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淺析高大鋼結構無柱雨棚檢測與維修
導讀：隨著我國的鐵路事業的高速發展，全國各地站臺都陸陸續續進行了新建或是改建，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。大多數都采用了安全美觀…隨著我國的鐵路事業的高速發展，全國各地站臺都陸陸續續進行了新建或是改建，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。大多數都采用了安全美觀的高大鋼結構無柱雨棚來作為車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，而隨之而來的是部分此類建筑出現了幾次由于設計施工不規范，后期觀測、檢查不及時所引發的問題，甚至是質量事故，以及相延伸的這些鋼結構無柱雨棚的后期日常檢測和維護都提到日程上來。本文對上述問題進行了剖析和探討，并提出自己的一些可行性意見。
一、鐵路車站雨棚建設發展及現狀
鐵路客站雨棚發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
到了本世紀無站臺柱鋼結構雨棚車站成為大家較為認可的發展方向。無站臺柱雨棚的優點有：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解決了風雨對旅客、機車和站臺的侵擾問題。
二、高大鋼結構無柱雨棚質量事故分析
2011年7月25日17時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刮落，將動車供電線砸斷，致20余趟列車晚點。至20時35分，線路故障排除，延誤列車恢復運行，普遍晚點3個小時以上。
2011年8月18日沿海客專樂清站，鋼結構雨棚沿口封口板脫落，觸碰接觸網，導致接觸網承力索燒毀。
上述質量事故發生后，我們對相關事故調查結果進行了分析及統計，對部分車站的鋼結構雨棚進行了考察，發現目前類似結構雨棚存在如下幾種問題：一、鋼結構雨棚存在屋面板固定不牢，沿口、包邊、吊頂板脫開；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、回流等多種復雜的三維流動現象，因此風荷載系數不好確定，表面風荷載分布情況也非常復雜。
三、風壓力分析及設計要點
由于目前我國的《建筑結構荷載規范》未對高大鋼結構無柱雨棚類似結構做出明確的風荷載設計要求，查詢與之類似的挑檐等相關資料，雖可借鑒，但無準確性可言。針對此情況，拿出切實可行的規范是當務之急。
為確定風荷載系數，相關部門做了多次風洞模擬實驗，由結果可知，
（1）0度風向角時，雨棚迎風前緣部分絕大部分被風負壓力控制，沿雨棚長度方向兩側壓力系數增大，到達寬度方向減小。
（2）90度風向角時，這個雨棚各個方向的風壓力系數均為0，中部起拱區有小幅度加大，但程度小。
（3）180度風向角時，雨棚的主要壓力系數分布在如下三個區域，即，雨棚程度方向的中部區域，被較大風負壓控制，兩側區域，由于雨棚的迎角原因，雨棚下表面受較大風壓力，雨棚上表面受氣流分離影響，向后這個區域受風吸力影響。
（4）270度風向角時，雨棚在程度方向上基本是呈現對稱的發布，主體壓力系數分布情況與90度是相似，即體現了風壓力的對稱性。
在普通風壓力作用下，表面壓力分布均以負壓為主，敞開的雨棚可使上下表面風壓力抵消。
脈動風壓也是雨棚設計中必須給予考慮的因素，因為脈動風引起結構的風振慣性力夠大，從主體結構的整體構造來看，雨棚迎風前緣脈動風壓最大，因為來流在前緣嚴重分離，所以迎風前緣是受脈動風壓影響最大區域。
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注重點，雨棚中部區域由于起拱的作用，也存在較大的風壓力，在設計中也要給予重視。
四、加強施工過程監管力度，加強工程質量
對不好的天氣條件，如當焊接作業附近風速度超過10m/s時，不建議進行焊接工作，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也應預熱后再進行焊接。嚴格控制尺寸偏差，包括焊縫的幾何尺寸，中心線位置等，反復核對后，確認無誤并精心焊接。
五、無柱雨棚的檢測與維修
及時有效地發現雨棚的質量隱患，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，結構特點，建議房建管理者對主要受力的結構件應經常性的進行下述檢查工作：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鍵焊縫及焊接熱影響區的母材應加大頻率進行檢查，若發現異常，應及時排出檢查維修理。
結構件的檢查應按下列程序進行。日常檢查每日進行，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，應進行檢查，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。
由于車站建筑的使用特點不允許停止使用后進行檢測，建議類似工程結構采用無損檢測，（NDT）。對于雨棚焊接焊縫質量的檢測，可采用射線和超聲檢測。焊縫表面質量的檢驗可目測或用10倍放大鏡，當存在疑義時，采用磁粉或滲透擦傷。如果焊縫外觀質量不滿足規定要求，必須進行修補。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行檢測時，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行檢測時，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境原因，有潮濕、存水、弱酸堿鹽環境的可能，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。
對于已經出現質量問題或是存在質量隱患的雨棚鋼結構，務必需要專業的鋼結構維修公司對有異議、有問題的構件進行撤換，補刷涂料。也可與有能力、有經驗的鋼結構維修公司簽訂鋼結構雨棚建筑的物業合同，這樣可以將其維修保養轉變為常態化的管理工作，大大降低了由于監管不力而發生的事故。
五、結語
將對高大鋼結構無柱雨棚的日常檢查、檢測和保養納入火車站建筑保養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、鐵路系統工作人員的安全，保證了鐵路運輸的安全、暢通。本文以風洞試驗為理論依據，得出了結構的薄弱點，為以后相關人員的研究給出了重點，并對高大鋼結構無柱雨棚的檢測和維修給出了切實可行的辦法，希望可以為后續相關工程的施工、維修、保養有所借鑒。
參考文獻：
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[4]《鐵路技術管理規程》（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：珠峰鋼構獲國家發明專利