轻钢轻板结构的特殊防护构造

5.6.1　轻钢轻板结构的特殊防护构造

在正常大气湿度下，建筑物内的钢结构是不容易锈蚀的，只有外露于室外或高湿度房间内的钢构件，才需做全部防腐处理。一般室内钢结构属于一类建筑环境所以无须特别防腐，加上防火材料的包裹和二次装修饰面，更有利于钢结构的防腐。但钢结构产生锈蚀后，会使构件截面减小，降低承载能力，影响结构的使用寿命，特别是对轻型钢结构影响更大。《钢结构设计规范》（GBJl7—88）中规定：除有特殊需要外，设计中一般不应因考虑锈蚀而加大钢材截面或厚度。因此，需采取措施防止钢结构腐蚀。涂层保护是钢结构防腐最常用的一种方法。目前，由于我国涂料品种多、价格便宜、施工方便，钢结构防腐问题性对容易解决。据有关资料测算，一幢普通钢结构建筑的防腐处理费用占建筑物总工程费的0.1%～1.2%。

由于钢材的导热系数λ=58.2w／m·k，约是钢筋混凝土的33.4倍，所以各种型钢构件成为钢结构建筑的热桥。通过减少用钢量可直接减少热桥，进而减少热损失。减少用钢量包括三个方面：一是减少钢构件的数量，即在保证结构力学性能的前提下，尽可能减少辅助钢构件；减少构件的厚度，所用的型材规格不宜超过规范规定的标准。二是使用开孔的实腹梁柱或格构梁柱，实验表明，合理使用格构粱最大可以减少热桥50%。三是采取局部保温隔热措施。当钢构件外表面与外墙面平齐或突出于外墙面时，对构件外侧作保温处理，或在钢构件连接处加绝热垫块。

轻钢轻板住宅体系与混凝土结构体系、砖混结构体系相比，防火设计显得更重要，钢材虽为非燃烧材料，但钢不耐火，温度为400℃时，钢材的屈服强度将降至室温的一半，温度达到600℃时，钢材基本丧失全部强度和刚度。因此，当建筑采用无防火保护措施的钢结构时，一旦发生火灾，结构很容易遭到破坏。钢结构建筑物在发生火灾时倒塌，国内外不乏其例。所以，一方面钢结构要进行结构的抗火设计，另一方面结构要采用防火保护措施。

图5-26　钢梁覆盖防火涂料

（资料来源：建设部科技发展中心，钢结构住宅施工[M]，中国建筑工业出版社，2003.11）

图5-27　钢柱的防火构造

（资料来源：渡边帮夫等著，钢结构设计与施工[M]，周耀坤 藤百译，北京：中国建筑工业出版社，2000.57）

钢构件的防火目前一般采用外包混凝土（或砌筑砖块法）、防火涂料（图5-26）、防火板包裹和复合结构几种方式。对型钢柱子，因柱子的防火要求较高，一般采用浇注法、抹灰法、喷涂法、缠绕法、成型板法几种方式（图5-27）。钢管混凝土柱的耐火性能较型钢柱有很大改善，钢管直径越大，耐火时间越长，反之直径越小，达到相同耐火时间所需防火涂料厚度愈厚。钢梁的防火可采用H型钢翼缘内填充加气混凝土砌块，再用金属网抹蛙石混凝土包覆，也可采用防火板或防火涂料，考虑住宅的特殊性，一般配合装修采用防火板包覆。天津建工集团公司在轻钢轻板住宅中用防火板把圆钢管混凝土柱包成正方形，内填低标号混凝土50毫米厚，经天津消防所试验证明耐火时间达3小时以上，如图5-28所示。我国有些试点住宅用50毫米厚的加气混凝土砌块直接包裹钢柱，如新疆库尔勒住宅就是采用这种办法。

图5-28　防火板保护柱

上述是通过构造措施对钢结构防火进行补救的方法，一是增加了住宅造价，二是常常会由于住户装修对防火措施造成破坏，达不到事实上的防火防腐效果。武汉钢铁公司2001年成功开发了耐火耐候钢，提升了钢材的防火防腐性能，对推动轻钢轻板住宅的发展是一个较大促进，具有广阔的发展前景。耐火耐候钢是通过增加钢材的特殊成分，使钢材的结构及金相组织发生变化，从而改善钢材内在的耐火性和耐候性。采用耐火耐候钢后，可免去或减少防锈涂料。耐火耐候钢WGJ510C2在600℃时，屈服点仍保持不低于常温屈服点的2/3，而抗锈蚀性是普通钢的2～8倍。使用耐候钢可减少涂料1/3，省去防锈漆，节约综合成本30%^[6]。表5-4为力学性能。其价格仅比普通钢材增加10%，同时，这种钢材也有较好的力学性能、低温和高温冲击性能以及焊接性能。

表5-4　WGJ510C2钢力学性能

注：d为弯心直径，a为钢材厚度。