鋼材腐蝕對住宅鋼結(jié)構(gòu)性能影響的研究與評估.pdf

1、鋼結(jié)構(gòu)具有輕質(zhì)高強(qiáng)和建造工業(yè)化的優(yōu)點(diǎn)，同時(shí)也有耐腐蝕和耐火等方面的不足。以往鋼結(jié)構(gòu)防腐機(jī)理和技術(shù)措施的研究主要針對工業(yè)建筑以及大型公共建筑物。近年來，鋼結(jié)構(gòu)住宅研發(fā)在中國興起熱潮，被認(rèn)為是未來住宅建筑的發(fā)展方向。但是，開發(fā)商、業(yè)主對住宅鋼結(jié)構(gòu)防腐層面的耐久性還是存在疑惑和擔(dān)心，這一定程度上影響了鋼結(jié)構(gòu)住宅推廣應(yīng)用。 本文對有涂裝和無涂裝的Q235B鋼材完成最長達(dá)6400小時(shí)的鹽霧室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)，之后再進(jìn)行鋼材力學(xué)性能試驗(yàn)。通過

2、對試驗(yàn)數(shù)據(jù)的分析，采用最小二乘法原理回歸得到了受腐蝕鋼材屈服強(qiáng)度、極限強(qiáng)度和伸長率下降與其失重率的關(guān)系式。 為考察無涂裝和有涂裝焊接H型鋼簡支梁腐蝕后的承載力、變形等受力性能指標(biāo)，及其受力性能隨著腐蝕時(shí)間增加的變化規(guī)律，本文對三組包括有涂裝和無涂裝的焊接H型鋼試件完成最長達(dá)2400小時(shí)的鹽霧室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)，之后再進(jìn)行靜力破壞試驗(yàn)。試驗(yàn)結(jié)果表明，在有涂裝保護(hù)的試件中，腐蝕了2400小時(shí)的試件承載力、變形能力有相對明顯的下降；在無

3、涂裝試件中，翼緣、腹板厚度較小的試件承載力、變形能力都顯示出更大的降幅。 在試驗(yàn)研究的基礎(chǔ)上，本文對試驗(yàn)中的受腐蝕鋼梁進(jìn)行了有限元模擬，建模時(shí)考慮了腐蝕造成的構(gòu)件截面損失和材料力學(xué)性能降低。通過將試驗(yàn)結(jié)果和有限元結(jié)果進(jìn)行比較，驗(yàn)證了運(yùn)用有限元數(shù)值模擬的方法分析腐蝕后的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件性能的適用性和有效性。 參照本文受腐蝕鋼材材性試驗(yàn)得到的數(shù)據(jù)和研究成果，通過有限元數(shù)值模擬的方法，建立某十二層住宅鋼結(jié)構(gòu)腐蝕前和腐蝕后的兩個(gè)模型，

4、對實(shí)際城市大氣環(huán)境中25～50年腐蝕后住宅鋼結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行評估。建模時(shí)考慮了腐蝕造成的構(gòu)件截面減損和鋼材力學(xué)性能降低的影響，以及室內(nèi)外構(gòu)件所處環(huán)境的差別。參照相關(guān)規(guī)范對于結(jié)構(gòu)和構(gòu)件的驗(yàn)算結(jié)果表明，腐蝕后住宅鋼結(jié)構(gòu)自振周期變長，承重構(gòu)件的正應(yīng)力比、水平荷載或作用下的層間位移，以及主、次梁相對撓度均有一定程度的增加。這些現(xiàn)象表明腐蝕削弱了承重結(jié)構(gòu)的承載力儲備，使得結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度降低。 與鋼結(jié)構(gòu)面臨的腐蝕危害一樣，鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)也經(jīng)受由

5、于鋼筋腐蝕導(dǎo)致的耐久性失效問題。本文研究獲得的住宅鋼結(jié)構(gòu)基于服役時(shí)間承載力下降程度與現(xiàn)有混凝土結(jié)構(gòu)研究成果的比較表明，面對住宅環(huán)境中腐蝕的危害，鋼結(jié)構(gòu)并不差于混凝土結(jié)構(gòu)。 上海市工程建設(shè)規(guī)范《多高層鋼結(jié)構(gòu)住宅技術(shù)規(guī)程》中“鋼結(jié)構(gòu)防腐”部分的編制工作是本文研究內(nèi)容的一部分。本文介紹了該規(guī)程中有關(guān)防腐設(shè)計(jì)的條文，并進(jìn)行對這些條文進(jìn)行了解釋說明。 為了克服室內(nèi)加速腐蝕試驗(yàn)研究的局限性，進(jìn)一步掌握城市大氣中建筑鋼結(jié)構(gòu)腐蝕發(fā)展的第