钢-混凝土组合梁的耐火等级和耐腐蚀性分析如下：

一、耐火等级

1. 耐火性能提升机制
   钢-混凝土组合梁通过混凝土包裹钢梁，显著提高了结构的耐火能力。混凝土作为不燃材料，能有效隔绝火焰和高温对钢梁的直接作用，同时其低热导率可延缓钢梁升温速度。研究表明，组合梁的耐火极限较纯钢结构提升1-2级，例如：

• 涂刷4mm厚防火涂料时，0.3荷载比下耐火极限可达120分钟，满足一级耐火要求；

• 防火涂料厚度增至12mm时，0.7荷载比下耐火极限可延长至150分钟。

2. 关键影响因素

• 防火涂料厚度：涂料厚度与耐火极限呈正相关，但增益幅度随荷载比增大而减小。

• 荷载比：外荷载越小，组合梁在火灾中的悬链线效应越显著，耐火时间越长。

• 钢梁尺寸与材料：钢梁厚度和钢材强度对耐火性能影响较小，因高温下钢梁温度分布趋于均匀。

• 混凝土板配置：纵向抗火钢筋可提升耐火极限，但其直径和保护层厚度对耐火时间的增益有限。

3. 规范要求
   根据《建筑设计防火规范》，钢-混凝土组合梁的耐火等级需根据建筑类型和使用功能确定。例如，高层建筑中组合梁的耐火极限通常要求不低于1.5小时（一级耐火等级）或1小时（二级耐火等级）。

二、耐腐蚀性

1. 腐蚀防护机制
   钢-混凝土组合梁的耐腐蚀性优于纯钢结构，主要得益于：

• 混凝土保护层：混凝土中的氢氧化钙与氯离子反应生成弗里德尔盐，固定氯离子并降低其扩散速率；同时，混凝土碳化至钢梁表面需50年以上（普通混凝土结构仅需20年），显著延缓钢筋锈蚀。

• 阴极保护作用：混凝土的高碱性环境（pH=12-13）使钢梁表面形成钝化膜，即使局部破损，周围混凝土仍可提供阴极保护电流。

• 裂纹自愈合能力：微裂纹（宽度<0.1mm）在潮湿环境下可与CO₂反应生成碳酸钙，实现自动修复。

2. 腐蚀环境下的性能表现

• 海洋环境：组合梁在海洋性气候（Cl⁻浓度3-5kg/m³）中表现优异，例如香港青马大桥的组合结构吊杆25年无腐蚀，而纯钢吊杆需每5年更换防腐涂层。

• 工业环境：在酸性气体（如SO₂、H₂S）或工业废气环境中，组合梁的钢构件腐蚀速率较纯钢结构降低60%-90%，因混凝土保护层有效阻隔了腐蚀介质。

• 长期耐久性：沿海工业厂房实测显示，组合结构钢材腐蚀量仅为纯钢结构的1/10，全生命周期成本降低20%-40%。

3. 关键设计参数

• 混凝土保护层厚度：一般环境≥20mm（组合梁），海洋环境≥40mm。保护层每增加10mm，抗腐蚀寿命延长1倍，但初始成本增加5%。

• 耐候钢应用：采用Q355NHD耐候钢（耐候指数I≥6.0）时，海洋环境中腐蚀速率仅0.1μm/年，可免涂装使用。

• 栓钉防腐：采用不锈钢栓钉（316L）或热镀锌栓钉（锌层厚度≥85μm），寿命比普通栓钉延长3倍。

• 排水与通风设计：组合梁端部留50mm缝隙促进空气流通，板底排水坡度≥2%，避免积水导致氯离子浓缩。

4. 维护策略

• 检测周期优化：对碳化深度>20mm的区域，采用聚合物水泥砂浆修补；对腐蚀量>5%的钢材，采用粘贴碳纤维布（CFRP）加固，承载力提升30%。

• 涂层修复：防腐涂层老化时，需重新涂刷富锌底漆（干膜厚度80μm）、环氧云铁中间漆（120μm）和聚硅氧烷面漆（60μm），以恢复防护性能。