前言

隨著國家經濟發展、居民生活水平不斷提高，城市化進程也不斷加速，在此過程中，建筑行業飛速發展。尤其是近年來，國家為了兼顧建設與環保，并解決農民工短缺和建筑質量難以控制等問題，大力提倡發展裝配式建筑，鋼結構由于其具有天然裝配式的屬性，也在各地裝配式建筑的營造中不斷增多。

相對于混凝土結構，鋼結構具有輕質高強、塑性韌性好、抗震性能優越等優勢，同時鋼結構也存在一定的防火與防腐蝕的問題。尤其是防腐蝕問題，由于普通大眾經常看到很多室外鋼結構存在腐蝕甚至腐蝕嚴重等情況，都會對鋼結構住宅在50年甚至更長年限內的腐蝕問題心存疑慮。那么鋼結構住宅的腐蝕問題真的如大家擔心的那樣存在問題嗎？

鋼結構防腐蝕設計要求

眾所周知，鋼結構在潮濕的環境中很容易受到腐蝕，大氣中的氧和水分是造成民用建筑鋼結構腐蝕的重要因素，不僅如此，部分工業氣體如SO2、CO2、NO2等同樣也會引起鋼結構的腐蝕。建筑鋼結構的防腐蝕要求不僅僅與它所處的環境條件有關，還與建筑材料的具體材質、結構形式、使用要求、施工條件和維護管理條件有關，這些都是在防腐蝕設計與施工建造中應該考慮的因素。

通常來說，在防腐蝕設計中，首先根據建筑物的重要性、環境腐蝕條件、施工和維護條件等要求合理確定防腐蝕設計年限，然后再綜合考慮包括經濟性在內的各項因素，因地制宜，合理選擇防腐蝕方案。

值得注意的是，在重要的承重結構構件與維修困難的部位應加強防護，若其處于嚴重腐蝕的使用環境中，應采用耐候鋼或者外包混凝土等隔離措施。在《鋼結構設計規范》中，對鋼結構的防腐蝕設計有明確詳細的要求。近年來，針對各類建筑形式、不同的防腐方式和施工工藝，國家已頒布實施十余本相關規范標準，使鋼結構的防腐設計、施工、驗收有據可依。

鋼結構防腐蝕方案

現有的鋼結構防腐蝕方案，大約分為以下幾類，可以在設計時單獨或組合使用：

耐候鋼

耐候鋼即大氣腐蝕鋼，是介于普通鋼材和不銹鋼之間的低合金鋼材系列，耐候鋼的耐候性為普通鋼材的2到8倍，涂裝性為普通鋼材的1.5~10倍。它具有良好的耐銹性能，主要用于鐵道、車輛、橋梁、塔架、等長期暴露在大氣中的結構形式。在建筑結構中，耐候鋼也有應用，但在住宅建筑中很少使用。下圖1為同濟大學中法中心，它的外墻與大坡屋頂采用的就是耐候鋼。圖2為芝加哥市政中心，它的巨型鋼柱采用的是考頓鋼，也是耐候鋼的一種。

▲同濟大學中法中心

▲芝加哥市政中心

陰極保護措施

陰極保護措施是用電化原理，在鋼結構表面附加較活潑的金屬以取代鋼材的腐蝕，通常適用于水下或者地下結構。

防腐蝕涂料&各種工藝形成的鋅、鋁等金屬保護層

就如大家看到的輸電塔也是鋼結構的，但從來不銹蝕一樣，經過熱浸鍍鋅處理的鋼結構具有相當長的防腐蝕年限。長效防腐蝕年限的做法包括鍍鋅、噴鋁鋅、電泳等多種方式。

鋼結構住宅防腐蝕使用年限

雖然鍍鋅、噴鋁鋅等方法可以起到長效防腐的作用，但因為造價較高等原因，很少在鋼結構住宅中使用。一般來說，住宅所采用的鋼結構基本上是采用油漆作為防腐蝕方法的。那么鋼結構住宅是否如很多人所擔心的，使用十幾年需要重新涂油漆或再做防腐呢？

在《建筑鋼結構防腐蝕技術規程》（JGJ/T251-2011）中，將大氣環境對建筑鋼結構長期作用下的腐蝕性等級做了如下表格的劃分：

如圖，我們可以看出，即使是取弱腐蝕環境下的腐蝕速率最大值0.025mm/a,70年的總腐蝕厚度也就是1.75mm。而我們的鋼結構住宅板材的壁厚一般在10mm以上，70年強度降低不超過20%。而如果是密閉空間，按照0.001mm每年的腐蝕速率，70年只有0.07mm，對結構安全幾乎沒有影響。因此，做好表面處理、涂裝施工之后，鋼結構的防腐足夠安全，在建筑生命周期內，也無需再次涂刷油漆。也就是說對于我們所關注的鋼結構住宅，防腐不是問題。

除此之外，在鋼結構的住宅里，主體鋼結構并不外露，不會與大氣、水分直接接觸而處于密閉空間，而且還會有油漆的保護，因此其腐蝕速度非常緩慢。就如我們鋼結構中采用的管結構，一般內部由于無法涂裝油漆，都是對齊端部進行密封處理，從而保證內部不被銹蝕。

下面來看一個案例

下圖3為2019年拍攝的中國援建的某國家體育館，該體育館于1986年竣工，已經投入使用超過33年。該國家屬于熱帶季風氣候，由于其特殊的地理條件，冬季亞洲大陸寒冷空氣無法到達，來自印度洋的暖濕氣流暢通無阻，且雨量充沛，大部分地區的年降雨量達4000mm以上。從圖3不難看出，在這樣的大氣環境下30余年，該國家體育館的屋頂外露鋼架仍毫無銹蝕的痕跡，各節點仍保持良好的狀態，用事實證明鋼結構通過合理的設計、選材、施工與精心的維護，可以達到長效防腐的目的。

▲某國家體育館（攝于2019年）

結語

鋼結構的防腐蝕設計有完備的規程與標準，按照防腐蝕要求與年限的不同，可以合理選擇各種成熟的防腐方案，在施工時遵循相應的施工及驗收規定，并進行定期維護，鋼結構的防腐蝕可以達到良好的效果，并滿足工程質量與使用要求。

而對于住宅而言，由于鋼結構并未暴露在大氣中，在70年或者更長時間內，一般不需要進行維護而能保證其足夠的承載能力。

看來，大家擔心住宅建筑鋼結構腐蝕的問題，似乎有些多余了！