铁路钢结构站房及雨棚的耐久性研究

蒋东宇

中国国家铁路集团有限公司

1 简要概述铁路钢结构站房及雨棚的耐久性发展现状

实际生产生活中，如何确保提升铁路钢结构站房及雨棚的耐久性，逐渐成为相关设计作业人员关注研究内容的重要组成，其不光影响铁路钢结构站房及雨棚的功能效用，而且还对铁路相关产业的运行发展产生了较大的影响及干扰。

1.1 钢结构耐久性特征概述

耐久性主要指的是材料本身抵抗自然环境外界因素与自身内在因素双重因素的能力，其也可以简要概况为材料本身具备的经久耐用的能力，一般情形下，材料自身的耐久性越好，其使用寿命也随之越长，更好地满足材料使用发展需要，切实保障材料使用的经济价值效益。有关于钢结构耐久性的研究持续不断进行，但从国内现有文献资料来看，我国相关研究领域范围之内的学者目前尚未对钢结构耐久性做一个明确的相关定义。当前阶段，国内学者对混凝土结构耐久性的定位内容为：基于预期维护及预定作用的影响，混凝土结构及部件在预定的期限范围之内维持其最低性能要求的一种能力，代表混凝土结构的耐久性。基于此，由于混凝土结构与钢结构二者有一定的共通性，参照混凝土结构耐久性定义，可将钢结构耐久性界定为以下内容：按照钢结构预期设计下的环境及结构维护养护条件，钢结构构件及其相应的连接件能够保持其自身相应适用性及安全性的一种能力。实际生产生活中，钢结构耐久性不仅与钢结构材料自身的耐久性有关，而且还与钢结构防腐涂料的耐久性有较为密切的关联。

1.2 钢结构容易被腐蚀的客观事实

实际生产生活中，钢结构具有承载力好、力学性能好、抗震性能好等系列优点，基于这些应用优势的存在及发展，钢结构在铁路站房及雨棚中得到了较好的应用与发展，与此同时，根据现实情形可知，钢结构本身具有一个较为显著的发展缺陷，即钢结构容易被腐蚀。其不仅会在很大程度上增加钢材损伤现象出现概率，同时还会降低钢结构整体的承载能力，甚至会导致结构坍塌现象的发生。为强化钢结构的实践应用价值，尽可能强化其经久耐用的能力，注重并积极开展钢结构站房及雨棚的耐久性研究活动，具有极其重要的现实价值。结合现实情形可知，钢结构自身具有的这一缺陷，与其材料自身属性有较大的关联，同时也外界因素的影响干扰有密切联系。

1.3 铁路钢结构站房及雨棚的耐久性现状

从铁路建设现状来看，钢结构在铁路站房、雨棚内得到了较好的应用及发展，站房的候车大厅、站房及雨棚中大跨度悬挑部分等，都是钢结构常用的应用部位，发挥系列功能效用同时，推动了铁路工程建设活动的开展实施。耐久性研究对铁路钢结构站房及雨棚建设有关键性影响及作用，结合现实情形可知，外界环境对钢结构的腐蚀现象有极大的影响及作用，露天环境之中的水分、阳光等因素均会导致钢结构腐蚀现象的出现。例如，雨棚柱锈蚀现象、雨棚钢梁锈蚀现象、大跨度无站台柱钢结构雨棚台柱粉化及脱落现象普遍发生，这些现象的存在及发展，与钢结构涂装质量较差、大气环境影响等多方因素有关，同时还会给钢结构的耐久性产生较为不利的影响及作用。当前阶段，站房及雨棚均为铁路交通运输内容的重要组成部分，基于钢结构本身具有的应用优势，其在站房及雨棚结构中具有较大的应用效力，为满足钢结构站房及雨棚施工建设作业发展需要，相关作业人员有必要依据铁路站房及雨棚所处环境，基于腐蚀机理与特点相关内容的分析探讨，为钢结构铁路站房及雨棚的耐久性设计提供重要性支撑。

2 分析探讨钢结构腐蚀的影响因素及损伤机理

2.1 钢结构腐蚀的影响因素

实际生产生活中，导致钢结构腐蚀现象出现的原因，主要包括以下几个方面的内容：（1）气候因素所致，日照时间、环境相对湿度、气温等气候因素，均会导致钢结构腐蚀现象的发生，影响钢结构整体承载能力，例如，环境相对湿度较大的情形下，钢结构腐蚀现象出现概率随之增加，降低钢结构整体承载力，影响站房及雨棚的使用性功能价值效用；（2）大气污染因素，根据生活常识内容可知，大气的主要成分是不变的，但大气污染现象普遍存在的同时，大气中含有的氮化物、硫化物、盐粒子等数量持续不断增加，并对金属产生较大的腐蚀作用，特别是在空气中水分含量较大的情形下，大气中的有害物质融入水分子之中，与金属物质产生较为充分的接触，进而损伤金属结构稳定性，导致金属腐蚀现象的出现。

2.2 钢结构腐蚀损伤机理探讨

电化学腐蚀和热力学腐蚀是较为常见的两大钢结构腐蚀损伤机理，实际生产生活中，身处大气环境之中的钢结构腐蚀现象的发生，大多与电化学腐蚀机理有密切关联。相关研究表明，钢结构腐蚀损伤机理的主要内容包括以下两点：（1）电化学腐蚀机理，在钢材材料存放与使用的整个过程期间内，钢结构中铁元素基于电化学反应的存在及发展，逐步被氧化成正的化学价状态，具体内容为，阳极产物铁离子与阴极产物氢氧根离子相结合，促使氢氧化亚铁这一腐蚀产物的出现，在大气外在环境进一步影响及作用的情形下，氢氧化亚铁进一步发生氧化作用，转变为铁锈；（2）热力学腐蚀机理，高温状态下，金属元素和非金属元素的稳定状态逐渐被打破，有氧及潮湿环境共存的情形下，铁元素将逐渐发生相应的化学反应，由单质铁逐渐转变为铁锈，转变铁元素的存在状态。

2.3 钢结构的防腐方法探究

通常可以采取的防腐办法包括以下几点内容：第一，知悉明确钢结构系列防腐原则，从根本上降低钢结构腐蚀现象出现可能性，科学合理的达成钢结构防腐目的，钢材是建造钢结构所需的主要材料，钢材本身存在不少的有害物质，这些有害物质的存在及发展，为电化学腐蚀提供了相应的基础性条件，为此，为采取有效的钢结构防腐措施，保障提升钢材的均匀性及整体质量，能够较好地降低钢结构腐蚀现象出现可能性；第二，注重并做好钢结构表面系列防腐处理工作，基于表面防腐保护屏障的切实有效构建，最大限度地减少钢结构整体与不利环境相互之间的接触面积，从而能够较为有效地降低腐蚀现象出现概率；第三，环境对钢结构腐蚀现象会产生较大的影响与作业，为切实保障提升钢结构防腐效果，依据钢结构所处环境情况，针对性选择相应的钢结构防腐措施，能够较好地达成预期防腐目标，极具现实意义。

3 积极探索铁路钢结构站房及雨棚的耐久性设计要点

钢结构腐蚀现象的存在及发展，对铁路钢结构站房与雨棚功能效用的切实有效发挥有较为不利的影响，严重时甚至会导致钢结构坍塌现象的出现，危害铁路钢结构站房及雨棚使用者的人身财产安全，同时还会对铁路事业的后续发展产生不利影响及作用。注重并切实做好铁路钢结构站房及雨棚耐久性设计工作，显得极为必要，当前阶段，主要涉及的铁路钢结构站房及雨棚耐久性设计要点内容为：

3.1 钢结构形式及节点构造的合理化选用

由于环境的影响及作用，钢结构后续可能会与腐蚀性物质进行相互接触时，设计人员应当基于隔离措施的合理有效应用，选择良好的结构形式，并基于钢结构整体的腐蚀性等级，针对性完成相应的钢结构耐久性设计工作。通常情形下，钢结构所处环境的腐蚀性等级在4-6级之间时，钢结构中主梁、柱等重要的结构受力构件不应当使用格构式构件，杆件应当尽可能选用闭口或实腹式截面，并对杆件的最小厚度加以有效控制，在腐蚀等级较高的情形下，设计人员还可基于防腐蚀性能较好的钢材的选用，满足耐久性设计目标发展需要。

3.2 切实做好钢结构表面处理作业活动

结合现实情形可知，钢结构表面处理作业活动，主要涉及以下内容：一，重视并做好钢结构表面清理工作，为满足后续钢结构涂层作业需要，施工作业人员应当及时有效的清理钢结构表面存在的毛刺、焊渣等杂物，必要情形下还需进行边角钝化处理作业，处理钢结构表面油污类物质，确保钢结构表面处于中性状态；二，科学合理完成涂层保护作业，设计人员应当基于涂层配套原则，组织进行钢结构站房与雨棚耐久性设计工作，选择的涂层材料质量应当能够满足腐蚀环境及防腐蚀年限作业发展需要，尽可能确保涂层材料呈现同一配套的作业属性，必要情形下，为充分发挥涂层的保护作用，设计人员可基于现代化涂装体系的选用，完成相应的耐久性设计。

4 结束语

综上所述，通过本文的分析论述可知，由于钢结构本身具有系列较为显著的应用优势，其在我国铁路站房及雨棚建设过程中得到了较好的应用及发展，基于钢结构本身的物理属性、外在环境持续不断呈现恶劣状态情形的同时，铁路钢结构腐蚀现象出现可能性较大，严重时甚至危害人民财产安全，基于钢结构锈蚀现象出现原因，基于钢结构形式及节点构造的合理化选用、注重并切实做好钢结构表面处理作业活动等，能够较好地完成站房及雨棚耐久性设计。