黄成斌
中国铁路北京局集团有限公司天津房产管理所，天津 300010
摘要：铁路站房作为城市和铁路形象的展示窗口，受到了人们的广泛关注。然而，现代铁路站房和雨棚主要采用大跨度空间钢结构，其防腐性能相对较差，造成严重的钢损，大大降低了钢结构的承载能力。
关键词：钢结构站房；雨棚；耐久性；钢结构腐蚀；
随着高速铁路的飞速发展，铁路站房作为展示城市和高速铁路形象的窗口，受到了社会的广泛关注。现代高铁站房、无站台柱雨棚多采用大跨度钢结构，耐腐蚀性能差，造成大量钢损，大大降低了钢结构的承载能力。本文从现有钢结构的腐蚀状态和环境影响钢结构腐蚀的因素进行了分析,对钢结构腐蚀损伤的机理和类型进行了详细介绍,并提出了耐久性设计的要点,从而为未来的钢结构的设计提供参考。
一、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。
二、钢结构腐蚀的影响因素
钢结构的腐蚀主要受大气环境的影响，大气环境中的水分、氧气和其他腐蚀性介质（包括雨水中的杂质、灰尘、表面沉积物、盐雾、酸雨）与钢材表面接触，发生化学腐蚀或电化学腐蚀，导致钢结构被腐蚀。影响钢结构腐蚀的因素可以分为气候因素和大气污染因素两大类。
1.气候因素。气候因素直接影响着钢结构的腐蚀，包括日照时间、气温、相对湿度、降水等。
2.大气污染因素。大气的主要成分是不变的，但是被污染的大气中含有的硫化物、氮化物、碳化物和海洋大气中的盐粒子等会对金属造成腐蚀。
三、钢结构腐蚀的防治措施
1.提高钢材的耐腐蚀性。与一般结构用钢的钢材相比，耐腐性较好的钢材就是耐候钢，一般含有磷、铜、镍、钛等金属元素，促使金属表面形成一定的保护层，从而提高钢结构的耐腐蚀性能。低温冲击韧性比一般的钢结构较好，即称之为耐候钢耐候钢在腐蚀过程中，可形成一层致密的、连续的内锈层。这种内锈层能有效地阻止腐蚀介质向钢材扩散，同时可以抑制电化学反应中的阳极反应，对钢材有保护作用。
2.使用有机、无机涂层和金属镀层。热浸锌是把除锈之后的钢结构浸在600℃的高温融化锌液内，促使钢结构表面附上一定厚度的锌层，厚度对5mm以下薄板不能小于65μm，对厚板不小于86μm，以此实现防腐蚀的目的。随着大量轻钢结构体系中的压型钢板等，如雨后春笋，不断涌现，其中大多数是采用热浸锌防腐蚀。热浸锌首先需要酸洗除锈，再进行清洗。热浸锌是以高温为载体的，而管形构件应该进行两端开敞。
如果两端封闭，会直接导致管内的空气膨胀，从而造成封头板发生爆裂，引发重大的安全事故。这是一种和热浸锌防腐蚀效果相持衡的长效防腐蚀方法，即先将钢结构表面进行喷砂除锈处理，使其发出金属光泽，并进行打毛。然后，使用乙炔-氧焰将一直送出的铝丝融化掉，将压缩空气吹附到钢结构的表面上，形成了蜂窝状的铝喷涂层。然后，再利用环氧树脂或等涂料，将毛细孔填充密实，从而形成复合涂层。这一方法不能在管状构件的内壁上进行作业，所以，管状构件的两端必须做适当的气密性封闭，以此才能防止内部被腐蚀。
3.外加电流。在水下或地下使用钢结构，一般会采用阴极保护的方式进行防腐蚀，即外加电流式和牺牲阳极式两种形式，其中，外加电流式是对裸露在外面的钢结构，进行外加电流，这需要消耗巨大的保护电能，这对整个系统来说，严重缺乏良好的经济性。而牺牲阳极式主要是合理利用比钢材的电位更负的金属和合金制成的牺牲性阳极，以此保证钢结构不会被腐蚀。
4.涂层法。涂层法防腐蚀性一般不如长效防腐蚀方法，所以用于室内钢结构或相对易于维护的室外钢结构较多。其成本相对较低，但是在户外使用时，维护成本会很高。涂层法施工的首要步骤是进行除锈处理，想要保证涂层足够优质，必须彻底进行除锈。因此，要求比较高的涂层一般会使用喷砂喷丸进行除锈，露出金属光泽，彻底清除所有的污渍和杂质。涂层一般分为底漆和面漆，底漆含粉料比较多，基料却很少。成膜比较粗糙，与钢材结构的粘附力比较强，与面漆的结合性良好。面漆的基料比较多，成膜有光泽，可以在很大程度上保护底漆不受腐蚀，并具备良好的抗风化能力。不同的涂料之间存在是否相容的问题，前后选择不同涂料的时候，必须注重涂料之间的相容性。涂层施工时温度和湿度要适宜，施工环境的粉尘要较少，构件表面不能存在结露等，在涂装4h之内，不能淋雨，涂层需要做4-5遍。
四、积极探索铁路钢结构站房及雨棚的耐久性设计要点
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。
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。
3.钢结构的维护保养。对于铁路站房和雨棚建筑全生命周期而言，后期的维护保养是提高钢结构耐久性不可或缺的一环。定期的安全检测、评估可以了解钢结构所处的状态，通过对涂层的检测，可以确定其使用寿命。日常的巡检、春秋检、年检等有助于及时发现钢结构失效部分和腐蚀情况，进而对涂层的破坏、锈蚀，支座的老化，焊缝的撕裂等进行维护保养，确保钢结构处于正常工作状态。
总之，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、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。
参考文献：
[1]张超.浅谈铁路钢结构站房及雨棚的耐久性研究.2018.
[2]刘迎春.铁路站房钢结构工程质量安全风险分析研究.2019.