钢结构防火措施与构件的受力形式和应力比有关,且热膨胀效应参与设计值组合,所以钢结构防火设计很难与结构设计分开。尽管结构工程师的担子已经很重,但一般钢结构工程的防火设计由结构专业承担,这个传统恐怕很难改变。防腐蚀设计倒是与受力状态无关,只与环境条件、防腐蚀水准、防腐材料性能有关,完全可以与结构设计分开。但是,除大型工业项目或防腐蚀要求特殊的项目外,一般工程的防腐蚀设计工作量并不很大,甲方往往不愿另行委托设计,所以防腐蚀设计还是由结构工程师完成。
防腐蚀设计不当,不会在短期内影响结构安全,但经常在造价方面引起争议,或者影响工程验收,搞得设计很被动。所以本短文对钢结构防腐蚀设计过程进行一些梳理。
一、防腐蚀设计的主要规程、规范:
防腐蚀方面的规范众多且内容不尽相同,主要有以下9本。作为结构工程师,不可能投入太多的精力和时间熟读这些规范,故重点推荐下面涂荧光的这三本。
1.《钢结构防护涂料系统的防腐蚀保护》ISO12944:1998
2.《建筑用钢结构防腐涂料》JG/T224-2007
3.《建筑钢结构防腐蚀技术规程》JGJT251-2011
4.《钢结构防护涂装通用技术条件》GB/T28699-2012,简称《通用条件》
5.《钢结构防腐蚀涂装技术规程》CECS343:2013,简称《防腐规程》
6.《建筑防腐蚀工程施工及验收规范》GB 50212-2014
7.《工业建筑涂装设计规范》GB/T51082-2015
8.《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046-2018,简称《工业防腐规范》
9.《钢结构工程施工质量验收标准》GB50205-2020
二、防腐蚀设计的步骤:
1.确定环境腐蚀等级
环境的腐蚀性是钢结构腐蚀的主因,所以首先要确定环境的腐蚀性分类。
对于建筑工程来说,水中和土中的钢结构一般均有混凝土包裹(型钢混凝土),属于混凝土的防腐蚀,按《工业建筑防腐蚀设计规范》GB50046执行即可。工业废气的腐蚀性取决于有害气体的浓度,建议进行专项设计。所以本文仅对最常见的大气环境下建筑钢结构的防腐蚀进行总结。
我国现行《大气环境腐蚀性分类》GB/T15957-1995,需首先确定大气中腐蚀性气体的类别和含量,使用上很不方便。《防腐规程》CECS343:2013和《通用条件》GB/T28699-2012都采用国际标准《钢结构防腐蚀保护》ISO12944:1998进行大气环境分类,简便易行。
环境分类属于宏观判断,有不同意见很正常。建议多沟通,尤其要了解当地已建工程的习惯做法,并征求甲方意见,以免引起扯皮。ISO12944:1998的环境分类参考举例可见上图中棕色部分的描述。
2.确定防腐蚀涂层的使用年限
防腐蚀涂层的使用年限也是宏观的定性指标。要综合考虑构件的重要性、长效和短效防腐蚀措施的综合经济性、维护的便捷性、大众的维护检修意识。从目前的实际情况来说,社会大众普遍认为建成以后就完事了,检修意识淡泊,使用过程中的检修维护是跟不上的。
在《防腐规程》CECS343:2013中规定,对永久性承重钢结构应采用较严格的除锈标准和长效防护方案。
在《通用条件》中也规定,对于大多数钢结构来说,我们要求的是高耐久性的使用寿命,涂装设计都是在15年以上的长效防腐蚀涂层系统。
在《工业建筑涂装设计规范》中给出了不同构件防腐蚀涂层的具体使用年限
3.确定防腐蚀涂料品种和漆膜厚度
现用于钢结构的防腐蚀涂层可分为普通防腐蚀涂料类涂层和喷镀金属涂层上加防腐涂料的复合涂层。
钢结构防腐蚀涂料品种和漆膜厚度是根据腐蚀环境分类和涂层使用寿命确定的。可按《防腐规程》》附录A“常用防腐涂层配套表”选用。查阅时宜从右向左查。该表较长,这里略去。同时,涂层总厚度应符合下表:
涂层的匹配应符合下表:
层次 | 基层或介质酸碱度 | 优选 | 可选 | 不得选 |
底涂料 | 铝、锌, 或含铝锌金属层的钢材 | 锌黄类 | 红丹类 | |
有机或无机富锌 底涂料上 | 环氧云铁 或环氧铁红 | 醇酸涂料 | ||
中间涂料 | 只有一种:环氧云铁 | |||
面涂料 | 酸性介质环境 | 聚氨酯 环氧树脂 丙烯酸聚氨酯 氯化橡胶 聚氯乙烯莹丹 高氯化聚乙烯 | ||
弱酸性介质环境 | 同上 | 醇酸涂料 | ||
碱性介质环境 | 环氧树脂 | 聚氨酯 环氧树脂 丙烯酸聚氨酯 氯化橡胶 聚氯乙烯莹丹 高氯化聚乙烯 | 醇酸涂料 |
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