结构防护（精选10篇）
结构防护 篇1
边坡工程是公路围挡结构的主要部分, 用于对公路设施进行安全防护, 实现了现代公路性能的最优化配置。为了改变早期公路结构存在的功能性缺失, 必须要做好公路病害防护功能, 对边坡工程执行病害问题防护处理是不可缺少的。因而, 施工单位不仅要注重现场作业流程的规划调整, 还要考虑边坡结构常见病害的防治工作, 全面提升整个公路配套设施的工作性能。
公路是交通工程规划的主要对象, 兴建公路对地区交通事业发展具有推动作用, 形成了更大范围的交通服务体系。新时期国内公路项目涉及范围更广, 以大范围运输为主的公路设施得到推广应用。边坡工程是现代公路构造不可少的一部分, 对整个公路结构形成了综合性的保护面, 大大降低了路面层构造的危害性。
1 公路边坡的重要性
公路是交通工程规划的主要对象, 兴建公路对地区交通事业发展具有推动作用, 形成了更大范围的交通服务体系。新时期国内公路项目涉及范围更广, 以大范围运输为主的公路设施得到推广应用。边坡工程是现代公路构造不可少的一部分, 对整个公路结构形成了综合性的保护面, 大大降低了路面层构造的危害性。从实际应用情况看, 边坡主要是对路基稳定性进行保护, 从路基两侧形成相对合理的坡度, 进而实现了坡面构造的完整性。
2公路边坡结构病害相关问题分析
随着公路项目改造活动的可持续发展, 边坡工程在交通设施中的作用更加明显, 公路边坡在使用期间发挥着多方面的保护作用。另一方面, 区域交通线路改扩建范围不断增大, 道路工程承载的风险性更高, 与边坡相关的结构性病害更加明显。为了更加详细地掌握边坡结构病害情况, 笔者从病害形式、成因、影响等三个方面进行阐述。
形式
根据调查发现, 我国公路边坡均出现了不同形式的病害, 主要是由于年代久远、工作荷载、自然环境等条件变化, 影响到边坡结构性能的正常发挥。当前, 路堤边坡的常见病害是路堤边坡坍塌、边坡冲沟、防护体滑落、防护剥蚀、急流槽悬空等。随着公路交通运行的扩大化发展, 边坡病害形式更加多样化, 且影响范围越来越广, 工程单位对公路边坡实施病害防治是不可缺少的。
成因
(1) 设计因素。设计是公路项目规划的初始阶段, 设计方案不合理直接导致路基边坡稳定性不足, 难以抵抗外界因素对边坡项目产生的危害性。比如, 路基构造缺少防护层面, 设计人员未考虑外在环境产生的冲刷力, 使边坡具有的抗害能力减弱。
(2) 施工因素。路基基层在施工阶段缺少加固层, 尤其是软土路基摊铺结构不均衡, 影响了整个路基的承载力。软土层摊铺厚度不均衡, 直接影响了构造的牢固性, 施工人员换填土操作时清淤不干净, 这也是会引起路基边坡黏合性减弱等问题。
(3) 养护因素。公路长期应用于交通项目改造, 为地方车辆行驶提供了多方面的保障。边坡工程是公路构造的防护体系, 缺少养护措施必然影响到边坡的应用功能。养护期间, 未及时处理边坡结构问题, 经过一段时间, 则会产生大范围内的边坡病害。
影响
从公路建设实况分析, 边坡工程在公路设施中占有重要地位, 路基坡面对道路设施起到了关键性的防护作用。相反, 若公路坡面出现损坏现象, 其必然会对公路性能产生危害性。结合上述提到的几种病害, 边坡结构受损必然影响到公路设施的安全性、实用性、稳定性。例如, 边坡滑坡、坍塌等病害, 瞬间性破坏了公路结构, 影响路面交通正常运行。
3 边坡结构病害处理对策分析
边坡结构病害处理具有针对性特点, 必须根据公路结构实况拟定处理方案, 才能从根本上解决边坡工程问题。通常, 边坡结构病害防护要采取相应的施工处理方案, 减载、锚索、抗滑桩、锚杆、灌浆等均是常用的方法。据此, 公路边坡结构病害防护处理方案:
1) 减载。按照公路等级适当地控制边坡荷载, 可以实现边坡防护效果的最优化, 增强边坡抗灾抗害能力。一般高陡坡的加固工程浩大, 为减小加固工程, 取得合理的经济效果, 多考虑稳固坡脚、减低分级平台高度、加宽平台宽度、放缓边坡坡率等刷方减载措施, 这些都是保障边坡性能的关键。
2) 锚索。边坡是公路建设不可缺少的部分, 对其采用锚索加固可以起到良好的抗害效果。一般采用预应力锚索进行处理, 选择合适的承载构件进行强化, 实现边坡构造加固的稳定性, 确保基层工程达到预定的状态, 从而达到使加固体稳定和限制其变形的目的。锚索本质上增加了地基的牢固性, 达到路基、路面结构稳固化状态, 避免边坡病害率上升。
3) 抗滑桩。根据调查显示, 滑坡是影响公路两旁斜坡稳定性的主要因素, 边坡滑落破坏了路面层的完整性, 并且扰乱原有的路面层。采用抗滑桩能够起到很好的抗滑效果, 增强边坡结构耐久性能。通常, 施工单位选用抗滑桩作为基础部分, 逐渐向公路施加预应力构造, 形成相对固化的混凝土构造。施工人员要根据公路状态, 执行科学的抗滑桩施工方案。
4) 锚杆。随着公路施工技术快速发展, 锚杆加固在边坡处理中的应用更加广泛, 并且可以根据公路实况选择不同的锚杆方式。主要有机械锚固、黏结锚固、摩擦式锚固等, 这些要结合现场施工条件及工程材料情况, 才能选择最佳锚杆方式参与施工。随着公路机械化施工发展, 机械锚固技术减小了人工防护边坡的难度, 实现了结构层次的稳定性。
5) 灌浆。水泥灌浆具有很强的凝固性, 增强了路基就边坡面的凝固能力, 抵制外界条件变化造成的病害风险。施工人员需从开挖、灌浆、养护等方面进行操作。开挖是边坡灌浆的基本流程之一, 正式开挖前要做好地质勘探工作, 及时发现可能存在软土路基的路段, 避免后期对边坡结构产生不利的损坏。
6) 排水。定期排水对公路结构具有安全防护作用, 避免水流蓄积对路基层产生破坏。边坡病害处理中排水措施包括地表水、地下水等两个层面, 按照现场施工方案执行相关的操作。比如, 地表水防护可采用分流措施, 将地表面水资源引流到不同区域, 减小地表面水域的集中度。
4 公路边坡病害预防措施
总体来说, 公路边坡防护不是简单的施工处理, 而是由一整套整改方案构建的加固方式, 有助于提升公路边坡层的安全防护效果。除了上述几种常见的处理方案, 还要采取其它可利用防护对策, 延续公路边坡结构的使用寿命。一方面, 增强公路边坡的日常监测, 及时发现病害, 及时采取措施处理;另一方面, 种植绿色植物形成防护层, 提高公路边坡的抗害能力。
5 小结
基于交通工程快速发展趋势下, 边坡工程在公路设施中发挥了重要作用, 对公路结构具有防护、抗灾等利用价值。针对边坡结构常见病害问题, 必须要做好边坡防护与治理工作, 从减载、锚索、抗滑桩、锚杆、灌浆等方面优化施工, 综合提升公路结构的性能指标。竣工后期, 应安排专业人员对边坡实施养护, 及时发现潜在病害问题, 提前做好防护处理工作。
摘要：我国公路现代化建设步入新时期, 国家耗资建设地方公路设施以构建新型交通线路, 满足地区与地区之间的交通运输需求。为了改变早期公路层次布局存在的缺失, 工程单位要严格执行公路项目结构改造方案, 全面提升公路附属结构的持久性能。边坡工程是现代公路建造不可缺少的一部分, 对其强化病害防护与处理力度, 可以实现交通设施的最优化利用。本文分析了公路边坡结构的重要性, 总结边坡常见病害形式与危害性, 提出处理边坡病害的综合对策。
钢结构安装施工安全防护要点分析 篇2
【关键词】建筑钢结构；施工管理；安全防护
一、安全管理施工的前期准备
1.施工管理人员和现场操作人员的准备工作
进行钢结构施工前，施工管理人员和现场操作人员，必须做好施工前的准备工作。了解工作流程，建立科学可行的保障体系，完善机械设备，熟悉操作规范。管理人员必须制定好一系列的文明施工方案和施工预测应急方案、措施，在施工中起到领导性作用。负责对整个施工现场的管理、实施和监督。开工前应该根据施工图纸编制施工组织设计方案，将工程概况，施工工艺，技术，人员岗位分配，机械设备和施工进度都明列出来。而现场操作人员必须具备基本识别施工图纸的能力。在施工前应与设计单位和监理单位对图纸进行会审，提出设计不符或者有问题的地方，保证施工的顺利进行。
2.施工前的现场准备
施工开始前，我们要对施工机械和设备进行检查，保证其的正常运作，对有问题的机械进行调试，对保养期到的机械设备要进行固定维修，保证施工中的安全正常运行。对进场的钢构件材料，必须严格验收手续，保证钢构件的良品性。可用测量仪等进行检验，保障施工中的使用。对库存的钢构件，要按符合堆放要求合理存放。并做好记录。在施工现场，要做好安全教育工作，要明确公司的安全制度和文明施工细节。在显著位置，悬挂安全标志、标语和警示牌，时刻警醒现场人员安全的重要性。并在现场建立项目管理制度，坚持例行的安全教育和总结，做好安全班底记录。
二、钢结构工程施工中的安全防护要点
1.加强操作平台稳定性
操作平台的搭建是高空作业的根基。只有把根基扎实了，在施工操作中才有安全稳定性。操作平台的搭建一般是使用钢管构件，各衔接处必须使用焊接，以达到其稳定性和平衡力。使用搭建的钢管不能有弯曲或者腐蚀，搭建必须按长度和宽度都达到2米的标准进行。四周搭建双护栏，并达到1.2米的标准。竖柱必须垂直于地面，横柱必须平行于地面，四周对称，连接处必须保证牢固。
2.牢固扶手绳
扶手绳是牢固绑在梁柱1.2m-1.5m高度的安全扶手绳子。是针对在主梁和次梁间移动施工的人员手抓的防患措施。按规范标准应在钢柱和主梁上应用直径10mm的钢丝绳，次梁上的应是直径10mm白棕绳作为安全扶手绳。并且应在每隔两米绑一红布条给施工人员醒目的提示。施工人员在主梁和次梁间移动施工时，须把安全绳绑在扶手绳上，以确保坠落时的安全。
3.高空坠落的预防
在施工人员高空施工时，应配备好使用工具的防护，预防坠落。例如扭矩扳手、角磨机及撬棍等，为避免出现滑落的现象，应绑上保护性的安全绳。在彼此间传递工具时，不能抛掷和远距离传递，以免滑落或坠落伤人。还应要求施工人员对螺栓垫片等随手用的工具进行工具袋的放置。在施工作业过程中应运用撤除或加强固定的方法对有可能出现坠落的物件进行保护。在高空施工中对气割或电焊进行切割的过程中，应运用有效的措施避免出现切割下的金属、火花或熔珠等坠落伤人的现象。
4.做好起重设备的作业要求
在运用起重设备前，应该对起重设备的性能和灵活性进行检测。人员在施工前，应做好岗前安全教育。使其明白工作职责，强化其工作技能。在起重作业过程中，应设置专业人员对吊机进行指挥，指挥人员应处于吊机司机视力所涉及的区域，确保对吊装的整个过程进行全方位的清晰观测，并在指挥过程中做到标准手势，确保指挥性的准确无误，且哨音清晰。吊车司机在施工过程中应坚守岗位，服从指挥，不能悬吊机械擅自离开施工岗位。在吊装过程中若出现设备故障，导致作业中断的现象时，应缓慢停止工作，及时运用合理有效的措施进行事故处理。受风力环境影响超过6级时，应停止施工。另外，严禁非工作人员擅自进入驾驶室。在停止作业后，应对其回转及行走机构进行刹住。禁止在斜坡上对起重机设备进行作业，并且不宜在起重机两边存在过大差异的状态下进行作业。若在较差的场地且土质松软时，应及时在履带下用板进行铺垫。此外，由于降雨过后土质会有松软的现象，为了使施工过程中吊装不会出现失稳倾倒的现象，应运用其他机械在现场与其相互配合进行作业，防止不必要的安全事故发生。
5.稳定吊装结构的预防
在施工安装吊装过程中，必须严格执行安全技术标准。吊装前，应对吊装设备进行稳定性检测，对吊装的钢丝绳也应做到定期的检查和维护，以保证在施工中的顺利进行。吊装中，必须保证吊装构件重量的相符，不能超负荷运作，会发生失衡或掉落的事故。吊装使用的钢丝绳也应依据重量使用不同的型号，不能小型号大使用。对发生散股或毛刺的钢丝绳，应做红色标记并及时处理。对报废的钢丝绳要及时销毁。吊装构件就位后，不得解开吊装索具，应先做临时固定，并经初校后才能拆除稳定装置。屋面盖构件吊装，应先做好及时固定，并在屋面做好支撑的系统，以保持屋面构件稳定性。吊装时，构件上不得堆放或者悬挂零星的物件。构件绑扎必须平衡牢固，起吊点应在吊装构件的重量中心位置。吊开时须轻慢，避免构件的振动或摆动引起滑落和失衡。对不规则工字钢梁的吊装，吊装悬挂点需要用的专用钢板厚钢连接板，并用螺栓将钢梁紧固，另需绑上溜绳，以防控制构件的方向转变。严禁吊装时猛升速降，以防构件滑落或失衡。如果雨天工作时，应采取适当的防滑措施；如果夜间工作，应保证照明的充足。
6.设置安全保护措施
其一，配备防坠器。施工作业都是高空中，防坠器必须安装在施工作业的上方钢柱上，在施工中要将安全带绑于上面。其二，设置安全网。安全网在施工中会影响材料的上下，但是对高空防护起到巨大作用。安装时，应预留洞口，方便上下，并做好临边的防护。其三，安装爬梯。爬梯可以方便施工人员上下。爬梯材质应选择防滑系数低的螺旋式鋼筋，标准阶步间距，对每阶梯的焊接牢固，并定期进行检测。
三、高层钢结构安全施工的措施
高层钢结构施工危险系数大。在施工中应建立科学的保障体系。首先，企业在施工现场可以设置总责任人，全面负责施工现场工作。安全施工有了具体领导者，合理指挥安排施工现场的安全措施。再次，设置施工队长，负责区域管理。设置专职人员，负责安全施工的教育。班组长应执行具体的安全施工措施。严格按公司安全文明的施工制度执行。施工现场要以“安全第一”为教育方针，坚持开工前的技术交底和施工日志记录。
当现场风速达到10m/S时，应停止吊装工作。达到15m/S时，现场应停止所有施工。搬运构件必须使用安全手套。特殊作业人员应持证上岗。每天结束工作前，应对所安装的建筑物进行检查，避免不必要的意外产生。钻孔时应带防护镜。严格按规定搭设脚手架，并进行检查后方可使用。对运用的移动脚手架平台进行有效的固定，并对必要的防滑措施进行运用，做好防护绳及安全带的设置。
四、结束语
在建筑工程安全管理的过程中安全制度的落实是最为关键的环节，制定施工组织设计，层层落实责任。增大对安全措施的运用，做好一切防护措施。加大现场人员的防范意识，以安全施工为目的，确保施工的顺利进行。
【参考文献】
[1]刘蔚彬.浅谈钢结构施工过程中的安全防护要点[J].城市建设理论研究（电子版），2011，（32）.
[2]张世翔，林红星.钢结构施工安全防护策略探讨[J].科技资讯，2011，（5）：119.
防护密闭装置门扇结构分析 篇3
1 防护密闭装置门扇类型
通常的出入口由于人员和汽车进进出出, 可用降落式防护密闭门和活门槛防护密闭门.这两种门从门槛的形式上来划分为无门槛和有门槛。无门槛的人防门, 平时使用更加方便, 因为人防工程地下室通常都是车库。有门槛的人防门, 虽然门槛可以拆装, 同样可以让汽车自由通过, 但是拆卸下来的门槛的保管, 及地面螺栓孔的保护都会遇到麻烦, 所以一般都采用无门楷的防护门。
2 防护密闭结构解析
2.1 全钢结构密闭门
第一种类型的密闭防护门为全钢结构。是经常能在防护中看到。而经常建造的模板中有梁板门, 从生产方便与否、正反两面受力情况是否良好的维度来看, 具备梁子的板门普遍应用。为了使门扇可以抵抗内侧和外侧的重量, 一方面减轻门扇的整体重量, 门扇梁子使用工字型钢焊接制作, 再将一定厚度的面板焊接在内侧和外侧。此类结构的防护密闭设施常常用于横跨度很大但是抵抗较低的大、中型防护设备。生产制作时可将上端的梁子、侧面的板面分离制作, 制作完成后再将两者进行组拼装。门的上端梁子常常用工字型钢制作, 之后将四周焊接槽钢。生产时, 梁子应该设置主要梁、次要梁, 主要梁受作用力大, 不容易切断, 次要梁可以割断焊接在主要梁上面。为了达到梁子受力作用各向均匀, 降低门扇厚度值, 主要梁和次要梁子使用齐平连接, 也就是让水平次要梁与主要梁的上端平面平齐, 同时直接与面板焊接。特别之处就是井字型梁子与侧面板子拼组合成不变形硬度大的刚性整体, 侧面板为四边均匀受力, 于此同时也可以把部分面板变成梁子截面的一个小部分, 这样可以减少井字梁子的用钢的多少来减少成本。井字型梁子整体在侧平面上应该做成方形, 有可能的话应该做成矩形形状, 其长和宽的比值应小于等于一比五。往往这种井字型梁子整体的梁侧面板门应该做成独扇, 如果要做成两扇或多扇, 可在活动边增加一大梁子, 确保其有足够的抵抗硬度和不变形的刚性。此种密闭门设施门框内环尺寸:门洞高H为5m, 门洞宽W为6m采用两扇门, 正面、反面受力时, 门的上边和下边和门框相接, 门的一侧和门框相接合, 另一侧是门扇和门扇接合, 即三个面简支。
2.2 拱 (弓) 形防护密闭门
第二类型的密闭防护门为拱形门。拱形门是一种用水泥混凝土浇注的门。可通过防护密闭门跨中最大处弯矩、结构受剪计算、反弹力计算得出人防门两面配钢筋。值得注意的是在计算中接受压力区配置的受压力钢筋的架立钢筋的支撑作用不列入计算;在常规冲击力的作用下, 门具有较大的收缩效果, 所以应在接受压力区与匹配收缩力相的纵向接受力的钢筋。接受重量作用的混凝土钢筋结构梁子面板墙面等构件产生往复振动, 所以应该两面配钢筋。
拱形防护门需要拉结钢筋的配置。为确保两面配钢筋的墙面体、楼板面。混凝土顶板、底面板装置在动态变力状态下钢筋与接受压力区与混凝土融合在一起作用, 则需在上面层和下面层或者外层内层钢筋之间安排一定数量的拉结钢筋。当箍筋受到拉结筋受到作用力时, 尺寸和距离必须适合箍筋的计算和构造要求。通过防护门的抵抗剪切计算可得到, 作用在防护门上的剪力大部分由混凝土本身接受, 当箍筋的[β]>1时配件处于弹塑性工作状态或塑性工作状态时防护门中设置的拉结筋不受力, 配件受防护门重量作用配件内部的混凝土要分担一部分能量, 配件产生多余形变, 出现约一点二毫米的裂开, 但开裂不穿透, 配件保持支撑力和密封性。配件产生额外的形变, 表明配件进入成型工作状态。配件进入成型工作状态时拉结钢筋起到拉紧上面下面层钢筋和内外层钢筋, 预防体积大混凝土掉下来的可能性;只有在两筋梁配钢筋条件下, 受压力区钢筋与混凝土一起作用。在较低等级的防护项目中, 防护配件大部分采用一面筋方法配钢筋。所以受压力区的钢筋只有架立钢筋, 达到最小配钢筋率即可, 没有受力效果。构件产生残余变形, 说明构件进入塑性工作阶段。同时密闭设施门主要受到垂直方向冲击重量, 为增强垂直向的抗弯特点, 门使用梁子面板门模型, 都使用全钢构造, 梁格子为井字型设置, 梁架采用工字型钢, 梁子格子四周为槽钢, 和门洞形状相吻合, 骨架里外各焊接一块面板, 用来接受内外两侧的重量, 这样可以减轻门的总体重量。抵抗冲击性能较强的16号为锰钢用于钢、槽钢、面板的构造材料。
2.3 钢结构和拱形防护密闭门的有限元分析
分析 (ANSYS) 软件已转变为力热电磁物理及结构工程力学一体的强大型通用有限元分析实用软件。具备相当大的数据库系统:前置处理和事后处理模型, 具有人和机器交换界面。建立的结构简单且有效的有限元分析模型可为一种美学, 它按照常规的力学规律, 同时包含一定经验总结。针对密闭门设施来讲, 每个门的类型, 边界约束条件及承受重量形式都是涉及有限元分析结果真实性的主要因素。在有限元的剖析中, 选用具有一定非线性特性的梁模型来创建门梁子的有限元模型结构, 以便是更准确地解释结构大形变的可能。作为梁子结构, 可直接利用分析软件中的前置处理分析器来定义梁的各截面形貌, 并得出各截面的惯性约束力矩、尺寸等相应的数据。
开始依据实际计算机辅助设计 (CAD) 图纸输入Solidworks三维建模软件中, 创建防护密闭门的三维特点, 将模型转化为有限元分析软件对门框架门结构体、玻璃等配件进行网格划分, 确保网格划分质量。然后规定每种材料特性, 不同结构选取不同的材料模型属性, 并对每个部件规定接触类型, 对不同的门结构体涉及设定不同的接触类型, 规定接触时与实在门结构体接触相符。最后对面对的爆面施加撞击, 规定边界控制约束边境等等。
1) 规定各配件材料特性, 有限元模型:防护密闭门在冲击波作用下可能会产生形状发生弹塑变化, 重点关注塑性形变, 满足防护密闭门在撞击下的应变力不大于其钢材的屈服强度, 目的是确保钢材变形后能恢复原来的形状, 能确保门体的气体的密封性, 所以选用弹塑性材料本质结构关系特点来规定所选材料的力学特性;
2) 网格划分:对厚度薄的板面类配件和实体配件进行网格划分, 使用薄层壳单元壳和实体单元固体划分网格。门体、门框、销轴采用实体单元solid1划分网格;
3) 施加重量:按照防护密闭设施技术设计要求, 对航空、炮弹等爆炸产生的冲击波, 梁子接受重量可依据突然加重线性衰减负载的思维方法。分析计算采用设定的压力与时间 (P-t) 曲线的方案。涉及的定的安全系数, 附加峰压力值;
4) 定义边界条件:防护密闭门框四边接合配件与四边钢筋混凝土浇筑为整体体, 所以对门框四边节点进行控制。
3 结论
在人防工程防护密闭装置门扇设计中, 利用钢结构防护门的结构和拱形防护门双面配筋的特点, 结合有限元分析软件ANSYS对门扇进行定义各部件材料属性, 划分网格, 施加载荷, 定义边界条件, 分析了防护密闭装置门扇结构, 也为同类型的门扇设计提供理论基础。
参考文献
[1]李晨, 李建宇.人防工程中防护密闭门配筋验算探析.山西建筑, 2012, 38 (13) .
[2]方林中.防护密闭装置门扇结构分析.安徽理工大学学报 (自然科学版) , 2008, 28 (1) .
结构防护 篇4
施工安全防护安全生产保证书
目前安全生产形式严峻，依据北京市建委、建工集团、三建公司文件的有关规定，双建花园项目部必须加强安全管理，提高施工人员安全生产意识，保证工程二次结构施工安全，特制定二次结构施工安全防护安全保证书。
1、分包单位进场必须服从总包的管理。
2、进行二次结构施工前，安全防护（四口、五临边）设施必须规范。
3、各分包单位必须有专人管理安全防护设施，并每天进行检查修复，并做好记录。
4、作业时有需要挪移安全防护设施的，必须在当日工序作业结束后及时恢复，确保安全防护设施齐全有效。
5、当土建和二次结构施工中，有其他分包单位交叉作业时，须做好安全防护设施移交，办理好移交手续，有书面证明。交接后，由其他分包单位进行管理。
6、移交后，施工人员不得再挪移安全防护设施，需要挪动时，向总包申请，由总包协调解决，并在作业后及时恢复。
若违反上述规定，项目部将依据《双建花园项目部安全生产、文明施工实施细则》进行经济处罚。
总包单位（章）：分包单位（章）： 双建花园项目经理部
结构防护 篇5
摘 要：社会经济以及科学技术的发展，使得人们生活水平和生活质量不断提高，开始追求高品质的生活，对服装舒适度的要求也越来越高。一般而言，服装结构设计对防护服装的舒适度有着重要的影响，据相关研究表明，防护服装结构设计对舒适度的影响主要表现在四个方面，服装的开口、服装衣下的空隙、服装的整体结构以及部位结构这四方面的优化设计。本文就防护服装结构设计对舒适性产生的影响进行深入分析，并结合相关的设计概念，来优化防护服装的设计方法。
关键词：防护服装；结构设计；舒适性；影响
中图分类号：TS941.731 文献标识码：A 文章编号：1672-8882（2015）04-016-02
防护服装是一种功能服装，一般工作人员在特定的工作环境中进行作业时，都会穿防护服装，这能为工作人员提供特定的保护。一般来说，由于防护的领域 不尽相同，导致了防护服装的类型也不相同，通常我国的防护服装分为两类：一是防护服；二是特殊防护服。根据防护的外界因素不同，可以将特殊防护服细分为防辐射服、防寒保暖服、防化服、抗静电防护服以及防水服等。防护服装有其自身的特殊性，不仅要具备基本的防护功能，适应各种特殊环境，还要在此基础上保证服装穿着的舒适性。服装舒适性的影响因素包括服装材料的性能和服装结构设计两方面。要想保证防护服装在穿着时的舒适程度，必须要在选用合适服装材料的基础上优化防护服装结构的设计，优化设计防护服装的开口、服装衣下的空隙、服装的整体结构以及部位结构。[1]
一、防护服装结构设计对舒适度的影响因素
一般防护服装在进行结构设计时，由于其设计重点和处理的方式不尽相同，
从而影响了防护服装的舒适度，影响因素包括：服装的开口、服装衣下的空隙、服装的整体结构以及部位结构。
（一）防护服装衣下的空隙设计
人体的热湿度较高，服装能够对其起到阻碍作用，之所以能够起到阻碍作用，
除了服装材料本身的性能，还由于服装衣下间隙的厚度和状态。一般而言，服装款式结构、服装加放宽松量以及着装层数都受服装衣下间隙大小的影响。如将暖体假人穿上不同型号的消防服，并增加消防服内衣层的层数，比较其在静态与动态下衣下间隙对服装热阻的影响效果，可以发现在静态与动态下有明显区别。静态时，服装型号越大，多层消防服的热阻也越大，并且不同的型号之间热阻的差异较为明显；动态时，消防服的热阻值均下降，并且型号大的服装，其变化更加显著，这是由于人在运动时，使得衣下空气对流加剧，致使消防服的隔热性能下降。当然服装宽松度和覆盖度也会影响服装的隔热性能，一般来说，服装宽松度与服装热阻呈正比的关系，当服装达到3.5cm的宽松量后，服装热阻不会有太大变化，如果服装覆盖度增加，服装热阻会随之变大。[2]
（二）防护服装的开口设计
为了使衣下内环境与外界环境能够更好的进行热交换，一般在设计防护服装时，会增加开口的设计。防护服装的开口设计包括领口、袖口以及脚口等，这些都是常见的开口设计，有些防护服装为了加强热交换，会在服装的背部以及腋下等增加开口设计。在分析服装开口对热湿舒适性的影响效果时，可以比较消防服领口、袖口以及脚口在正常状态和束紧状态时，消防服隔熱和透湿的情况，一般来说，消防服隔热值对开口状态变化而发生变化，开口状态呈现变化后，消防服的隔热值会变大，并且透湿的指数会下降；开口度增大，消防服的热阻会上升，当然开口度会有一个临界值，开口处空气层的厚度不得超过1.5 cm，超过1.5 cm会导致热阻快速下降，当然这中状态的出现是由于消防服开口会形成通风效应，可以有效调节衣下内环境的热湿状态。另外，服装腋下增设开口也会影响热湿舒适性，人体在运动时，服装腋下开口可以很好调节热湿平衡，有效减缓人体温度的增加，减少排汗量。全封闭式的防护服一般会在衣下增加通风装置，这样可以有效提高工作人员在特定环境下的耐受时间，使工作人员的生理负荷减少，有效促进热量散失。防护服装进行开口设计，可以使人体在运动时，调节好热湿平衡。
（三）防护服装的整体结构设计
对防护服装的整体结构进行设计时，必须要了解工作人员的工作环境以及
工作状况，满足工作人员对对防护服装性能的要求。如冷冻加工车间的工作人员，由于其长期处于冷应激的状态，空气湿度较大，地面温度低等，因此在对其防护服装结构进行设计时，必须要考虑到环境因素的影响，进行保暖设计，袖口和领口等开口部位较易进入冷气，因此可以在袖口采用双层的结构，内袖采用罗纹口结构；同时衣领要与人体颈部进行贴合，衣领材料可以选用弹力针织的材料；为了增强防护服装的舒适性，可以调节腰带以及围裙肩带，对后腰部进行保暖防护，增加护腰结构，这样可以有效防止冷气进入身体，提高防护服装的保暖性能。因此在对防护服装的整体结构进行设计时，要进行综合考虑，优化结构设计，提高服装的舒适性。
（四）防护服装的部分结构设计
人体在进行运动时，其关节、骨骼以及肌肉都会发生相应的变形，因此服装也会出现延展、褶皱以及滑移，来限制人体运动。为了避免服装限制人体活动，满足人们对服装性能的要求，在对防护服装结构进行设计时，多采用人体工效学原理来进行设计工作。由于上裆、臀围对防护服装的宽松量要求不同，因此对服装设计规格也不尽相同。如连体式防护服装，其裆部宽松量的结构处理影响着人体运动的机能性，在前后衣身加放（G3），并在后腰部位集中加放（G2），以此来满足在人们在下蹲时，连体式防护服装裆部的最小松量，可以知道人体在进行腰部下弯运动时，穿着G2连体服时的运动幅度要大于G3，这是因为G2结构的处理方式能够增加人体运动范围，减少服装对人体运动的限制。此外，人体在进行抬臂动作时，衣袖结构上装的不同，会使服装袖口等部位产生滑移量，从而影响人体运动。人体在运动时，袖口处连袖产生的滑移量要大于其他袖型，小于下摆侧部的装袖产生的滑移量，这是由于服装的不同结构部位，会对人体运动的应变方式有不同的影响。优化防护服装的部分结构设计，不仅对人体运动机能性产生重要的影响，还影响着服装热湿舒适性，上臂和肩部衣袖结构，具有较大差别，因此服装隔热的性能也具有差异；腹部和前臂与衣袖结构的相关性较小，因此隔热性能的差异不大，一般插肩袖上装的隔热性能较好，具有很好的热防护性能。
二、防护服装的发展前景
防护服装是服装类别中较为特殊的一种，在对防护服装结构进行设计时，不
仅要满足其基本防护性能，还应注重防护服装的运动机能性以及舒适性。就现阶段而言，我国在研究防护服装的舒适性时，仅仅只从防护服装材料的物理性能方面进行考虑，如热湿性能，但是材料的性能并不是影响防护服装舒适性的唯一因素，并且我国在防护服装的结构设计方面还缺乏系统的体系。一般来说，防护服装的种类不同，其结构的设计重点和处理方法也不尽相同，但是防护服装结构的设计思路和设计方法还是具有一定的规律性，因此要想提高防护服装的舒适性以及运动机能性，就必须要优化设计防护服装的结构，以此来保证工作人员专业的要求，促进人体的热湿平衡；同时由于防护服装的结构可以进行分解，因此可以将防护服装结构的设计作为一个系统工程，来进行优化组合，并行设计，合理组合服装结构部位，使服装各部位的结构都能得以满足，将并行工程的设计概念充分运用到防护服装结构的设计中。[3]
结束语
本文在分析防护服装结构设计对舒适度产生的影响时，从防护服装的开口、服装衣下的空隙、服装的整体结构以及部位结构这四个方面进行了阐述，一般来说，为了使防护服装更具运动机能性和舒适性，必须要从这四方面来优化防护服装的结构设计。
参考文献：
[1]田苗，李俊.智能服装的设计模式与发展趋势[J].纺织学报，2014，02：109-115.
[2]洪正琳，尚笑梅.非常体肩袖结构设计方法综述[J].现代丝绸科学与技术，2014，03：115-119.
谈钢结构的腐蚀和防护 篇6
在21世纪,钢材是最重要的结构材料之一,其应用遍布于国民经济的各个领域。与钢筋混凝土等传统建材相比,钢结构具有力学性能好、承载性能强、制造简易,易于工业化生产、施工安装周期短等优势。另外,钢材的可重复利用,也充分体现了绿色环保、可持续发展的理念。但钢材的腐蚀现象普遍存在,腐蚀使钢材的抗冷脆性能下降、疲劳强度降低,带来的人员和财产损失也十分巨大。因此,对钢材的腐蚀应给予足够的关注。
2 钢材的腐蚀机理
2.1 腐蚀的基本过程
钢材的腐蚀源于热力学性质的不稳定。钢是铁制成的,而铁是在高炉中用碳对赤铁矿(Fe2O3)还原而得到的。这一过程可用一个简单的化学反应式表示如下:
2Fe2O3+3C→4Fe+3CO2↑
上述反应在极高温度下发生,也需要大量的能量,生成的最终产物和最后的钢是不稳定的。当暴露于潮湿及有氧的环境中时,钢将趋向于恢复成原有的形态:
4Fe+3O2+2H2O→2Fe2O3·H2O(铁锈)
钢的表面只能形成极弱的保护层,在存在湿气和氧的情况下,就会产生属于电化学性的腐蚀,过程基本上和电解质电池相同。在自然暴露的情况下通常可表示如下:
铁离子和羟基离子反应生成不稳定的氢氧化铁,最终氧化成为铁锈。
2.2 腐蚀环境
在潮湿的库房中放置一块钢板,表面会生锈,但同样的钢板放置到土中,生锈的程度就会更迅速,也严重得多。可见腐蚀的程度和速度依赖于所处的环境。
2.2.1 大气腐蚀
空气中有足够的氧,因此相对湿度和污染物对钢材在大气中腐蚀影响巨大。相对湿度较高而没有SO2等污染物时腐蚀程度较小。
SO2对钢并不产生直接的腐蚀作用,而是生成硫酸亚铁之类的腐蚀盐类,通过复杂的化学反应产生腐蚀,同时还可以在钢材表面上进一步吸收湿气,加剧腐蚀。
2.2.2 水的腐蚀
在无氧条件下一般不会发生水腐蚀。水的pH值通常在中性范围内,但有时会呈酸性,此时对钢的腐蚀性较大。水中溶解的固体会影响水的电导率、硬度和pH值,而硬度决定了在钢材表面形成保护层的能力。水中溶解的气体尤其是氧和二氧化碳与有机物,同样也会对腐蚀的类型和程度产生重要的影响。
2.2.3 土壤腐蚀
土壤中腐蚀的电化学过程也依赖于水分的存在,但过程更为复杂。一般电阻高的土壤腐蚀最轻微。干燥的、沙质的和岩石类的土壤就属于这一类。而电阻低的土壤如黏土、淤积土和所有的盐碱滩,则更具有腐蚀性。
3 防腐措施
对于钢结构构件的防腐,需要先根据GB 50046工业建筑防腐蚀设计规范等确定腐蚀环境的等级,再确定防腐蚀措施的预期寿命(开始使用到第一次大修的时间),从而确定基材表面处理方法和等级,选择防腐蚀方法和措施。
钢材的防腐蚀方法大致可分为四大类。
3.1 涂层防腐
这是目前钢结构中采用的最普遍、最常用的方法。涂料基本上是由固体颗粒即颜料弥散分布于液体中形成的。当涂料被混合后涂于钢材上时,液体涂料逐渐干燥并把颜料粘结起来成为紧密结合的固化膜,使钢材不能受有害介质的侵蚀。普通涂层可起到将钢材与环境隔离的作用,防锈底漆则可抑制钢材基体被腐蚀,而富锌涂料还可通过电化学作用进行保护。由于不受钢结构尺寸的限制,使用起来较为方便,还具有装饰美化的作用。但是涂层的耐久性较差,经过一定时间需要进行维修。
3.2 镀层防腐
大多数情况下,有色金属比钢材的耐腐蚀性好,但其价格较为昂贵。常用于提高钢结构抗腐蚀性能的是锌和铝,其中锌的使用更为广泛。镀层防腐可使用热浸镀、喷镀、电镀和扩散镀等施工方法,在钢材表面用金属镀层保护。在受大气腐蚀较严重且不易维修的输电塔、通讯塔等以及房屋结构中的压型钢板防腐中经常采用镀层防腐,这种方法耐久年限长,生产工业化程度高,质量也比较稳定。
3.3 自身防腐
钢材本身防腐蚀,即选用耐候钢。耐候钢是一种低合金结构钢,在普通钢中加入磷、铜、铬、镍等耐腐蚀元素而形成,使钢材表面形成致密和附着性很强的保护膜,阻碍锈蚀往里扩散和发展,保护锈层下面的基体,以减缓其腐蚀速度。
3.4 阴极保护
对于水下和地下钢结构,一般采用阴极保护的方法,有外加电流式(对于裸露的钢构件实施外加电流)和牺牲阳极式(利用比钢材的电位更负的金属和合金制成牺牲性的阳极,从而使钢结构本身免遭腐蚀)两种形式。其中第一种方式需要消耗大量的保护电能,对于整个系统来说并不经济。
4结语
钢材的腐蚀普遍存在,若钢结构为采取防腐蚀措施或是措施不当,由于氧和水分的电化学作用,将使构件锈蚀,降低钢结构的承载力,缩短使用寿命,影响结构的耐久性,严重的话还会造成很大的资源浪费,给国家带来巨大的经济损失,并威胁到人民的生命财产。因此无论在设计、施工还是使用上,都要综合考虑建筑所处环境条件、结构特点、成本等多种因素,采用最有效的防腐措施以避免钢材锈蚀带来的危害。
参考文献
[1]沈祖炎.房屋钢结构设计[M].北京:中国建筑工业出版社,2008.
[2]张霞.认识钢结构的防腐蚀[J].四川建材,2009(5):123-125.
钢结构的腐蚀防护技术研究 篇7
使用钢结构的建筑优点很多, 比如重量很轻、强度很高、塑形很高、韧性特高、修复容易、抗震性好、施工省时、造价较低、可直接回收等, 以此可达到绿色施工, 节能减排的环境保护效果, 钢结构建筑也被称为“绿色建筑”, 在目前的建筑工程施工中, 已经得到了采纳和广泛的现场应用。钢结构的优点确实有很多, 但钢结构房屋的耐腐蚀性差和防火性差是最致命的缺陷。
钢材腐蚀使得钢材在恶劣的环境下慢慢地遭受破坏, 严重影响到了我国目前工业社会的经济快速发展。目前钢结构腐蚀的防护, 已经不仅仅是技术问题, 还关系到我国保护自然资源、节约社会能源、节省建筑材料、保护人身安全等重大问题。所以说, 加快钢结构腐蚀性防护技术的技术性研究, 对我国工业建筑减少因腐蚀而造成的经济损失, 延长建筑设备和建筑材料的正常寿命, 提高国民经济发展水平具有重要的现实意义和长远意义。
1 钢结构建筑腐蚀的原因
钢结构建筑的腐蚀性破坏有很多原因, 但产生的后果很严重, 主要表现是物理方面、化学方面和生物表现方面, 在以上原因中, 化学方面是影响最为严重的, 破坏也最为严重。
1.1 物理方面
物理方面的原因主要表现在钢结构建筑所在的周围环境影响, 比如温度的剧烈变化、霜冻、潮湿性环境、太阳的热辐射、风、大气中的尘埃等等。
1.2 生物方面
生物方面的原因主要表现在钢结构微生物、结构中的霉菌、蠕虫、藻类、环境中的昆虫和植物等相关因素造成的。
1.3 化学方面
我国各地区的建筑物都处于同一个空间中, 肯定会受到工业废气的排放和酸雨等环境污染, 空气中的气体尤其是工业废气的腐蚀性是特别严重和不可控的。目前由于工业厂房施工工艺流程的特殊要求, 厂房结构的内部产生大量的碱、酸、盐等有害物质。而化学腐蚀最主要表现在碱性材料、空气中如SO2 (酸性物质) 、O2、CO2、Cl2等气体对建筑物中钢材的腐蚀。
1) 碱性方面腐蚀。结构中的碱性腐蚀主要是由于游离的Na OH对金属Fe的腐蚀, 在结构的表面形成一层氧化膜化学名Fe O, Fe O这个物质具有一定自保护功能, 完全可以阻止结构内部的钢铁继续被氧化而大规模的腐蚀。但问题是, 在达到一定的环境温度和环境压力及氢氧化钠达到相应浓度条件下, 碱性物质可以使钢铁结构表面生成的氧化膜物质 (Fe O) 快速的溶解消化, 这样结构表面就失去了自保护功能, 因此, 就造成结构腐蚀不断蔓延, 迅速发展, 结构破坏。
2) 氧化方面的腐蚀。结构在空气中的氧化腐蚀是比较严重的, 也是比较常见的。原理主要是大气中水分与一些露水等相互接触后, 导致溶解在水中的氧几乎处于饱和的状态, 这些水分与钢铁表面接触后, 很快就会发生氧腐蚀的危险。铁锈形成的机理是铁水中的溶解氧几乎处于饱和的状态, 它在同大气以及水分接触的钢铁结构的表面会有氧腐蚀。铁锈的形成是一种属于电化学的过程, 它的反应机理为:
阳极的反应过程:Fe→Fe2++2e
阴极的反应过程:O2+2H2O+4e→4OH-
在如上的反应中, 生成新的化学化合物Fe (OH) 2, 在溶解水中会以离子的形态出现, 就是以游离的Fe2+和OH-出现, 由于水中已经含有溶解氧成分, 导致Fe (OH) 2会被迅速氧化为Fe (OH) 3, 从而形成氧化方面的腐蚀。
3) 酸性方面的腐蚀。钢结构周围酸性气体对结构的接触而产生的腐蚀也非常严重。假如钢结构已经在碱性腐蚀中损坏了钢材表面产生的氧化膜 (成分为Fe O) , 后面还会出现工业环境大气中的SO2、CO2、Cl2等相关的酸性气体的共同作用导致腐蚀性增强, 钢结构表面的腐蚀会更快、更加严重, 无法控制。
2 目前我国钢结构中防腐措施介绍
2.1 热浸锌结构防腐技术处理要点
热浸锌结构防腐处理要点是将已经除锈的钢材放入经经过600℃高温处理的锌液中进行浸泡, 这样使得钢材的表面会附着一层锌。这个锌层会对钢材快速起到结构保护的作用, 一般在普通的大气环境中, 可提供15年的安全有效的保护, 钢材的质量非常稳定。但是热浸锌的生产工艺也有局限性, 因为受到镀槽的容积限制, 所以只能对一些小尺寸钢结构进行相关防腐处理, 而且还仅仅能在固定的小的工厂里进行处理施工, 不能大规模生产。
早在1986年5月, 张超等专家对热浸锌处理的结构在青海西部地区进行研究, 将钢结构置于土壤与大气环境中, 这种方法是运用加速结构腐蚀试验的方法, 这样可以提高周围介质的温度与含水量。温度和含水量的提高会为加速腐蚀提供有力环境, 然后再运用范-豪夫公式计算加速腐蚀系数, 同时运用阿里尼斯公式组建相关计算模拟方程式, 最后运用外推方法计算长期腐蚀相关数据。该研究结果是:裸铁试片所在各种腐蚀介质中的失重量非常大, 比热浸锌层的失重量大好多倍, 试验所在的青海盐湖地区, 热浸锌层防腐蚀对钢结构有非常明显、非常有效地防腐保护作用, 值得推广和运用。
后来的2004年5月, 华南理工大学相关专家对热镀锌外层的组织构成、特点、相关性能及生长动力学进行了研究, 相关钢结构中的元素比如C、S、P、Si、V、Mn、Ti、Al、Nb、Cr、Ni等元素对Fe-Zn反应的影响进行了详细的研究, 研究结果是:钢结构中的元素Si、C、P都对Fe-Zn的化学反应有着促进的作用, S对Fe-Zn的反应无任何作用, 合金的元素Cr、Mn、Ni大大促进了镀层的生长和保护, 但是V、Ti、Nb等元素对钢结构的热镀锌完全没有作用。最后得出结论:对目前市场上的不同成分钢材必须采用对应的不同热浸镀锌加工工艺。
2.2 热喷涂防腐技术处理要点
热喷涂防腐技术的相关要点是首先利用热源对相关的喷涂材料加热处理, 并且将熔融的颗粒粒子进行雾化、喷射, 最后堆积到钢结构基材的表面上, 形成保护层为10mm左右的表面涂层, 这种涂层可以有效地保护结构。
热喷涂的方法有很多, 主要用的方法有:电弧喷涂法防腐、火焰喷涂法防腐、爆炸喷涂法防腐、等离子喷涂法防腐和激光喷涂法防腐等。以上方法中, 钢结构腐蚀和防护运用的方法主要是电弧喷涂法防腐和火焰喷涂法防腐, 这两种方法效果比较好。在用于钢结构进行长效的防腐喷涂材料方面进行过多次试验, 最后发现主要材料有Al、Zn以及Zn-Al合金涂层, 这些材料对钢结构起到了物理隔离的作用, 也起到电化学保护的作用, 可谓双重作用。这种方法与之前的热浸锌技术进行比较后, 发现热喷涂技术具有热浸锌技术不具备的优势, 它不受钢结构材料体积的限制、而且关键是其施工特别方便。
早在多年前, 江苏中矿大正表面工程技术有限公司的相关专家等就已经在这方面做了研究, 他们主要针对的是广州新电视塔钢结构的腐蚀环境和表面防护要求, 通过不断的对比分析, 分析目前现有的钢结构的防腐最新的技术, 最终为广州新电视塔研究并设计了一个非常合理的可行的热喷涂防腐的方案。
中交公路规划设计院有限公司的相关专家在2010年6月也做了一个重大研究。他们对相关钢结构进行了热喷涂, 从而意外地获得了高性能、高效果的热喷涂Zn85Al合金涂层, 该涂层防腐效果特别好。他们是利用我国非常典型的自然大气和淡水、海水环境下的金属曝露的腐蚀试验, 化学反应后形成了热喷涂Zn85Al合金涂层, 研究了这种涂层在各种大气的环境下1年、2年、4年的大气腐蚀数据, 并与传统热喷涂Zn、Al涂层进行了对比, 发现这种方案效果特别好, 特别值得推广。在实验室条件下采用中性盐雾加速试验方法和电化学方法, 对3种涂层的耐蚀性及其对钢基构件的电化学保护性能进行了比较。研究结果是:与热喷涂Zn-15Al合金涂层和Zn、Al涂层相比, 这种方法具有热喷涂Zn涂层优良的电化学保护的优点, 同时又兼具热喷涂Al涂层的高耐蚀、高保护性的优点。
2.3 涂 (喷) 油漆防腐处理要点
涂 (喷) 油漆防腐的机理是使钢结构尽量不遭受或免遭环境的侵蚀, 并且赋予了建筑钢结构材料美丽的表观的有效手段。传统上的分类是将油漆按照位置不同分为底漆、中间漆和面漆。底漆的作用主要是使钢结构有防锈的效果, 中间漆的作用主要是增加漆膜的厚度以加强其防护的能力, 面漆的作用既可封闭腐蚀介质渗入钢材结构的表面, 又可以起着装饰美化作用。
马钢股份公司设计研究院有限责任公司也做过相关的研究, 相关专家从钢结构喷 (涂) 油漆施工过程中着手研究, 并研究提出了喷 (涂) 油漆的相关施工要点, 阐述了原材料、施工方法、周围环境、使用机具的选择的重点注意事项。
3 钢结构防腐的新技术
3.1 利用非晶态合金后的化学镀层防腐技术
利用非晶态合金, 这种化学镀层技术原理是:在一种不加额外电流的条件下, 运用电化学进行还原的措施使得镍阳离子被还原成金属镍离子, 然后堆积在催化金属的表面上, 起到防腐的作用。目前在我国该技术已经得到运用, 并且已经用于解决重要的精密钢结构的防腐蚀问题, 防护效果明显。
3.2 纳米固体薄膜防腐技术
利用纳米固体薄膜防腐技术可以有效防腐, 它的原理是将一些固态化学物质镀于两种物质的摩擦界面上, 起到阻断的作用, 从而起到防止结构被腐蚀的作用, 这种物质在解决特殊工况下的结构 (有摩擦的结构润滑) 有着很好的效果, 比如在钢结构工业厂房内的钢结构吊车梁轨道的润滑等, 对于我国钢结构厂房的安全起到全保护的作用。
3.3 塑料涂料防腐技术
利用普通塑料施工的话, 应对环境腐蚀几乎没有作用, 只是起到暂时屏蔽的效果, 迟早还是会被腐蚀。相比而言, 聚苯胺涂料的效果就比较好, 它与钢材、铁或其他相关金属材料反应作用后, 可以生成特别永久的有机金属, 完全可以阻止金属结构发生相应的腐蚀。
4 结语
我国的工业经济在快速的发展, 钢结构也在快速的发展, 而城市居民对房屋建筑的结构安全越来越重视, 企业对工业厂房的结构安全更加重视, 必须采取坚决有效、安全可行的措施来提高钢结构建筑的安全性、可靠性和耐腐蚀性, 这样才能有效避免因钢结构严重腐蚀而导致的安全隐患和安全事故。伴随着我国科学技术的迅猛发展, 将来肯定会有很多防腐性能特别好的新材料、新技术的出现, 从而大大解决钢结构防腐的安全性和耐久性的难题, 从而实现降低防腐费用, 提高工程质量的目的。
摘要：随着我国的经济建设迅速发展, 钢结构已经在许多方面得到了大规模运用。但是, 钢结构本身也存在很大的缺陷, 特别是在腐蚀性问题上的缺陷是破坏钢结构耐久性最重要的原因。本文通过概述钢结构常用的防腐技术以及引入一些新型的防腐新技术, 可以很好地为防腐施工提供很好的经验, 可以起到减少经济损失, 延长使用钢结构相关工业厂房的寿命, 确保工业厂房的正常使用、正常生产和使用安全。
关键词：钢结构,防腐,新技术,安全
参考文献
[1]袁伟霞.推进钢结构住宅建设减少碳排放[J].城市住宅, 2012, 19 (6) :40-41.
干式变压器防护外罩的结构改进 篇8
关键词：防护外罩,改进,分割,组装
近年来，随着国家对电网改造力度的加大和用户对环保、节能等性能方面的要求，干式变压器产品在市场上得到广泛的普及和应用。我公司根据市场需要，不断改进和完善干式变压器的相关配套产品，也越来越得到用户的认可和欢迎。目前，出于安全和美观考虑，用户订购干式变压器时，一般要求配置防护外罩。随着干式变压器容量的增大，其防护外罩尺寸也随之增大，而干式变压器主要应用于室内配电房或地下室，这就给现场的运输、安装带来诸多不便，甚至出现防护外罩无法整体进入配电房的现象。特别是近几年高层建筑的不断涌现，将配电房设置在地下室成为普遍现象，干式变压器怎样顺利进入配电房进行安装就成为难题。
通过将一体式防护外罩改进设计成可分离的两部分，到达现场后，只需进行简单组装和安装即可。改进后的方案，方便了运输，简化了组装程序，较好地保证了产品质量，极大地提高了工作效率。
1 现状调查和分析
防护外罩在现场无法顺利安装大致有以下三种情况：
1)防护外罩尺寸大，配电房入口小，外罩无法直接进入。
2)安装地点在地下室，整体运输不便。
3)安装地点空间狭小，整体安装不便，难于保证安装质量。
那么，针对以上问题，防护外罩是否能现场组装和固定呢?原防护外罩为拼装式，结构见下图：
原防护外罩结构由底座、下框架、框架竖梁、上框架、侧护板、左右门、底封板、顶盖板以及其他零部件组装而成。其中，底座是由角钢和槽钢焊接而成，起到固定支撑的作用;其他零件均由冷扎钢板加工制作，通过镀锌螺栓连接组装成为防护外罩整体，整体结构牢固可靠，外形美观大方。防护外罩在生产车间组装完成后，将干式变压器固定在底座上，然后整体运输至现场直接进行安装，一般情况下不需要再拆卸安装。如果由于外罩尺寸过大，无法进入安装现场，就需要先拆卸、搬运，然后组合安装。由于防护外罩零部件繁多，在现场进行拆卸和组装，不但需要专业人员现场指导，而且从拆卸到安装过程中，容易出现问题。这样，不但产品质量难于保证，而且施工困难，费力耗时，效率低下，严重影响工作进程。
2 改进方案
由于原外罩结构不适合现场组装，我们就对它做了改进。干式变压器对防护外罩的基本设计要求：
1)结构牢固，安装可靠，外形美观大方。
2)满足设备对防护外罩的防护等级要求。
3)适合运输，便于现场安装和检修。
3 改进措施
根据以上要求，我们对原防护外罩进行了改进，见下图：
改进方案将原一体式结构分割成前后对称的A、B两部分，然后通过螺栓连接组合成一个整体。
在改进方案中，首先去掉了底座。由于原底座是焊接结构，若将它也分割成两部分，然后再进行螺栓连接，不但组装时不便，而且生产时难于操作。但是，如果去掉底座，是否会影响防护外罩的安装强度呢?变压器又怎样安装呢?我们首先进行了理论分析：
首先，防护外罩的强度是由加工材料、零件结构和安装螺栓决定的，而改进前后加工材料和安装方式均没有变化，而零件结构上增加了连接边沿(即连接孔所在的折边)，通过力学知识我们知道，这样的结构是加强了防护外罩的强度。
其次，改进前变压器是安装在底座上，由螺栓进行固定。那么，改进后变压器能否直接安装在地基上呢?变压器安装在地基上，用地脚螺栓进行固定，可靠性应比改进前好。随后的实践也证明了这一点。
第二步，将原整体外罩从前后方向上设计成对称的A、B两部分，通过螺栓连接组合成一体。分割后，因为两部分前后对称，不会影响外观效果;前后两部分在顶盖、上框、侧护板、下框等零部件分割处均用螺栓连接，只要连接准确牢固，强度和防护性能完全满足，不会出现扭曲变形和较大缝隙等现象。通过实践，证实方案可行。这样改进后，在现场的工作就是将外罩的A、B两部分连接牢固，然后固定在地基上即可，运输方便，操作简单，既保证了质量、提高了效率，同时满足了变压器对防护外罩的要求。
通过上述的改进，干式变压器的防护外罩在生产过程中简化了制造环节，在现场施工中减少了组装步骤，简化了安装程序，减少了相关人员参与，既易于保证质量，又降低了劳动强度，提高了工作效率。
4 结论
此防护外罩的改进是在原有基础上进行的，和原结构相比，改进后的防护外罩在施工上提高了工作效率，降低了劳动强度，保证了产品质量，在确保设计要求的前提下，达到了低投入、高产出的总体目标。
实践证明，干式变压器防护外罩的结构改进很成功，从近几年的现场应用情况看，特别是在地下室现场，效果很明显，受到施工人员的普遍好评。随着电力改革的不断深入，市场竞争的不断加剧，人们对电力产品的要求也会不断变化和提高，我们只有不断开发、持续改良自己的产品，才能更好地满足人们的需求，更好的发展企业，服务社会，在激烈的竞争中立于不败之地。
参考文献
[1]GB6450-1986.干式电力变压器, 技术要求.
结构防护 篇9
当炸药在抗爆结构表面比如钢筋混凝土表面发生爆炸时,由于爆炸压缩波传至结构内表面时将发生反射,压缩波被反射成拉伸波,致使结构内表面由于受拉破坏而发生震塌破坏,因此,结构内表面的震塌破坏主要取决于抗爆结构材料的动力抗拉强度[1]。爆炸所产生的是强荷载,在周围介质中,存在从爆炸冲击波到弹塑性应力波的衰减过程,既有空间扩散产生的衰减,又有热效应、不可恢复变形等产生的物理衰减。爆炸应力波的相互作用使这一进程更加复杂化,必须考虑非线性影响,这是当前应力波研究的难点。
2 抗爆结构体的抗爆及吸能作用
任何一个结构体,在外力作用下,总会在不同程度上产生一定的响应,包括位移响应和速度响应。当然,影响结构体对外加载荷影响的因素很多,包括其结构的形式、结构材料的性质及其运动情况等。但是无论其响应的形式和大小如何,在外力和结构体之间都是一种能量交换。
结构体对爆炸冲击载荷的响应,就是其吸收、“消化”外界能量的过程。它吸收、“消化”的能量一部分用来产生宏观运动——以动能形式表现出来;另外一部分能量使其微观结构产生变化,如温度效应等,而这种微观结构变化的一种表现就是应力—应变效应,严重情况下会使结构体内部产生塑性变形。
结构体对爆炸冲击载荷的结构参数是结构体在载荷作用下表现出来的综合弹塑性特征。其他一些影响因素在不同程度上都可以在应力—应变关系上表现出来。因此,当宏观地研究结构体对冲击载荷的响应时,可以将结构体视为一个具有某种阻尼特征和弹性特征的弹塑性系统[2]。
爆炸产生的振动都是在相互正交的三个方向上同时产生。即:垂向方向、水平方向和结构横向。而在结构顶部和侧面一定距离内爆炸的规律是垂向振动大,水平方向次之,横向振动最小。
国际上公认的结论性意见为:1)水平方向振动加速度等于垂向加速度;2)横向振动加速度等于垂向加速度的1/2。
有资料认为,水平方向、横向振动参数与垂向振动参数间存在如下关系:水平方向振动加速度大约等于垂向加速度的2/3;横向振动加速度大约等于垂向加速度的1/3。
3 常规武器对抗爆防护结构的破坏形式
常规武器对防护结构的破坏大多发生在弹着点附近的局部范围,可能在迎爆面产生冲击或爆炸漏斗坑,在背爆面产生震塌漏斗坑,严重者可能产生贯穿破坏[3]。结构震塌破坏属于局部破坏。
常规武器对结构产生的震塌破坏,依常规武器对防护工程杀伤破坏作用特点不同,可分为冲击震塌和爆炸震塌[4,5]。冲击震塌主要是由于常规武器弹丸(炮弹、航弹及导弹战斗部)或破片所携带的巨大冲击动能侵入目标,产生震塌破坏,如各种穿甲弹和半穿甲弹等。爆炸震塌主要是由于常规武器击中目标后弹体中的炸药发生爆炸导致震塌破坏,如炮弹中的榴弹、各类爆破弹、低阻式航弹、减速航弹等。某些武器击中目标后一方面依靠弹丸的冲击动能侵入目标,另一方面,依靠一定量装药的爆炸作用来破坏目标,因而其震塌破坏中既有冲击震塌又有爆炸震塌,如各种半穿甲弹、厚壁爆破弹、混凝土破坏弹等[6]。常规武器击中目标后,在爆炸和(或)冲击作用下,使防护工程结构在背爆面产生震塌破坏。震塌破坏是爆炸(或冲击)荷载产生的压缩应力波在结构中传播至结构背爆面时,产生强拉伸波,造成结构背爆面混凝土崩塌和层裂,形成大小不同的混凝土碎块。这些混凝土碎块具有较高的速度,可以伤害人员,击坏设备。
4 爆炸荷载对抗爆结构的破坏机理
以空气夹层结构为例分析。空气夹层结构由抗爆层、空气夹层和震塌隔离层组成[7],如图1a)所示。空气夹层结构的抗爆层破坏分为3个过程:爆炸成坑、剥落破坏和贯穿破坏。当炸药在钢筋混凝土表面发生爆炸时,在混凝土表面将产生强烈的压缩波,在压缩波的作用下,与炸药接触的混凝土受到强烈的挤压破坏,混凝土被压碎成粉末,形成爆坑,如图1b)所示。随着压缩波的传播,压力迅速减少。当压力小于混凝土的动力抗压极限强度时,混凝土不再被压坏,当压缩波传播至结构内表面时,压缩波在自由表面将发生反射,压缩波被反射成拉伸波;当邻近自由表面的某处拉应力满足混凝土的动态受拉断裂准则,该处混凝土会产生开裂;当裂缝足够大时,裂片会带着一定的动能飞离,如图1c)所示。最后,在压缩波作用下,抗爆层中间剩余混凝土被贯穿。当剥落混凝土碎片以一定速度撞击震塌隔离层时,在震塌隔离层产生冲击荷载;当混凝土被贯穿后,剩余压缩波瞬时作用在震塌隔离层顶面。震塌隔离层在剥落混凝土碎片冲击和剩余压缩波的作用下,将发生整体弯曲变形,如图1d)所示。
参考文献
[1]杨守中.爆炸与冲击动力学[M].北京:兵器工业出版社,1993:296-304.
[2]赵海波,叶国庄,张健,等.结构体对爆炸冲击载荷响应的数值模拟[J].沈阳工业学院学报,1997(3):39-40.
[3]张想柏,杨秀敏,陈肇元,等.接触爆炸钢筋混凝土板的震塌效应[J].清华大学学报,2006(6):765.
[4]钱七虎,孙乃光,王年桥.防护结构计算原理[R].南京:中国人民解放军工程兵工程学院,1981.
[5]王年桥.防护结构计算原理与设计[R].南京:中国人民解放军工程兵工程学院,1998.
[6]郑全平,周早生,钱七虎,等.防护结构中的震塌问题[J].岩石力学与工程学报,2003(8):1393.
结构防护 篇10
关键词：建筑钢结构,表面腐蚀,防护,处理措施
腐蚀对钢材造成的危害是机器严重的, 一个小腐蚀坑常会造成应力集中引起裂纹、折断, 从而造成结构整体的失效。全世界每年因腐蚀造成的损失时综合自然灾害的6倍多, 因此对钢结构构件的防护是有其重要的。
1 钢结构的腐蚀与危害
钢材腐蚀属电化学的过程, 其腐蚀速度与环境、湿度、温度及有害介质的存在有关, 其中湿度是一个决定性的因素。
1.1 水引起涂膜的起泡
通过化学或机械处理的钢材表面接触空气时, 立即生成一层氧化膜, 氧化物多以三价状态存在。如钢暴露在湿度大的环境或水中时, 少量钙和钠离子铁与羟基在表面上沉积起来。当钢表面与水接触时, 少量钙与钠离子以表面杂志存在;当钢与含有氟化物水接触时钢表面会含氟;当钢暴露带海水或表面用含氯溶液时, 钢表面的最大环境杂质是碳类物质。
1.2 漆膜中溶剂引起的起泡
1) 泡胀引起的起泡。所有的有机漆膜浸渍在水中或暴露在湿度环境下都会吸水, 防腐蚀用的有机漆膜的吸水率为3%左右, 有填料的漆比清漆吸水更多, 水位于填料与粘结料的界面上。由于吸水漆膜泡胀引起相对于金属底材的横向变形, 但仍能维持相对稳定。当漆膜与底材界面上的应力带来的变形使漆膜失去粘结时, 就会产生漆膜起泡。2) 渗透起泡。在钢材表面上的保护漆膜起泡可以通过渗透机理分析。当漆膜暴露在湿环境时, 水分子可以通过漆膜到达涂膜与底材界面, 并溶解水可溶的组分, 如漆膜或底材上的盐或亲水溶剂。水聚集在膜内直至体积增至漆膜不能再容纳时, 漆膜失去粘结力起泡。如果涂了漆膜的钢结构开始受到腐蚀时, 由于受腐蚀区和保护区之间电位梯度的作用, 湿气更容易被吸收起泡。3) 漆膜形成过程中引起的起泡。保护膜不是多孔的但掺入的溶剂不能完全溶解封树脂时, 会形成微孔结构。当树脂涂料的浓度接近100%时, 树脂在溶剂中的溶解度较低;当聚合物发生化学交联时, 以及聚合物的分子量在固化的后期急增时, 树脂溶解度变得较低。对漆膜形态结构在溶剂与非溶剂平衡作用的试验表明, 当留在漆膜中易挥发的物质是非溶剂占主导作用时, 可以在漆膜中形成小孔或微孔。在底材界面附近存在的微孔可以作为溶剂吸附的地方, 如溶剂是亲水的, 渗入漆膜的位置会形成气泡。4) 金属基体引起的起泡。涂膜在实际运行中还会因金属基体的腐蚀过程产物的积聚、阴极反应形成的碱而导致涂膜的鼓泡、裂缝和脱落。在海洋环境中生物的污染作用也可加速涂膜的失效加快。
1.3 腐蚀的危害性
钢结构的腐蚀危害性在于它是一种不均匀的破坏。损伤发生在阳极表面, 一旦出现腐蚀坑, 多会向纵深发展。有腐蚀产物的腐蚀坑的底部位是小阳极, 而暴露在大气中的金属表面是大阴极, 阳极表面积小电流密度大造成的腐蚀速度快。腐蚀坑底电位变负, 加快腐蚀进程。这种相互反馈的连锁反应是应力腐蚀的典型形式。从而引起钢材抗冷脆性能下降, 在无明显变形征兆情况下突然发生脆性断裂, 尤其在冲击荷载作用下危险性更大。因此, 钢结构如不重视环境及采取必要的防护, 必将加速锈蚀速度, 忽视日常的维护保养同样会发生由于严重锈蚀而引起承重构件丧失承载能力, 造成对钢结构的安全威胁。
2 钢结构的防腐蚀处理措施
2.1 降低水剥离的方法
首先增加金属表面的粗糙度。铝和钢分别经脱脂化热喷砂处理后各自涂刷两种不同涂料, 在干燥相同时间将试件放入水中, 然后测定粘附力变化。在涂膜前对金属表面进行预处理, 也能在很大程度上提高涂料与金属的粘结和防腐性能。预处理的作用是:代替金属表面常见的氧化物, 为有机涂膜提供具有不同化学特性的转化物, 使金属盒有机涂层之间的界面区具有较低的导电性, 可显著减弱界面上阳极和阴极反应。最后对钢材表面用硅烷进行处理, 会使涂膜的阴极剥离, 灵敏度降低。
2.2 降低溶剂起泡的方法
以溶剂为主的油漆的涂膜在较长时间内残留一些溶剂, 常会高于涂膜的使用时间。有机漆膜防止腐蚀失去保护作用的第一个标志是漆膜起泡, 认真的选择涂料的配方可以显著减少起泡的生成以延长涂膜的时间。
选择涂料的溶剂挥发必须保持平衡, 在烘烤漆膜时溶剂挥发的不平衡, 有时会在涂膜中产生气泡;溶剂的亲水和疏水也会影响漆膜的耐起泡能力, 亲水溶剂有利于及加快起泡形成, 特别是渗透起泡;在油漆中使用活性溶剂, 在水中的溶解度和漆膜的耐起泡能力之间有相反的关系, 亲水性溶剂易引起起泡。所以选择疏水性溶剂亦能减少起泡的生成。现已生产的低挥发性烷基醋酸作为高性能保护油漆优选疏水性溶剂, 这种高沸点的烷基醋酸脂溶剂具有能为漆膜耐起泡能力所需的特性, 为合成油漆树脂提供良好溶解能力醋酸脂。
2.3 加强设计选择、施工质量的控制
钢结构的防腐蚀时钢结构设计、施工和使用重点解决的问题, 它涉及耐久性的安全使用, 在大气使用环境下的腐蚀是一种自然现象。显然要消除钢材表面的腐蚀是非常困难的, 但如果使用绝缘性的保护层把钢结构与腐蚀介质隔开, 原电池不能产生而达到防腐蚀目的。钢结构的防腐蚀还应采用:钢材本身抗腐蚀, 即采用具有抗腐蚀能力的钢材;长效防腐蚀方法, 即采用热镀锌、热镀铝复合涂层进行钢材表面处理, 使钢材的防腐蚀年限达30年或更长;对地下及水中钢结构采用阴极保护, 即电化学保护方法;涂层保护即刷防护膜保护。
依靠简单的屏蔽作用的涂层难以有效阻止腐蚀的发生, 一旦水和=通过漆层缝隙进入金属表面, 锈蚀依然发生。因此为了长效的防腐目的, 常采用电化学的保护方法即阴极保护。在大气环境中由于腐蚀介质的不连续, 不能形成回路, 无法应用普通电化学保护方法, 只有采用牺牲阳极功能的涂层, 才能达到阴极保护的作用。普通油漆只具备屏蔽的功能, 保护时间很短, 锈蚀会在漆膜下发生引起漆层起泡脱落, 加上漆层为有机物在大气中易老化丧失保护能力。对于大气环境中长期使用的钢结构, 世界上多采用锌或铝金属涂层保护, 除了有一定的屏蔽功能外, 更具有阴极保护作用。但随着锌、铝的牺牲消耗, 保护性能会降低, 为此, 采用同时兼备阴极保护、屏蔽、缓蚀三大功能, 又老化寿命长的无机涂层是钢结构在大气环境中最好的防腐方法。
3 结语
随着技术经济的发展和社会进步, 钢结构已成为现代建筑的主要结构件, 在建筑领域, 由于钢结构系统腐蚀破坏甚至失效引起的安全事故和经济上的损失是非常惨重的。为了保证建筑物的安全使用, 必须对桥梁钢结构进行防腐保护。有的钢结构虽然可以更换, 但更换的代价是很大的, 所以必须加强桥梁钢结构防护技术的研究。