English彩鋼板板受環(huán)境腐蝕影響的因素
彩鋼板受環(huán)境腐蝕影響的因素
一、高溫度
溫度過(guò)高，彩鋼板油涂層軟化腐蝕介質(zhì)容易沾附，漆膜退化滲透到基板。高溫下油漆含氧量會(huì)提高，稀釋劑會(huì)加速蒸發(fā)，高溫度環(huán)境相互作用而失去它原有的性質(zhì)的變化。
二、高濕度環(huán)境
基板頭部及尾部還有兩邊邊緣，經(jīng)高壓加工在硬質(zhì)壓力的擠壓后油漆會(huì)拉伸變形損壞,濕度高空氣中的含水會(huì)參透油漆進(jìn)入鍍鋅板，水中含有的酸堿性物質(zhì)會(huì)加速對(duì)基板損壞。
三、露
露中的液態(tài)水凝結(jié)在彩鋼板表面。在溫度的變化下水會(huì)緊貼于板面發(fā)生溶解腐蝕條件。
四、溫差
一段時(shí)間之內(nèi)最高溫度與最低溫度為這一段時(shí)間內(nèi)的溫差也導(dǎo)致涂層冷熱頻繁，會(huì)加速涂層中的樹脂蒸發(fā)老化疏松受外界腐蝕介質(zhì)容易滲透到基板。
五、太陽(yáng)光照射的時(shí)間及強(qiáng)度
板面吸收太陽(yáng)光散發(fā)的電磁波、射線、X射線、透射、折射、紫外線、可見光、紅外線、微波和無(wú)線電波都會(huì)產(chǎn)生對(duì)彩鋼板大小程度的損壞。尤其是太陽(yáng)光中的紫外線高頻射線，X射線對(duì)基板有高強(qiáng)度穿透作用。所有的物質(zhì)存在都是有“壽命"的.彩鋼板的“壽命”也不例外，從上面看出接觸太陽(yáng)光的時(shí)間長(zhǎng)短及強(qiáng)度直接影響彩鋼板的使用時(shí)間。
六、雨水量及酸雨
雨水量：下雨的時(shí)候?qū)Σ输摪迤鸬诫p面作用。在降雨的時(shí)候雨水在天空中傾盆而下對(duì)板面會(huì)產(chǎn)生洗刷的作用，雨水會(huì)把彩鋼板表面的灰塵沖刷掉恢復(fù)油漆本有的亮度來(lái)反射陽(yáng)光抵抗紫外線。酸雨：如果雨水含硫酸或酸性的硫酸鹽成分越大對(duì)油漆耐腐蝕是越不利。我國(guó)酸雨主要是硫酸型，我國(guó)三大酸雨區(qū)分別為：
1.西南酸雨區(qū)：是僅次于華中酸雨區(qū)的降水污染嚴(yán)重區(qū)域。
2.華中酸雨區(qū)：目前它已成為全國(guó)酸雨污染范圍最大，中心強(qiáng)度最高的酸雨污染區(qū)。
3.華東沿海酸雨區(qū)：它的污染強(qiáng)度低于華中、西南酸雨區(qū)。
七、風(fēng)
受風(fēng)的影響會(huì)產(chǎn)生兩個(gè)原因，風(fēng)向和風(fēng)速。風(fēng)向：板與板之間都有連接點(diǎn)，連接部位經(jīng)過(guò)風(fēng)向的吹力會(huì)產(chǎn)生拉伸效應(yīng)導(dǎo)致連接部位松動(dòng)暴露縫隙，雨水會(huì)經(jīng)過(guò)縫隙滲透到內(nèi)部。風(fēng)速：就是風(fēng)遇上彩鋼板面產(chǎn)生的壓力。5級(jí)風(fēng)直吹彩鋼板表面產(chǎn)生的壓力是每平方25.5千克，每增加一級(jí)風(fēng)按每平方產(chǎn)生的壓力在約5.1千克。
八、空氣污染
一、工業(yè)生產(chǎn)排放到大氣中的污染物種類繁多，其中包括大量煤炭，煤炭在燃燒過(guò)程中要釋放大量的灰塵、有煙塵、硫的氧化物、氮的氧化物、有機(jī)化合物、鹵化物、碳化合物。二氧化硫、一氧化碳、等物質(zhì)對(duì)油漆腐蝕均有加速作用。
九、雪
1 .影響雪荷載確定的因素分析
根據(jù)有關(guān)數(shù)據(jù)資料和調(diào)查,雪荷載對(duì)一般的磚混結(jié)構(gòu)和框架結(jié)構(gòu)建筑的安全性影響較小,鮮見由于暴風(fēng)雪而受到破壞的情況,而對(duì)一些輕鋼屋蓋、鋼架、網(wǎng)架、穹頂、拱頂?shù)冉Y(jié)構(gòu)有可能造成較大的破壞。其倒塌的原因與雪荷載取值不合理有關(guān)。因此有必要對(duì)雪荷載的規(guī)律進(jìn)行深入研究,使其數(shù)據(jù)標(biāo)準(zhǔn)化。
2.屋面形狀及建筑物尺寸對(duì)雪荷載取值的影響
屋蓋上的積雪分布是不均勻的。屋面的坡度將影響雪荷載的分布,一般來(lái)講屋面坡度越小,積雪越多。各國(guó)在考慮坡度對(duì)雪荷載影響時(shí)坡度的上、下限取值是不一樣的。比如日本、美國(guó)等國(guó)家的規(guī)范規(guī)定,當(dāng)屋面坡度大于60°時(shí),屋面積雪很小,可不考慮雪荷載。我國(guó)荷載規(guī)范規(guī)定這一角度為50°[5]。當(dāng)屋面坡度較小時(shí)對(duì)雪荷載的影響較小可忽略不計(jì),雪荷載的取值和水平屋面相同。這一臨界角度各國(guó)的規(guī)定也不相同,日本為30°,前蘇聯(lián)為25°,美國(guó)為20°,我國(guó)規(guī)范規(guī)定為25°對(duì)于拱形屋面雪荷載的大小和矢跨比(F/L)有關(guān),矢跨比大,積雪量少,雪荷載也小,相反,矢跨比小,雪荷載大。
3.對(duì)于面積較大的屋面積雪在風(fēng)荷載作用下將發(fā)生遷移,雪荷載的不均勻分布可能導(dǎo)致結(jié)構(gòu)失穩(wěn)?，F(xiàn)行的荷載規(guī)范[5]很難確定大型屋蓋表面的雪壓分布。因此,有必要研究屋蓋表面積雪在風(fēng)作用下的漂移過(guò)程。在這方面同濟(jì)大學(xué)的周恒毅等[6],采用兩相流理論模擬風(fēng)荷載雪漂作用,對(duì)首都國(guó)際機(jī)場(chǎng)3號(hào)航站樓屋面雪荷載分布進(jìn)行了研究,利用計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)軟件FLUENT,計(jì)算了在風(fēng)作用下積雪發(fā)生遷移后屋蓋表面的雪壓分布,并對(duì)雪荷載改變量以及雪壓分布的規(guī)律進(jìn)行了分析,為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供了依據(jù)。因此,當(dāng)進(jìn)行類似的大面積屋面雪荷載確定時(shí)不能簡(jiǎn)單的按均勻分布來(lái)確定,應(yīng)進(jìn)行專門的研究。
4.積雪密度對(duì)雪荷載取值的影響
4.1積雪密度和很多因素有關(guān),首先由于積雪的壓密作用,使得新雪與舊雪的密度不同,一般新雪密度在0·4~1·0kN/m3之間,而舊雪密度在0·6~7·0kN/m3之間。降雪時(shí)氣溫不同積雪的密度也不相同。一般來(lái)說(shuō)降雪時(shí)氣溫低,積雪的密度小。奧包蘭斯基通過(guò)研究得到了積雪密度與氣溫之間的關(guān)系如表1。
新雪密度與氣溫之間的關(guān)系
氣 溫/℃ <-10 -10～-5.1 -5～-0.9 0～+2 >+2
新雪密度/kN?mˉ3 0.12～0.75 0.11～0.87 0.35～1.28 0.69～1.83 1.58～1.96
4.2 從表中可以看出,降雪時(shí)溫度不同,積雪的密度的差異是很大的。由于溫度高時(shí)降雪的積雪密度大,所以在我國(guó)南方偶爾出現(xiàn)降雪時(shí),由于積雪的密度很大,更容易出現(xiàn)實(shí)際雪荷載超出設(shè)計(jì)雪荷載造成建筑物的屋頂承載力不足而發(fā)生倒塌的情況。積雪深度也將影響雪的密度,當(dāng)積雪深度較深時(shí),積雪密度也較大。積雪密度與積雪深度之間的關(guān)系如表2。
4.3 屋面構(gòu)造及采暖條件對(duì)雪荷載取值的影響
屋面構(gòu)造不同,室內(nèi)外溫差不一樣,室內(nèi)向外傳播出去的熱量也不相同。在我國(guó)北方地區(qū),一般的工業(yè)與民用建筑冬季都要采暖抗寒,因而產(chǎn)生較大的室內(nèi)外溫差,熱可以隨著溫度差向外傳播,也會(huì)使房屋周圍形成暖氣團(tuán),加速降雪的融化,減少了屋面的雪荷載。而有些鋼結(jié)構(gòu)棚架只起遮陽(yáng)和遮雨雪的作用,不采暖,這樣的結(jié)構(gòu)屋蓋雪荷載就大于采暖的建筑。
風(fēng)力、風(fēng)速和風(fēng)向?qū)ρ┖奢d取值的影響
4.4一般來(lái)講迎風(fēng)面積雪較薄,背風(fēng)面由于風(fēng)渦等作用積雪較厚。同時(shí)在一定風(fēng)力與風(fēng)向的作用下,雪會(huì)移動(dòng),影響了積雪的分布。在一般的建筑中由于屋頂面積不大,這種作用不太明顯可以不考慮,但對(duì)于大面積的屋頂這種作用將產(chǎn)生較大的影響,是不能忽略的。當(dāng)風(fēng)力很大的時(shí)候,屋頂上的雪會(huì)被吹掉。因此,在確定雪荷載值時(shí),必須考慮風(fēng)力、風(fēng)速和風(fēng)向的影響,使其盡可能符合實(shí)際情況。
4.5 雪荷載值的合理確定
建設(shè)地點(diǎn)的基本雪壓在規(guī)范中沒有明確數(shù)值時(shí)當(dāng)?shù)氐幕狙褐翟诤奢d規(guī)范附錄中沒有給出時(shí),可以根據(jù)當(dāng)?shù)氐臍庀筚Y料,按基本雪壓定義通過(guò)統(tǒng)計(jì)分析確定。
對(duì)雪荷載的調(diào)查實(shí)測(cè)數(shù)據(jù)處理后,經(jīng)過(guò)統(tǒng)計(jì)假設(shè)檢驗(yàn),其概率分布服從極值Ⅰ型分布。其分布函數(shù)為:F(X)=exp{-exp[-a(x-u)]}-u]}-u)]}
4.6式中,α為分布的尺度參數(shù);u為分布的位置參數(shù),即分布的眾值。
當(dāng)?shù)赜?0年或10年以上的年最大雪壓資料時(shí)可通過(guò)資料的統(tǒng)計(jì)分析,按上式確定基本雪壓。當(dāng)有大量樣本時(shí),分布參數(shù)的均值μ和標(biāo)準(zhǔn)差σ的關(guān)系如下:α=1.28255σ,u=μ-0.57722α
4.7當(dāng)?shù)氐哪曜畲笱嘿Y料不足10年,可通過(guò)與有長(zhǎng)期資料或有規(guī)定基本雪壓的附近地區(qū)進(jìn)行對(duì)比分析確定基本雪壓。
4.8當(dāng)?shù)貨]有雪壓資料時(shí)可通過(guò)對(duì)氣象和地形條件的分析,參考荷載規(guī)范附錄上的等壓線用插入法確定基本雪壓。
4.9 建設(shè)地點(diǎn)的基本雪壓在規(guī)范中有明確數(shù)值時(shí)
4.10對(duì)于一般的框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)房屋,基本雪壓值可根據(jù)荷載規(guī)范附錄中的表格和等值線圖選用,按均布荷載進(jìn)行計(jì)算,就能滿足承載力的要求?？梢哉f(shuō)一般的框架結(jié)構(gòu)和磚混結(jié)構(gòu)房屋按現(xiàn)行規(guī)范的要求雪荷載取值是安全的。
4.11對(duì)于輕鋼屋蓋、鋼架、網(wǎng)架、穹頂、拱頂?shù)炔输摪褰Y(jié)構(gòu),目前我國(guó)采用的是50年一遇的基本雪荷載設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)值,基本上能夠滿足設(shè)計(jì)需要,但在大災(zāi)面前雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值偏低。我國(guó)南方地區(qū)空氣濕潤(rùn),多為濕雪,是重度較大的降雪,更有必要提高雪荷載標(biāo)準(zhǔn)值。在經(jīng)濟(jì)允許前提下可提高到100年一遇的水準(zhǔn)。
4.12對(duì)高低跨屋面或有局部高差屋面,由于風(fēng)對(duì)雪的漂積作用,較高屋面的雪被吹落在較低屋面上,在低屋面上形成局部較大的漂積荷載。最大可出現(xiàn)三倍于地面積雪荷載的情況。因此在建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)要特別注意高低跨屋面或有局部高差屋面的情況。關(guān)于低跨屋面的積雪分布系數(shù)的選取,前蘇聯(lián)規(guī)范規(guī)定屋面積雪分布系數(shù)取4·0。我國(guó)現(xiàn)行規(guī)范規(guī)定屋面積雪分布系數(shù)為2·0。考慮到我國(guó)部分地區(qū)冰雪災(zāi)害頻發(fā),低屋面的積雪分布系數(shù)有必要調(diào)大。
4.13屋面積雪分布系數(shù)是屋面水平投影上的雪荷載Sk與基本雪壓S0的比值,實(shí)際上也是地面基本雪壓換算成屋面雪荷載的換算系數(shù)。如果設(shè)計(jì)人員忽略了積雪分布系數(shù),對(duì)于一般的平屋頂建筑由于Sk與S0是相等的,雖然概念不清楚,但計(jì)算結(jié)果是相同的。如果對(duì)于其它形式的屋頂,也不考慮積雪分布系數(shù),就會(huì)出現(xiàn)計(jì)算錯(cuò)誤,甚至有可能由于雪荷載取值過(guò)小而發(fā)生工程事故。
4.14屋面積雪分布系數(shù)可按規(guī)范選用。規(guī)范中對(duì)大部分房屋都列出了積雪均勻分布和不均勻分布兩種情況,后一種主要考慮積雪的漂移和堆積后的情況。原則上在計(jì)算結(jié)構(gòu)及屋面承重構(gòu)件時(shí),應(yīng)分別按兩種分布情況計(jì)算結(jié)構(gòu)的效應(yīng)值,按最不利的情況確定構(gòu)件的截面。根據(jù)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)可適當(dāng)進(jìn)行簡(jiǎn)化,按下列情況進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算:①在基本雪壓S0>(0·3~0·5)kN/m2的地區(qū),計(jì)算直接承受雪荷載的屋蓋結(jié)構(gòu)(如屋面板、檁條等)時(shí),應(yīng)考慮雪荷載不均勻的影響,按最不利情況進(jìn)行計(jì)算。②屋架和拱殼應(yīng)分別按積雪全跨均勻分布情況、不均勻分布情況和半跨均勻分布的情況進(jìn)行計(jì)算。③對(duì)于下部承重結(jié)構(gòu)如排架柱、框架柱,由于其它荷載較大,雪荷載不均勻分布的影響較小,可不考慮雪荷載分布不均勻的影響,按積雪全跨均勻分布情況進(jìn)行計(jì)算。④面積特別大的鋼結(jié)構(gòu)等輕型屋面,如機(jī)場(chǎng)候機(jī)樓、體育場(chǎng)館屋頂?shù)?造型特別等原因,現(xiàn)行荷載規(guī)范還不能解決其雪荷載的分布問(wèn)題。對(duì)于類似的情況應(yīng)做專門的研究。
5.雪荷載對(duì)建筑輕鋼結(jié)構(gòu)的影響以及雪荷載在工程中取值的分析
5.1檁條彎扭失穩(wěn)破壞 當(dāng)檁條高度偏小,截面不足時(shí),無(wú)法承受巨大的暴雪荷載,發(fā)生彎扭失穩(wěn)破壞。如果一個(gè)開間檁條破壞而掉落后,鋼架之間如果沒有足夠的連接,會(huì)使得剛架在鄰跨的不均勻荷載作用下發(fā)生扭曲而破壞,承載力喪失[1]?；r(shí)產(chǎn)生的不均勻荷載對(duì)鋼架有不利影響,使得陰面倒塌面積比陽(yáng)面小。
5.2剛架平面外失穩(wěn)破壞 在暴雪中,巨大的雪荷載使得剛架梁在彎矩作用下,下翼緣受壓屈曲,平面外失穩(wěn)。如果一段梁發(fā)生破壞,會(huì)導(dǎo)致相鄰柱承受不均勻荷載而發(fā)生平面外失穩(wěn)破壞并形成連鎖效應(yīng)。
5.3剛架梁平面內(nèi)失穩(wěn)破壞 如果剛架梁的截面過(guò)小,無(wú)法承受巨大的雪荷載,則會(huì)在彎矩作用下發(fā)生平面內(nèi)的整體失穩(wěn)破壞。雪荷載作用下,梁跨中上翼緣受壓先屈曲(其截面較小,本身就容易成為薄弱部分,此時(shí)梁撓度最大,屋面也最容易積雪,使屋面載荷加大)。失穩(wěn)破壞時(shí)梁向下彎折,而彎折更使屋面雪向彎折的中部滑動(dòng)集中,形成更大的載荷,梁柱節(jié)點(diǎn)處彎矩瞬間大增,致使此處梁下緣也屈曲而破壞[3]。梁失穩(wěn)后,給鄰間檁條產(chǎn)生大的拉力和扭矩,致使其在多個(gè)力的作用下扭曲。
5.4節(jié)點(diǎn)破壞剛架主體節(jié)點(diǎn)一般都有較大的安全儲(chǔ)備,在雪災(zāi)中發(fā)生破壞的往往是圍護(hù)結(jié)構(gòu)和次結(jié)構(gòu)的節(jié)點(diǎn)。此類節(jié)點(diǎn)破壞后,引起的局部破壞經(jīng)常導(dǎo)致荷載分布不均勻,而致使廠房的其他部分連鎖破壞。
5.5次要結(jié)構(gòu)破壞輕型鋼結(jié)構(gòu)建筑的次結(jié)構(gòu)的破壞,如雨棚、連廊等也是容易發(fā)生破壞的部位。當(dāng)雨棚在雪荷載作用下,與廠房主體連接的節(jié)點(diǎn)破壞是很典型的設(shè)計(jì)問(wèn)題所致。
5.6支撐體系失效單層門架結(jié)構(gòu)中,支撐體系的設(shè)計(jì)非常重要,剛架結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定及平面外計(jì)算長(zhǎng)度、軸壓比等均需借助一些支撐來(lái)保證。
十、對(duì)彩鋼板鋼結(jié)構(gòu)的安裝建議
（1）因地制宜地提高雪荷載值與風(fēng)荷載值的設(shè)計(jì)。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范是結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本要求,各地區(qū)可以根據(jù) 實(shí)際情況,在滿足設(shè)計(jì)規(guī)范要求的前提下,適度加大雪荷載 和風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值,提高輕鋼結(jié)構(gòu)房屋抵御暴風(fēng)雪能力的安全 系數(shù)。
(2)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí),應(yīng)首先按半跨雪荷載的荷載組合模式 進(jìn)行設(shè)計(jì),加大輕型鋼結(jié)構(gòu)1/4跨和3/4跨處剛度。輕型鋼 結(jié)構(gòu)屋面1/4和3/4跨處,在風(fēng)雪中常常會(huì)出現(xiàn)過(guò)厚積雪, 造成這些部位產(chǎn)生較大變形,隨著矢跨比的增大,這種現(xiàn)象 就更加明顯。
(3)提高輕鋼結(jié)構(gòu)體系的魯棒性。輕鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面尺寸小,質(zhì)量輕,但傳遞力徑較單一,在遇到暴風(fēng)雪作用時(shí), 往往會(huì)因?yàn)榫植渴軗p導(dǎo)致整體性破壞。因此,在保證結(jié)構(gòu)體 系中各構(gòu)件與節(jié)點(diǎn)的安全能力外,也應(yīng)充分考慮結(jié)構(gòu)形式的 魯棒性。
（4）對(duì)剛架梁柱節(jié)點(diǎn)進(jìn)行加強(qiáng)，如增大節(jié)點(diǎn)處腹板厚 度，控制節(jié)點(diǎn)處的初始缺陷，在腹板處增加斜撐防止過(guò)早屈 曲等，預(yù)計(jì)均可提高剛架的抗風(fēng)、抗雪極限承載力。
（5）考慮偶然 荷載的作用，使結(jié)構(gòu)更加安全可靠，在重要彩鋼板結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)中，將不可預(yù)期的偶然荷載納入考慮的范 疇，可以使設(shè)計(jì)更加完善，使其既有較好的經(jīng)濟(jì)性， 又有合理的安全性。同時(shí)，這也體現(xiàn)了結(jié)構(gòu)抗連續(xù) 倒塌設(shè)計(jì)方法中事件控制法的思想。
（6）建議采用防腐能力更強(qiáng)的納米防腐隔熱板，自重更輕更加耐用！
