关于建筑幕墙防腐设计思路的探索

佟 克 龙

(中建八局第二建设有限公司，山东 济南 250014)

1 概述

伴随着国家现在经济的高速发展和人民生活水平的不断提高，当代建筑越来越主张发展新建筑美学，要求创造新的建筑艺术美感。因超高层建筑幕墙更能体现建筑现代美感，才能适应人们对现代建筑幕墙多功能的需求。建筑幕墙的龙骨和连接系统大部分是金属材料，长时间的使用过程中，因为时间、空间、环境等因素容易遭到腐蚀破坏，而幕墙构件又是长期受力，特别是转接件系统，通常是位于建筑幕墙隐蔽部位，无法定期进行检查与维护，一旦破坏或失效将造成极大的危害。如何控制和减缓幕墙转接件及其转接件与幕墙龙骨之间因为电化学作用引起材料本身性质的腐蚀变化成为关键。在众多的防腐蚀方法中，如何恰当合理地选用合适防腐方式是很困难的。现今经济技术发展阶段，建筑幕墙腐蚀的目的是为了确保结构安全，使材料的力学性能得到充分的利用，实现安全效益和经济效益共同发展。幕墙结构防腐蚀的基本功能是节约资源、合理利用资源、提高资源利用率，对幕墙的安全也起着重要的作用。因此结合相关标准、规范，需要我们工程技术人员对建筑幕墙防腐功能的实施方案、构造原理、材料选用、工艺方法等进行学习和反思，有利于幕墙工程防腐更优化的设计。

2 幕墙防腐蚀设计的意义

在幕墙工程全生命周期中，为确保建筑幕墙的使用寿命，要充分考虑幕墙构件腐蚀速率，设计时要最大限度的减少幕墙构件之间的腐蚀，在确保绝对安全的前提下，采用合适型材壁厚，使得建筑幕墙工程造价经济合理，实现节约资源和环境保护相平衡，实现建筑幕墙防腐设计的终极目标。

根据相关数据统计，我国因金属腐蚀造成的损失占国民生产总值(GNP)的4%，约为地震、水灾、台风等自然灾害总和的6倍[1]。减少腐蚀损失对建设节约型社会有重大意义。当代先进防腐蚀技术能充分在幕墙工程防腐蚀设计中得到采用，那么因腐蚀造成的维护费用及经济损失可以大大降低。不能不说材料之间防腐蚀设计是与国计民生息息相关的，对国民经济有重大实际意义。

3 我国现行规范对建筑幕墙防腐的基本要求

幕墙的主要材料有钢型材、铝型材、各面材和粘结材料。幕墙支撑龙骨材料和连接材料绝大部分是金属材料。在使用过程中因为时间、环境等因素常常遭到腐蚀破坏，而幕墙构件又是长期受力，一旦破坏将造成很大危害。建筑幕墙工程的防腐蚀设计应遵循以下规范：GB/T 20186—2007建筑幕墙对建筑幕墙材料防腐规定如下：幕墙工程所用的材料必须满足国家和行业的规范：如JGJ 102，JGJ 133和GB/T 21086的规定，具有抗腐蚀能力，符合国家节约资源和环境保护要求，性能应满足设计要求[5]。

幕墙处于建筑外表面，在幕墙的全生命使用周期中，经常受到风吹日晒雨淋等各种不利因素的破坏。由此，要求幕墙的构件要有足够的耐腐蚀性和安全性，所以幕墙材料要有良好的耐腐蚀性能或者做到优秀的耐腐蚀处理。

4 建筑幕墙的防腐设计思路

1)在幕墙设计中应该充分考虑在不同材料接触位置要采取绝缘措施，避免不同金属的直接接触。铝合金框架幕墙的转接系统宜采用不锈钢挂件和不锈钢转接件。考虑到节约资源也可以采用碳钢件，但是碳钢构件表面要采用合适的防腐处理和在接触位置采用防腐隔离措施。幕墙中常采用尼龙或者橡胶垫片等材料。框架式幕墙龙骨防腐蚀设计节点示意图如图1所示。

2)铝制件与钢制件连接的固定件，宜采用不锈钢折弯件，不宜采用钢制件。当采用钢制件时，必须防腐处理且采用尼龙垫片隔离。单元式幕墙龙骨防腐蚀设计示意图如图2所示。

5 常用幕墙材料防腐蚀方法

5.1 铝合金龙骨防腐方法

铝合金龙骨材料的防腐是幕墙工程设计、施工以及全生命周期使用中必须注意和防范的问题，铝型材防腐涉及到铝合金玻璃幕墙的耐久性、适用性、安全性、维护性等诸多方面。现在建筑幕墙铝合金型材常用的防腐处理方式有粉末喷涂、氟碳喷涂、阳极氧化、电泳涂漆等。还有基于粉末喷涂的木纹转印技术，处理效果比较多样多彩。粉末喷涂、氟碳喷涂、阳极氧化、电泳涂漆防腐处理时，应符合国家标准GB 5237铝合金建筑型材规定的质量要求[6]。

5.2 不锈钢的防腐蚀方法

不锈钢材料本身的耐腐蚀性取决于铬，在铬的添加量达到一定量时，钢的耐大气腐蚀性能显著增加。原因是用铬对钢进行合金化处理，在金属上形成的表面氧化物。这层致密的氧化能够牢固的依附在钢材表面，并且能够进一步的阻止氧化的进行，起到很好的防腐作用。

5.3 钢件防腐蚀方法(热浸镀锌)

幕墙系统宜采用不锈钢横竖龙骨、不锈钢挂件和不锈钢转接件。但是考虑实际情况也可以采用碳钢件，但是碳钢构件表面要采用热浸镀锌处理。幕墙结构构件设计时，热浸镀锌的厚度可采用下式计算:

D=1.1×N×S。

其中，D为构件热镀锌层的厚度，μm；N为构件设计使用年限，年；1.1为保护系数；S为构件锌层在所处环境中的腐蚀速度，μm/年，可查数据得到；

D=1.1×N×S=1.1×25×2.1=57.75 μm<70 μm。

N=25年(幕墙设计年限)；S=2.1(构件锌层在所处环境中的腐蚀损耗取值：C3中等环境城市和工业大气)经过计算结果为57.75 μm,实际损耗量要小于规范规定的70 μm，即规范中的规定[2]完全满足工程的实际要求。

注：目前我国规范(GB/T 28699—2012钢结构防护涂装通用技术条件)有关腐蚀速度的参数均可查有腐蚀速度数据[4]。并且根据相应的规范，其镀锌层厚度应大于70 μm[2]。

6 建筑幕墙防腐设计总结

1)整个工程的全局防腐蚀设计始于方案论证，初步设计阶段即应考虑如何通过系统设计改善介质接触环境的防腐蚀设计，以延长工程寿命、降低工程造价，达到最佳经济运行目的。在整个工程项目的技术经济效果评价中，把防腐蚀设计作为一个不可缺少的因素去考虑。

2)在材料选定、防腐蚀方案确定后，在进入结构设计时，不仅要充分考虑幕墙结构力学性能的同时，也要满足幕墙系统防腐蚀性的要求。

3)在工程设计之初和工程完工验收后，在交付使用方运行使用同时，也要在使用说明书中包含防腐蚀条文。如在进行幕墙清洗时，选用的清洗剂使用要求等，在采用不同材料时提醒使用者参照执行，从而保证整个工程各部都能达到预想的防腐蚀设计要求，并获得整个工程良好的同步使用寿命。

4)通过对此幕墙防腐构造的详细分析，能够从中掌握幕墙防腐的设计要领，给出了一些具体的做法、措施，加深对现行规范的理解，试图解决困扰部分设计师的幕墙防腐问题。随着建筑幕墙技术不断发展，一大批新材料、新工艺涌现。如硬质阳极氧化及瓷质阳极氧化防腐性能、装饰性是铝型材表面处理中新工艺，但是相对来说新工艺的成本也较高。我们应该在建筑幕墙设计时注意防腐蚀措施，不要在工程中留下隐患。文章中表达不妥不周之处，敬请各位同行和专家批评指正。