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淺析高大鋼結構無(wú)柱雨棚檢測與維修
導讀：隨著(zhù)我國的鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，全國各地站臺都陸陸續續進(jìn)行了新建或是改建，從而徹底改變了部分城市火車(chē)站建筑的老、舊、丑的形象面貌。大多數都采用了安全美觀(guān)…隨著(zhù)我國的鐵路事業(yè)的高速發(fā)展，全國各地站臺都陸陸續續進(jìn)行了新建或是改建，從而徹底改變了部分城市火車(chē)站建筑的老、舊、丑的形象面貌。大多數都采用了安全美觀(guān)的高大鋼結構無(wú)柱雨棚來(lái)作為車(chē)站建筑的主要結構設施。這些鋼結構體系呈現出大體量、大跨度、結構形式新穎的特點(diǎn)，而隨之而來(lái)的是部分此類(lèi)建筑出現了幾次由于設計施工不規范，后期觀(guān)測、檢查不及時(shí)所引發(fā)的問(wèn)題，甚至是質(zhì)量事故，以及相延伸的這些鋼結構無(wú)柱雨棚的后期日常檢測和維護都提到日程上來(lái)。本文對上述問(wèn)題進(jìn)行了剖析和探討，并提出自己的一些可行性意見(jiàn)。
一、鐵路車(chē)站雨棚建設發(fā)展及現狀
鐵路客站雨棚發(fā)展及建設現狀回顧我國鐵路客站站臺雨棚的建設,其形式主要以單柱Y形和雙柱∏形為主,主體結構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、七八十年代的預應力鋼筋混凝土圓孔板發(fā)展到九十年代的現澆鋼筋混凝土梁板和彩色壓型鋼板
到了本世紀無(wú)站臺柱鋼結構雨棚車(chē)站成為大家較為認可的發(fā)展方向。無(wú)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(dòng)空間；②可以給站臺帶來(lái)寬敞、通透的視覺(jué)美感；③解決了風(fēng)雨對旅客、機車(chē)和站臺的侵擾問(wèn)題。
二、高大鋼結構無(wú)柱雨棚質(zhì)量事故分析
2011年7月25日17時(shí)30分，京滬高鐵安徽定遠站附近供電設施上方雨棚鐵皮被風(fēng)刮落，將動(dòng)車(chē)供電線(xiàn)砸斷，致20余趟列車(chē)晚點(diǎn)。至20時(shí)35分，線(xiàn)路故障排除，延誤列車(chē)恢復運行，普遍晚點(diǎn)3個(gè)小時(shí)以上。
2011年8月18日沿�？蛯�(zhuān)樂(lè )清站，鋼結構雨棚沿口封口板脫落，觸碰接觸網(wǎng)，導致接觸網(wǎng)承力索燒毀。
上述質(zhì)量事故發(fā)生后，我們對相關(guān)事故調查結果進(jìn)行了分析及統計，對部分車(chē)站的鋼結構雨棚進(jìn)行了考察，發(fā)現目前類(lèi)似結構雨棚存在如下幾種問(wèn)題：一、鋼結構雨棚存在屋面板固定不牢，沿口、包邊、吊頂板脫開(kāi)；二、鋼結構表面銹蝕，涂料脫落；三、鋼結構焊口微裂縫。
由于上述無(wú)站臺柱雨棚屬于大跨度且周邊不做封閉鋼結構，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(guān)，使得鳳在其表面存在著(zhù)分離、再附、漩渦、回流等多種復雜的三維流動(dòng)現象，因此風(fēng)荷載系數不好確定，表面風(fēng)荷載分布情況也非常復雜。
三、風(fēng)壓力分析及設計要點(diǎn)
由于目前我國的《建筑結構荷載規范》未對高大鋼結構無(wú)柱雨棚類(lèi)似結構做出明確的風(fēng)荷載設計要求，查詢(xún)與之類(lèi)似的挑檐等相關(guān)資料，雖可借鑒，但無(wú)準確性可言。針對此情況，拿出切實(shí)可行的規范是當務(wù)之急。
為確定風(fēng)荷載系數，相關(guān)部門(mén)做了多次風(fēng)洞模擬實(shí)驗，由結果可知，
�。�1）0度風(fēng)向角時(shí)，雨棚迎風(fēng)前緣部分絕大部分被風(fēng)負壓力控制，沿雨棚長(cháng)度方向兩側壓力系數增大，到達寬度方向減小。
�。�2）90度風(fēng)向角時(shí)，這個(gè)雨棚各個(gè)方向的風(fēng)壓力系數均為0，中部起拱區有小幅度加大，但程度小。
�。�3）180度風(fēng)向角時(shí)，雨棚的主要壓力系數分布在如下三個(gè)區域，即，雨棚程度方向的中部區域，被較大風(fēng)負壓控制，兩側區域，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(gè)區域受風(fēng)吸力影響。
�。�4）270度風(fēng)向角時(shí)，雨棚在程度方向上基本是呈現對稱(chēng)的發(fā)布，主體壓力系數分布情況與90度是相似，即體現了風(fēng)壓力的對稱(chēng)性。
在普通風(fēng)壓力作用下，表面壓力分布均以負壓為主，敞開(kāi)的雨棚可使上下表面風(fēng)壓力抵消。
脈動(dòng)風(fēng)壓也是雨棚設計中必須給予考慮的因素，因為脈動(dòng)風(fēng)引起結構的風(fēng)振慣性力夠大，從主體結構的整體構造來(lái)看，雨棚迎風(fēng)前緣脈動(dòng)風(fēng)壓最大，因為來(lái)流在前緣嚴重分離，所以迎風(fēng)前緣是受脈動(dòng)風(fēng)壓影響最大區域。
由上述分析可知雨棚表面以負壓可知為主，且邊緣壓力系數較大，是今后結構設計的關(guān)注重點(diǎn)，雨棚中部區域由于起拱的作用，也存在較大的風(fēng)壓力，在設計中也要給予重視。
四、加強施工過(guò)程監管力度，加強工程質(zhì)量
對不好的天氣條件，如當焊接作業(yè)附近風(fēng)速度超過(guò)10m/s時(shí)，不建議進(jìn)行焊接工作，或必要時(shí)有足夠遮擋條件后方可施焊，并減緩焊接速度，雪雨后，應清除殘留水滴，做好烘干工作，并做好施工記錄。對中厚板焊接應預熱，對碳素鋼厚度大于34mm和低合金鋼厚度大于30mm也應預熱后再進(jìn)行焊接。嚴格控制尺寸偏差，包括焊縫的幾何尺寸，中心線(xiàn)位置等，反復核對后，確認無(wú)誤并精心焊接。
五、無(wú)柱雨棚的檢測與維修
及時(shí)有效地發(fā)現雨棚的質(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)，結構特點(diǎn)，建議房建管理者對主要受力的結構件應經(jīng)常性的進(jìn)行下述檢查工作：金屬疲勞強度、焊縫裂紋、結構變形、破損等情況，對主要受力結構件的關(guān)鍵焊縫及焊接熱影響區的母材應加大頻率進(jìn)行檢查，若發(fā)現異常，應及時(shí)排出檢查維修理。
結構件的檢查應按下列程序進(jìn)行。日常檢查每日進(jìn)行，當結構出現異常聲響，或局部位置、構件、頂棚板出現微小位移等情況時(shí)，應進(jìn)行檢查，并作好記錄每半年至一年噴刷油漆一次，油漆噴刷前應清除金屬表面的銹跡、油污及其它污物。
由于車(chē)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(lèi)似工程結構采用無(wú)損檢測，（NDT）。對于雨棚焊接焊縫質(zhì)量的檢測，可采用射線(xiàn)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，當存在疑義時(shí)，采用磁粉或滲透擦傷。如果焊縫外觀(guān)質(zhì)量不滿(mǎn)足規定要求，必須進(jìn)行修補。螺栓連接結構，可用目測、錘敲相結合的方法檢查。并用扭力扳手對螺栓的緊固性進(jìn)行復查，特別是高強螺栓的連結更應仔細檢查。對于結構表面和近表面缺陷的檢測采用磁粉檢測；對于雨棚殼結構等非多孔性金屬材料和非金屬材料制件的表面開(kāi)口缺陷的檢測建議使用滲透檢測；當采用兩種或兩種以上的檢測方法對構件的同一部位進(jìn)行檢測時(shí)，應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(shí)，如檢測結果不一致，應危險大的評定級別為準。
雨棚鋼結構由于使用環(huán)境原因，有潮濕、存水、弱酸堿鹽環(huán)境的可能，容易生銹，銹蝕導致鋼材截面削弱，承載力下降。其截面厚度的變化反應了鋼材的銹蝕程度。檢測鋼材厚度（必須先除銹)）的儀器有超聲波測厚儀（聲速設定、耦合劑）和游標卡尺。
對于已經(jīng)出現質(zhì)量問(wèn)題或是存在質(zhì)量隱患的雨棚鋼結構，務(wù)必需要專(zhuān)業(yè)的鋼結構維修公司對有異議、有問(wèn)題的構件進(jìn)行撤換，補刷涂料。也可與有能力、有經(jīng)驗的鋼結構維修公司簽訂鋼結構雨棚建筑的物業(yè)合同，這樣可以將其維修保養轉變?yōu)槌B(tài)化的管理工作，大大降低了由于監管不力而發(fā)生的事故。
五、結語(yǔ)
將對高大鋼結構無(wú)柱雨棚的日常檢查、檢測和保養納入火車(chē)站建筑保養部門(mén)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(chē)旅客、鐵路系統工作人員的安全，保證了鐵路運輸的安全、暢通。本文以風(fēng)洞試驗為理論依據，得出了結構的薄弱點(diǎn)，為以后相關(guān)人員的研究給出了重點(diǎn)，并對高大鋼結構無(wú)柱雨棚的檢測和維修給出了切實(shí)可行的辦法，希望可以為后續相關(guān)工程的施工、維修、保養有所借鑒。
參考文獻：
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[3]何建華，符龍彪，鄭冰心，李敬學(xué)，鹽城火車(chē)站無(wú)站臺柱雨棚風(fēng)荷載的風(fēng)洞試驗研究，鐵道建筑，2007.7
[4]《鐵路技術(shù)管理規程》（鐵道部令第29號），中國鐵道出版社，2006年 - 上一篇：鋼混組合鋼結構在橋梁工程中的應用 下一篇：珠峰鋼構獲國家發(fā)明專(zhuān)利