞15年。涂層厚度由腐蝕環(huán)境和使用年限確定，腐蝕環(huán)境，腐蝕環(huán)境C4、使用年限中（8～10年）對應(yīng)的干膜厚度為200μm。本項(xiàng)目選擇漆膜總厚度不小于220μm。具體做法如下：將網(wǎng)殼鋼部件經(jīng)Sa2.5級噴砂徹底清除銹污后，構(gòu)件干漆膜厚度要求為:環(huán)氧富鋅底漆≥80μm，環(huán)氧云鐵中間漆≥80μm，氯化橡膠漆面漆≥60μm，其中最后一道面漆應(yīng)在安裝完成后工地涂制，漆膜總厚度不小于220um。高強(qiáng)螺栓結(jié)合處摩擦面不得涂漆。鋼構(gòu)件在使用期間應(yīng)定期（8～10年）進(jìn)行檢查和維護(hù)。

4 結(jié)語

合肥青少年活動中心位于合肥市經(jīng)開區(qū)繁華大道，建筑效果要求較高，鋼結(jié)構(gòu)的防腐尤為重要。本文通過分析鋼結(jié)構(gòu)的防腐技術(shù)，對比分析耐候鋼、熱鍍鋁復(fù)合涂層、熱鍍鋅和涂裝法防腐技術(shù)對結(jié)構(gòu)整體外觀、工程造價(jià)、施工性等方面的影響，確定本項(xiàng)目采用涂裝法防腐技術(shù)，并給出了相應(yīng)的實(shí)施方案，相關(guān)研究成果可為類似鋼結(jié)構(gòu)工程防腐提供參考。