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淺析高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚檢測與維修
導(dǎo)讀：隨著我國的鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，全國各地站臺都陸陸續(xù)續(xù)進(jìn)行了新建或是改建，從而徹底改變了部分城市火車站建筑的老、舊、丑的形象面貌。大多數(shù)都采用了安全美觀…隨著我國的鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，全國各地站臺都陸陸續(xù)續(xù)進(jìn)行了新建或是改建，從而徹底改變了部分城市火車站建筑的老、舊、丑的形象面貌。大多數(shù)都采用了安全美觀的高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚來作為車站建筑的主要結(jié)構(gòu)設(shè)施。這些鋼結(jié)構(gòu)體系呈現(xiàn)出大體量、大跨度、結(jié)構(gòu)形式新穎的特點(diǎn)，而隨之而來的是部分此類建筑出現(xiàn)了幾次由于設(shè)計施工不規(guī)范，后期觀測、檢查不及時所引發(fā)的問題，甚至是質(zhì)量事故，以及相延伸的這些鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚的后期日常檢測和維護(hù)都提到日程上來。本文對上述問題進(jìn)行了剖析和探討，并提出自己的一些可行性意見。
一、鐵路車站雨棚建設(shè)發(fā)展及現(xiàn)狀
鐵路客站雨棚發(fā)展及建設(shè)現(xiàn)狀回顧我國鐵路客站站臺雨棚的建設(shè),其形式主要以單柱Y形和雙柱∏形為主,主體結(jié)構(gòu)材料多為鋼筋混凝土,屋面材料則由五六十年代的石棉瓦或瓦楞鐵、七八十年代的預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土圓孔板發(fā)展到九十年代的現(xiàn)澆鋼筋混凝土梁板和彩色壓型鋼板
到了本世紀(jì)無站臺柱鋼結(jié)構(gòu)雨棚車站成為大家較為認(rèn)可的發(fā)展方向。無站臺柱雨棚的優(yōu)點(diǎn)有：①給站臺上的旅客留下了最大的活動空間；②可以給站臺帶來寬敞、通透的視覺美感；③解決了風(fēng)雨對旅客、機(jī)車和站臺的侵?jǐn)_問題。
二、高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚質(zhì)量事故分析
2011年7月25日17時30分，京滬高鐵安徽定遠(yuǎn)站附近供電設(shè)施上方雨棚鐵皮被風(fēng)刮落，將動車供電線砸斷，致20余趟列車晚點(diǎn)。至20時35分，線路故障排除，延誤列車恢復(fù)運(yùn)行，普遍晚點(diǎn)3個小時以上。
2011年8月18日沿海客專樂清站，鋼結(jié)構(gòu)雨棚沿口封口板脫落，觸碰接觸網(wǎng)，導(dǎo)致接觸網(wǎng)承力索燒毀。
上述質(zhì)量事故發(fā)生后，我們對相關(guān)事故調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了分析及統(tǒng)計，對部分車站的鋼結(jié)構(gòu)雨棚進(jìn)行了考察，發(fā)現(xiàn)目前類似結(jié)構(gòu)雨棚存在如下幾種問題：一、鋼結(jié)構(gòu)雨棚存在屋面板固定不牢，沿口、包邊、吊頂板脫開；二、鋼結(jié)構(gòu)表面銹蝕，涂料脫落；三、鋼結(jié)構(gòu)焊口微裂縫。
由于上述無站臺柱雨棚屬于大跨度且周邊不做封閉鋼結(jié)構(gòu)，距離地面高度不低于10米，所以雨棚上下表面均不同程度受到較大風(fēng)荷載，并且由于追求造型美觀，使得鳳在其表面存在著分離、再附、漩渦、回流等多種復(fù)雜的三維流動現(xiàn)象，因此風(fēng)荷載系數(shù)不好確定，表面風(fēng)荷載分布情況也非常復(fù)雜。
三、風(fēng)壓力分析及設(shè)計要點(diǎn)
由于目前我國的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》未對高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚類似結(jié)構(gòu)做出明確的風(fēng)荷載設(shè)計要求，查詢與之類似的挑檐等相關(guān)資料，雖可借鑒，但無準(zhǔn)確性可言。針對此情況，拿出切實可行的規(guī)范是當(dāng)務(wù)之急。
為確定風(fēng)荷載系數(shù)，相關(guān)部門做了多次風(fēng)洞模擬實驗，由結(jié)果可知，
（1）0度風(fēng)向角時，雨棚迎風(fēng)前緣部分絕大部分被風(fēng)負(fù)壓力控制，沿雨棚長度方向兩側(cè)壓力系數(shù)增大，到達(dá)寬度方向減小。
（2）90度風(fēng)向角時，這個雨棚各個方向的風(fēng)壓力系數(shù)均為0，中部起拱區(qū)有小幅度加大，但程度小。
（3）180度風(fēng)向角時，雨棚的主要壓力系數(shù)分布在如下三個區(qū)域，即，雨棚程度方向的中部區(qū)域，被較大風(fēng)負(fù)壓控制，兩側(cè)區(qū)域，由于雨棚的迎角原因，雨棚下表面受較大風(fēng)壓力，雨棚上表面受氣流分離影響，向后這個區(qū)域受風(fēng)吸力影響。
（4）270度風(fēng)向角時，雨棚在程度方向上基本是呈現(xiàn)對稱的發(fā)布，主體壓力系數(shù)分布情況與90度是相似，即體現(xiàn)了風(fēng)壓力的對稱性。
在普通風(fēng)壓力作用下，表面壓力分布均以負(fù)壓為主，敞開的雨棚可使上下表面風(fēng)壓力抵消。
脈動風(fēng)壓也是雨棚設(shè)計中必須給予考慮的因素，因為脈動風(fēng)引起結(jié)構(gòu)的風(fēng)振慣性力夠大，從主體結(jié)構(gòu)的整體構(gòu)造來看，雨棚迎風(fēng)前緣脈動風(fēng)壓最大，因為來流在前緣嚴(yán)重分離，所以迎風(fēng)前緣是受脈動風(fēng)壓影響最大區(qū)域。
由上述分析可知雨棚表面以負(fù)壓可知為主，且邊緣壓力系數(shù)較大，是今后結(jié)構(gòu)設(shè)計的關(guān)注重點(diǎn)，雨棚中部區(qū)域由于起拱的作用，也存在較大的風(fēng)壓力，在設(shè)計中也要給予重視。
四、加強(qiáng)施工過程監(jiān)管力度，加強(qiáng)工程質(zhì)量
對不好的天氣條件，如當(dāng)焊接作業(yè)附近風(fēng)速度超過10m/s時，不建議進(jìn)行焊接工作，或必要時有足夠遮擋條件后方可施焊，并減緩焊接速度，雪雨后，應(yīng)清除殘留水滴，做好烘干工作，并做好施工記錄。對中厚板焊接應(yīng)預(yù)熱，對碳素鋼厚度大于34mm和低合金鋼厚度大于30mm也應(yīng)預(yù)熱后再進(jìn)行焊接。嚴(yán)格控制尺寸偏差，包括焊縫的幾何尺寸，中心線位置等，反復(fù)核對后，確認(rèn)無誤并精心焊接。
五、無柱雨棚的檢測與維修
及時有效地發(fā)現(xiàn)雨棚的質(zhì)量隱患，比有效地維修更能保證使用者的安全。由于雨棚的使用特點(diǎn)，結(jié)構(gòu)特點(diǎn)，建議房建管理者對主要受力的結(jié)構(gòu)件應(yīng)經(jīng)常性的進(jìn)行下述檢查工作：金屬疲勞強(qiáng)度、焊縫裂紋、結(jié)構(gòu)變形、破損等情況，對主要受力結(jié)構(gòu)件的關(guān)鍵焊縫及焊接熱影響區(qū)的母材應(yīng)加大頻率進(jìn)行檢查，若發(fā)現(xiàn)異常，應(yīng)及時排出檢查維修理。
結(jié)構(gòu)件的檢查應(yīng)按下列程序進(jìn)行。日常檢查每日進(jìn)行，當(dāng)結(jié)構(gòu)出現(xiàn)異常聲響，或局部位置、構(gòu)件、頂棚板出現(xiàn)微小位移等情況時，應(yīng)進(jìn)行檢查，并作好記錄每半年至一年噴刷油漆一次，油漆噴刷前應(yīng)清除金屬表面的銹跡、油污及其它污物。
由于車站建筑的使用特點(diǎn)不允許停止使用后進(jìn)行檢測，建議類似工程結(jié)構(gòu)采用無損檢測，（NDT）。對于雨棚焊接焊縫質(zhì)量的檢測，可采用射線和超聲檢測。焊縫表面質(zhì)量的檢驗可目測或用10倍放大鏡，當(dāng)存在疑義時，采用磁粉或滲透擦傷。如果焊縫外觀質(zhì)量不滿足規(guī)定要求，必須進(jìn)行修補(bǔ)。螺栓連接結(jié)構(gòu)，可用目測、錘敲相結(jié)合的方法檢查。并用扭力扳手對螺栓的緊固性進(jìn)行復(fù)查，特別是高強(qiáng)螺栓的連結(jié)更應(yīng)仔細(xì)檢查。對于結(jié)構(gòu)表面和近表面缺陷的檢測采用磁粉檢測；對于雨棚殼結(jié)構(gòu)等非多孔性金屬材料和非金屬材料制件的表面開口缺陷的檢測建議使用滲透檢測；當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測方法對構(gòu)件的同一部位進(jìn)行檢測時，應(yīng)按各自的方法評定級別；采用同種檢測方法按不同檢測檢測工藝進(jìn)行檢測時，如檢測結(jié)果不一致，應(yīng)危險大的評定級別為準(zhǔn)。
雨棚鋼結(jié)構(gòu)由于使用環(huán)境原因，有潮濕、存水、弱酸堿鹽環(huán)境的可能，容易生銹，銹蝕導(dǎo)致鋼材截面削弱，承載力下降。其截面厚度的變化反應(yīng)了鋼材的銹蝕程度。檢測鋼材厚度（必須先除銹)）的儀器有超聲波測厚儀（聲速設(shè)定、耦合劑）和游標(biāo)卡尺。
對于已經(jīng)出現(xiàn)質(zhì)量問題或是存在質(zhì)量隱患的雨棚鋼結(jié)構(gòu)，務(wù)必需要專業(yè)的鋼結(jié)構(gòu)維修公司對有異議、有問題的構(gòu)件進(jìn)行撤換，補(bǔ)刷涂料。也可與有能力、有經(jīng)驗的鋼結(jié)構(gòu)維修公司簽訂鋼結(jié)構(gòu)雨棚建筑的物業(yè)合同，這樣可以將其維修保養(yǎng)轉(zhuǎn)變?yōu)槌B(tài)化的管理工作，大大降低了由于監(jiān)管不力而發(fā)生的事故。
五、結(jié)語
將對高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚的日常檢查、檢測和保養(yǎng)納入火車站建筑保養(yǎng)部門的日常工作中是勢在必行的，其重要性不言而喻，涉及到了乘車旅客、鐵路系統(tǒng)工作人員的安全，保證了鐵路運(yùn)輸?shù)陌踩惩ā１疚囊燥L(fēng)洞試驗為理論依據(jù)，得出了結(jié)構(gòu)的薄弱點(diǎn)，為以后相關(guān)人員的研究給出了重點(diǎn)，并對高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚的檢測和維修給出了切實可行的辦法，希望可以為后續(xù)相關(guān)工程的施工、維修、保養(yǎng)有所借鑒。
參考文獻(xiàn)：
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[4]《鐵路技術(shù)管理規(guī)程》（鐵道部令第29號），中國鐵道出版社，2006年 - 上一篇：鋼混組合鋼結(jié)構(gòu)在橋梁工程中的應(yīng)用 下一篇：珠峰鋼構(gòu)獲國家發(fā)明專利