鋼結構的圍護技術研究

趙軍

摘要：本文首先介紹了三種類型（低層建筑、高層建筑、大跨度建筑）的建筑結構常用的鋼結構類型，接著介紹了幾種圍護技術：外墻圍護技術、樓板圍護技術、防腐蝕技術和防火技術。

關鍵詞：鋼結構；維護技術；圍護技術

1 前言

鋼結構是建筑中常用到的結構，鋼結構的使用增強了建筑的強度，提高了建筑的使用年限，是現代建筑技術一項里程碑式發明。本文主要介紹鋼結構的圍護技術。

2 常用的鋼結構類型

（1）低層建筑鋼結構類型。低層建筑中常用的鋼結構類型主要有門式鋼架、輕鋼骨架。門式鋼架的構造就像一個門，橫梁跨度通常在9—36m，支撐柱高度一般在4.5-9m，支撐柱之間的距離一般為6m。門式鋼架這種鋼結構一般用于承重不大的建筑，如倉庫、體育場、展覽館、活動板房等。輕鋼骨架這種結構一般會用于低層住宅。輕鋼骨架有兩種結構體系，一種是梁柱體系，另一種是墻板體系。與門式鋼架相比，輕鋼骨架的結構更為復雜一些，承重效果也更強。所以，門式鋼架通常只會用于工期短的臨時建筑，或者缺乏建筑材料的工程，需要長期使用的低層建筑一般會采用輕鋼骨架這種結構。

（2）高層建筑鋼結構類型。高層建筑鋼結構有很多種常用類型，一般不會采用單一結構，而是會多種結構結合起來進行建設。本文將要介紹的是純鋼框架結構、鋼框架剪力墻結構、錯列桁架結構的結合。

純鋼架結構和鋼框架剪力墻結構的側面抗壓性能很差，所以不能單獨應用于高層建筑。這時候會加入錯列桁架結構來增強高層建筑的側面抗壓性能，也就是說，由純鋼結構來負荷建筑豎直方向的壓力，錯列桁架來承載水平方向的力（包括風力、地震作用力），從而使建筑樓層之間不發生錯移。此外，因為錯列桁架可以分擔大量的側面壓力，所以就可以減少建筑內部的承力墻或承力柱，可以設計大開間的使用空間。

（3）大跨度建筑鋼結構類型.橋梁是大跨度建筑比較典型的代表。大跨度建筑主要包括以下幾種類型：梁式結構、鋼架結構、拱結構、殼體結構、折板結構、空間網格結構、索膜結構、膜結構。

3 鋼結構圍護技術的分類

（1）外墻圍護技術。外墻圍護包括單一外墻圍護和復合外墻圍護。單一外墻圍護的主要材料是混凝土。復合外墻會在以混凝土為材料的單一外墻外層加上幕墻。外墻圍護的主要目的就是增強建筑物的強度，防止鋼結構被大氣內的有害物質等侵蝕。

（2）樓板圍護技術。樓板不僅起到承接壓力的作用，它還是鋼結構的圍護結構。同時，它還會影響到建筑的使用性以及工程的工期和造價。所以，在高層建筑的設計初期就應該考慮到以下幾點：保證樓板自身的平整以及剛度；減輕樓板自身的重量；在工廠中就完成樓板的制模與拆模工作，防止在施工現場進行以上工作拖緩施工進度；樓板要符合建筑的防火、隔音等各項性能的標準。

（3）圍護防腐技術。鋼結構存在一個很大的缺陷就是易腐蝕，鋼結構被腐蝕之后，不但建筑會出現安全問題，廢舊的鋼材也不能再使用，造成了很大的浪費。鋼材的腐蝕原因一般是濕蝕，就是指因為雨、雪、霧等天氣原因導致空氣中濕度過大，有水汽凝結在鋼材上，由空氣中的氧氣、二氧化硫等成分發生化學反應，從而使鋼材被腐蝕。所以，防止鋼材被腐蝕的主要途徑就是切斷鋼材與空氣中的水分、化學物質的接觸。我們可以采取以下做法：1）采用耐候鋼。耐候鋼的抗腐蝕性能較強，有較長的使用壽命，再加上經濟成本也較低，成為了強腐蝕環境中經常使用的一種鋼材；2）在鋼材表面涂抹防腐涂層。對于腐蝕性不太強的環境中的鋼材，采取涂抹防腐涂層的辦法就可以有效地防止鋼材腐蝕。一般的鋼材表面涂抹4—5層防腐涂料即可，當上一層完全干燥后涂抹下一層，每層的厚度根據施工要求設置，每層厚度與總厚度應該在誤差控制范圍內；3）新型熱噴涂技術。熱噴涂技術是一項最新發展起來的防腐蝕技術。它是將各種金屬、合金、陶瓷等具有抗腐蝕性能的材料加熱至熔化或半熔化狀態，然后將其噴涂在需進行防腐蝕處理的物體表面形成防腐蝕保護層。相較于普通的涂抹，這種技術形成的保護層更為牢固，除了耐腐蝕，還具有耐高溫、抗氧化等性能。而對于鋼結構來說，通常會將鋅、鋁這兩種材料熱噴涂與鋼材表面，因為鋅、鋁不僅耐腐性比鋼要好，而且還能對鋼進行陰極保護。

（4）圍護防火技術。鋼結構具有防火性能不佳的缺陷，因為鋼材可能在高溫中受熱變形而致使建筑物整體坍塌。所以，我們需要對鋼結構進行防火處理，而處理方法有多種不同的途徑。1）涂抹防火涂料。涂抹防火涂料來提高鋼結構耐火極限的原理有以下幾種：一是阻隔熱量的傳遞，使鋼材在高溫環境中不達到其熔化、燃燒溫度；二是隔絕氧氣與鋼材接觸，防止發生反應；2）充水法。這種方法就是在鋼結構中加入水，這樣在高溫環境中就可以通過水的蒸發來帶走鋼材的熱量，使鋼材的溫度一直處于耐火極限之下。但是這種方法存在缺陷，上文中講到鋼材防腐就要避免和水的接觸，所以水中應該加入防腐蝕劑；在低溫環境下，水可能結冰，導致鋼材被擠壓破裂，所以應該在水中加入防凍劑。而且，水會增加鋼結構的重量，所以在設計時應考慮到水的自重。

4 結束語

鋼結構圍護技術除了本文中提到的還有很多，其中最主要的是屋面圍護技術。圍護技術的采用就是為了避免和減少建筑主體受到損害，延長建筑的使用年限，保證建筑的功能性不受到損害。隨著建筑行業的不斷發展，鋼結構圍護技術也在不斷創新。

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