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浅析高大钢结构无柱雨棚检测与维修
导读：随着我国的铁路事业的高速发展，全国各地站台都陆陆续续进行了新建或是改建，从而彻底改变了部分城市火车站建筑的老、旧、丑的形象面貌。大多数都采用了安全美观…随着我国的铁路事业的高速发展，全国各地站台都陆陆续续进行了新建或是改建，从而彻底改变了部分城市火车站建筑的老、旧、丑的形象面貌。大多数都采用了安全美观的高大钢结构无柱雨棚来作为车站建筑的主要结构设施。这些钢结构体系呈现出大体量、大跨度、结构形式新颖的特点，而随之而来的是部分此类建筑出现了几次由于设计施工不规范，后期观测、检查不及时所引发的问题，甚至是质量事故，以及相延伸的这些钢结构无柱雨棚的后期日常检测和维护都提到日程上来。本文对上述问题进行了剖析和探讨，并提出自己的一些可行性意见。
一、铁路车站雨棚建设发展及现状
铁路客站雨棚发展及建设现状回顾我国铁路客站站台雨棚的建设,其形式主要以单柱Y形和双柱∏形为主,主体结构材料多为钢筋混凝土,屋面材料则由五六十年代的石棉瓦或瓦楞铁、七八十年代的预应力钢筋混凝土圆孔板发展到九十年代的现浇钢筋混凝土梁板和彩色压型钢板
到了本世纪无站台柱钢结构雨棚车站成为大家较为认可的发展方向。无站台柱雨棚的优点有：①给站台上的旅客留下了最大的活动空间；②可以给站台带来宽敞、通透的视觉美感；③解决了风雨对旅客、机车和站台的侵扰问题。
二、高大钢结构无柱雨棚质量事故分析
2011年7月25日17时30分，京沪高铁安徽定远站附近供电设施上方雨棚铁皮被风刮落，将动车供电线砸断，致20余趟列车晚点。至20时35分，线路故障排除，延误列车恢复运行，普遍晚点3个小时以上。
2011年8月18日沿�？妥ɡ智逭�，钢结构雨棚沿口封口板脱落，触碰接触网，导致接触网承力索烧毁。
上述质量事故发生后，我们对相关事故调查结果进行了分析及统计，对部分车站的钢结构雨棚进行了考察，发现目前类似结构雨棚存在如下几种问题：一、钢结构雨棚存在屋面板固定不牢，沿口、包边、吊顶板脱开；二、钢结构表面锈蚀，涂料脱落；三、钢结构焊口微裂缝。
由于上述无站台柱雨棚属于大跨度且周边不做封闭钢结构，距离地面高度不低于10米，所以雨棚上下表面均不同程度受到较大风荷载，并且由于追求造型美观，使得凤在其表面存在着分离、再附、漩涡、回流等多种复杂的三维流动现象，因此风荷载系数不好确定，表面风荷载分布情况也非常复杂。
三、风压力分析及设计要点
由于目前我国的《建筑结构荷载规范》未对高大钢结构无柱雨棚类似结构做出明确的风荷载设计要求，查询与之类似的挑檐等相关资料，虽可借鉴，但无准确性可言。针对此情况，拿出切实可行的规范是当务之急。
为确定风荷载系数，相关部门做了多次风洞模拟实验，由结果可知，
�。�1）0度风向角时，雨棚迎风前缘部分绝大部分被风负压力控制，沿雨棚长度方向两侧压力系数增大，到达宽度方向减小。
�。�2）90度风向角时，这个雨棚各个方向的风压力系数均为0，中部起拱区有小幅度加大，但程度小。
（3）180度风向角时，雨棚的主要压力系数分布在如下三个区域，即，雨棚程度方向的中部区域，被较大风负压控制，两侧区域，由于雨棚的迎角原因，雨棚下表面受较大风压力，雨棚上表面受气流分离影响，向后这个区域受风吸力影响。
�。�4）270度风向角时，雨棚在程度方向上基本是呈现对称的发布，主体压力系数分布情况与90度是相似，即体现了风压力的对称性。
在普通风压力作用下，表面压力分布均以负压为主，敞开的雨棚可使上下表面风压力抵消。
脉动风压也是雨棚设计中必须给予考虑的因素，因为脉动风引起结构的风振惯性力够大，从主体结构的整体构造来看，雨棚迎风前缘脉动风压最大，因为来流在前缘严重分离，所以迎风前缘是受脉动风压影响最大区域。
由上述分析可知雨棚表面以负压可知为主，且边缘压力系数较大，是今后结构设计的关注重点，雨棚中部区域由于起拱的作用，也存在较大的风压力，在设计中也要给予重视。
四、加强施工过程监管力度，加强工程质量
对不好的天气条件，如当焊接作业附近风速度超过10m/s时，不建议进行焊接工作，或必要时有足够遮挡条件后方可施焊，并减缓焊接速度，雪雨后，应清除残留水滴，做好烘干工作，并做好施工记录。对中厚板焊接应预热，对碳素钢厚度大于34mm和低合金钢厚度大于30mm也应预热后再进行焊接。严格控制尺寸偏差，包括焊缝的几何尺寸，中心线位置等，反复核对后，确认无误并精心焊接。
五、无柱雨棚的检测与维修
及时有效地发现雨棚的质量隐患，比有效地维修更能保证使用者的安全。由于雨棚的使用特点，结构特点，建议房建管理者对主要受力的结构件应经常性的进行下述检查工作：金属疲劳强度、焊缝裂纹、结构变形、破损等情况，对主要受力结构件的关键焊缝及焊接热影响区的母材应加大频率进行检查，若发现异常，应及时排出检查维修理。
结构件的检查应按下列程序进行。日常检查每日进行，当结构出现异常声响，或局部位置、构件、顶棚板出现微小位移等情况时，应进行检查，并作好记录每半年至一年喷刷油漆一次，油漆喷刷前应清除金属表面的锈迹、油污及其它污物。
由于车站建筑的使用特点不允许停止使用后进行检测，建议类似工程结构采用无损检测，（NDT）。对于雨棚焊接焊缝质量的检测，可采用射线和超声检测。焊缝表面质量的检验可目测或用10倍放大镜，当存在疑义时，采用磁粉或渗透擦伤。如果焊缝外观质量不满足规定要求，必须进行修补。螺栓连接结构，可用目测、锤敲相结合的方法检查。并用扭力扳手对螺栓的紧固性进行复查，特别是高强螺栓的连结更应仔细检查。对于结构表面和近表面缺陷的检测采用磁粉检测；对于雨棚壳结构等非多孔性金属材料和非金属材料制件的表面开口缺陷的检测建议使用渗透检测；当采用两种或两种以上的检测方法对构件的同一部位进行检测时，应按各自的方法评定级别；采用同种检测方法按不同检测检测工艺进行检测时，如检测结果不一致，应危险大的评定级别为准。
雨棚钢结构由于使用环境原因，有潮湿、存水、弱酸碱盐环境的可能，容易生锈，锈蚀导致钢材截面削弱，承载力下降。其截面厚度的变化反应了钢材的锈蚀程度。检测钢材厚度（必须先除锈)）的仪器有超声波测厚仪（声速设定、耦合剂）和游标卡尺。
对于已经出现质量问题或是存在质量隐患的雨棚钢结构，务必需要专业的钢结构维修公司对有异议、有问题的构件进行撤换，补刷涂料。也可与有能力、有经验的钢结构维修公司签订钢结构雨棚建筑的物业合同，这样可以将其维修保养转变为常态化的管理工作，大大降低了由于监管不力而发生的事故。
五、结语
将对高大钢结构无柱雨棚的日常检查、检测和保养纳入火车站建筑保养部门的日常工作中是势在必行的，其重要性不言而喻，涉及到了乘车旅客、铁路系统工作人员的安全，保证了铁路运输的安全、畅通。本文以风洞试验为理论依据，得出了结构的薄弱点，为以后相关人员的研究给出了重点，并对高大钢结构无柱雨棚的检测和维修给出了切实可行的办法，希望可以为后续相关工程的施工、维修、保养有所借鉴。
参考文献：
[1]沈斌；秦杰；李国立；钱英欣；杨志明，北京北站无柱雨棚预应力钢结构施工技术[M]；工业建筑，2008，38卷
[2]潘国华，无站台柱雨棚设计若干问题的探讨，铁道标准设计，2008，06期
[3]何建华，符龙彪，郑冰心，李敬学，盐城火车站无站台柱雨棚风荷载的风洞试验研究，铁道建筑，2007.7
[4]《铁路技术管理规程》（铁道部令第29号），中国铁道出版社，2006年 - 上一篇：钢混组合钢结构在桥梁工程中的应用 下一篇：珠峰钢构获国家发明专利