合肥青少年活動中心二期屋面網殼防腐設計

裴雪君 （合肥水泥研究設計院有限公司，安徽 合肥 230051）

1 項目概況

合肥青少年活動中心位于合肥市經開區繁華大道321號，二期場館南北長50m，東西長67.8m，內有一個28m×15m海豚表演池、3個海豚暫養池，屋面主結構為鋼網殼結構，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。網殼投影面積3275m2，項目效果圖見圖1所示。

圖1 合肥青少年活動中心

該空間結構為網架結構，桿件多，裸露表面積大。當鋼結構的腐蝕對其質量、安全、耐久性影響大，有效的防腐蝕設計可以提高鋼結構的耐久性，延長鋼結構的使用壽命[1]，因此在該網殼結構進行防腐設計非常重要。本文通過分析鋼結構的腐蝕機理及常用防腐方法，結合該網架結構的特點確定了該鋼結構的防腐設計方案，相關成果可為類似鋼結構防腐設計提供參考。

2 鋼結構的腐蝕機理及防腐方法確定

2.1 鋼結構的腐蝕機理

腐蝕是指(包括金屬和非金屬)在周圍介質(水、空氣、酸、堿、鹽、溶劑等)作用下產生損耗與破壞的過程。建筑鋼結構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，產生電化學過程所形成的腐蝕[2]。

2.2 防腐技術分析

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、機車、鉆井塔架等長期暴露在大氣中的鋼結構[2]，盡管耐候鋼具有較好的防腐性能，但耐候鋼價格較貴[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境下的電子輸送塔架。

2.2.2 熱鍍鋁復合涂層防腐

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

2.2.3 熱鍍鋅防腐

熱鍍鋅防腐是將除銹后的鋼構件浸入600℃左右高溫融化的鋅液中，使鋼構件表面附著鋅層，從而達到防腐蝕的目的[2-5]。該方法的優點是耐久年限長，生產工業化程度高，質量穩定，因而被大量用于受大氣腐蝕較嚴重且不易維修的室外鋼結構中，然而該技術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構部件，且必須在指定工廠內進行[1]。

2.2.4 涂裝法防腐

涂裝法防腐是通過在鋼結構表面噴涂一層或多層油漆來阻止或隔絕腐蝕介質即水和空氣與鋼鐵表面接觸，從而達到保護鋼鐵的目的[6]。涂油漆防腐對油漆材料的耐久性要求較高，隨著防腐技術和材料的發展，涂油漆防腐也可以達到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、適用性強等一系列的優點，所以用于室內鋼結構或相對易于維修的室外鋼結構。

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，增加加工工期，網架安裝多數桿件需要現場拼裝，易破壞鍍鋅涂層，修復成本高。主要出于經濟因素，考慮本項目屋面網殼位于混凝土主體結構上，網架上方設貫通馬道，能夠在使用年限內組織定期維護，因此確定本項目采用涂裝法防腐。

3 實施方案

根據本項目的環境條件、材質、結構形式、使用要求、施工條件和維護管理條件[7]，本工程為室內環境，水池占總平面比例小且水面離屋面距離遠，大氣環境氣體類型選用B，合肥地處中緯度地帶，屬亞熱帶季風性濕潤氣候，季風明顯，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，年日照時間約2000h，年均無霜期228d，平均相對濕度為77%。依據《建筑鋼結構防腐蝕技術規程》表3.1.2，確定腐蝕類型為Ⅳ（中腐蝕），根據IS0 12944-2的規定，涂裝系統的耐久性分3個范圍:低(LOW)2～5年，中(MEDUIM)5～15年，高(HIGH)＞15年。涂層厚度由腐蝕環境和使用年限確定，腐蝕環境，腐蝕環境C4、使用年限中（8～10年）對應的干膜厚度為200μm。本項目選擇漆膜總厚度不小于220μm。具體做法如下：將網殼鋼部件經Sa2.5級噴砂徹底清除銹污后，構件干漆膜厚度要求為:環氧富鋅底漆≥80μm，環氧云鐵中間漆≥80μm，氯化橡膠漆面漆≥60μm，其中最后一道面漆應在安裝完成后工地涂制，漆膜總厚度不小于220um。高強螺栓結合處摩擦面不得涂漆。鋼構件在使用期間應定期（8～10年）進行檢查和維護。

4 結語

合肥青少年活動中心位于合肥市經開區繁華大道，建筑效果要求較高，鋼結構的防腐尤為重要。本文通過分析鋼結構的防腐技術，對比分析耐候鋼、熱鍍鋁復合涂層、熱鍍鋅和涂裝法防腐技術對結構整體外觀、工程造價、施工性等方面的影響，確定本項目采用涂裝法防腐技術，并給出了相應的實施方案，相關研究成果可為類似鋼結構工程防腐提供參考。