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隨州市珠峰鋼構(gòu)工程有限公司
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淺析高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚檢測(cè)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(tái)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(tái)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(jì)施工不規(guī)范，后期觀測(cè)、檢查不及時(shí)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(cè)和維護(hù)都提到日程上來。本文對(duì)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(tái)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(tái)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(tái)柱雨棚的優(yōu)點(diǎn)有：①給站臺(tái)上的旅客留下了最大的活動(dòng)空間；②可以給站臺(tái)帶來寬敞、通透的視覺美感；③解決了風(fēng)雨對(duì)旅客、機(jī)車和站臺(tái)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(shí)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(dòng)車供電線砸斷，致20余趟列車晚點(diǎn)。至20時(shí)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(gè)小時(shí)以上。
2011年8月18日沿�？蛯非逭荆摻Y(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(duì)相關(guān)事故調(diào)查結(jié)果進(jìn)行了分析及統(tǒng)計(jì)，對(duì)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(tái)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(dòng)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(jì)要點(diǎn)
由于目前我國的《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》未對(duì)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(jì)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(duì)此情況，拿出切實(shí)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(shí)驗(yàn)，由結(jié)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(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(shí)，這個(gè)雨棚各個(gè)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(shí)，雨棚的主要壓力系數(shù)分布在如下三個(gè)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(gè)區(qū)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(xiàn)對(duì)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(duì)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(dòng)風(fēng)壓也是雨棚設(shè)計(jì)中必須給予考慮的因素，因?yàn)槊}動(dòng)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(dòng)風(fēng)壓最大，因?yàn)閬砹髟谇熬墖?yán)重分離，所以迎風(fēng)前緣是受脈動(dòng)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(jì)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(jì)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(duì)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(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(yīng)清除殘留水滴，做好烘干工作，并做好施工記錄。對(duì)中厚板焊接應(yīng)預(yù)熱，對(duì)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(duì)后，確認(rèn)無誤并精心焊接。
五、無柱雨棚的檢測(cè)與維修
及時(shí)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(duì)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(duì)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(shí)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(shí)，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(cè)，建議類似工程結(jié)構(gòu)采用無損檢測(cè)，（NDT）。對(duì)于雨棚焊接焊縫質(zhì)量的檢測(cè)，可采用射線和超聲檢測(cè)。焊縫表面質(zhì)量的檢驗(yàn)可目測(cè)或用10倍放大鏡，當(dāng)存在疑義時(shí)，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(cè)、錘敲相結(jié)合的方法檢查。并用扭力扳手對(duì)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(duì)于結(jié)構(gòu)表面和近表面缺陷的檢測(cè)采用磁粉檢測(cè)；對(duì)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(cè)建議使用滲透檢測(cè)；當(dāng)采用兩種或兩種以上的檢測(cè)方法對(duì)構(gòu)件的同一部位進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，應(yīng)按各自的方法評(píng)定級(jí)別；采用同種檢測(cè)方法按不同檢測(cè)檢測(cè)工藝進(jìn)行檢測(cè)時(shí)，如檢測(cè)結(jié)果不一致，應(yīng)危險(xiǎn)大的評(píng)定級(jí)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(cè)鋼材厚度（必須先除銹)）的儀器有超聲波測(cè)厚儀（聲速設(shè)定、耦合劑）和游標(biāo)卡尺。
對(duì)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(duì)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(yàn)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(duì)高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚的日常檢查、檢測(cè)和保養(yǎng)納入火車站建筑保養(yǎng)部門的日常工作中是勢(shì)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�、暢通。本文以風(fēng)洞試驗(yàn)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(duì)高大鋼結(jié)構(gòu)無柱雨棚的檢測(cè)和維修給出了切實(shí)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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