鋼與混凝土組合樓板在火車站站臺雨棚的應(yīng)用

安 琪

（中鐵上海設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司，上海 200070 ）

1 引言

火車站雨棚的設(shè)計(jì)關(guān)系重大，它不僅影響鐵路正常行車和安全，甚至?xí)砣藛T生命財(cái)產(chǎn)的損失，尤其是當(dāng)前極端天氣增多的背景下，因此，對火車站雨棚設(shè)計(jì)進(jìn)行深入探討具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。本文首先對當(dāng)前火車站雨棚多采用的單層彩鋼板屋面的破壞因素進(jìn)行了分析，在此基礎(chǔ)上探討了鋼與混凝土組合樓板（以下簡稱組合樓板）在某火車站雨棚的應(yīng)用，相信可以為相關(guān)研究提供一定的借鑒意義。

2 火車站雨棚單層彩鋼板屋面的破壞分析

當(dāng)前火車站雨棚屋面較多采用單層彩鋼板屋面，由于近年極端天氣較多，加上屋面連接節(jié)點(diǎn)施工不到位情況較多，刮大風(fēng)時對雨棚彩鋼板屋面影響較大。近年京滬、滬寧等高速鐵路出現(xiàn)多次鋼結(jié)構(gòu)雨棚屋面被風(fēng)吹落，落在鐵路接觸網(wǎng)、線路上，對鐵路行車造成重大影響（直接造成運(yùn)行中斷）。因此，下文將結(jié)合筆者實(shí)踐工作經(jīng)驗(yàn)，對原有火車站雨棚單層彩鋼板屋面的破壞進(jìn)行詳細(xì)分析。

2.1 搭接問題帶來的破壞

出現(xiàn)火車站彩鋼板雨棚屋面被風(fēng)吹落的其中一個主要原因便是彩鋼板的搭接問題。板的橫向搭接形式主要有穿透式、暗扣式和咬邊式。穿透式板型的缺點(diǎn)主要是螺栓穿透處易滲漏；會逐漸使自攻螺絲強(qiáng)度減弱，抗拔力不足，從而在屋面板受到風(fēng)吸時破壞。暗扣式雖然避免了螺栓穿透，但必須用專用的高強(qiáng)鋼材軋機(jī)成型，保證形狀準(zhǔn)確并富有彈性，才能達(dá)到扣緊吻合，使搭接處能留一個防止毛細(xì)現(xiàn)象的空槽。咬邊式要注意咬邊形式，如層層卷邊比較可靠，但加工安裝較麻煩；若單層咬邊，咬邊處剛度不夠，吻合差，易松動，在大風(fēng)來襲咬邊處容易受到破壞。

2.2 對風(fēng)荷載考慮欠妥

彩鋼雨棚屋面具有質(zhì)量輕、柔性大、阻尼小等特點(diǎn)，屋面結(jié)構(gòu)自振周期與風(fēng)速的長卓越周期較為接近，因而風(fēng)荷載成為控制屋面設(shè)計(jì)的主要荷載。風(fēng)荷載作用下，屋面承受很大的負(fù)壓。從屋面風(fēng)壓分布可以看出，負(fù)壓特別高的部位，總是伴有流動分離現(xiàn)象出現(xiàn)，特別是屋檐、屋脊、屋面邊緣和轉(zhuǎn)角等幾何外形突變的部位，常產(chǎn)生流動的分離與再附?？梢哉f，由于屋面幾何外形的突變引起的流動分離是導(dǎo)致屋面破壞的最普遍原因。

當(dāng)然，在對火車站雨棚進(jìn)行設(shè)計(jì)時，要考慮的因素非常多，上文也僅僅簡單列舉了兩個主要方面，其他因素還需要在實(shí)踐中進(jìn)行探索和總結(jié)。

3 組合樓板在某火車站雨棚設(shè)計(jì)上的運(yùn)用

基于以上存在問題，筆者在設(shè)計(jì)上考慮雨棚屋面采用組合樓板，并在某火車站得到運(yùn)用，取得較好效果。

3.1 工程概況

本文基于某火車站站臺雨棚設(shè)計(jì)為背景，在設(shè)計(jì)上考慮組合樓板在雨棚屋面上的運(yùn)用。雨棚的結(jié)構(gòu)形式為懸挑鋼架，鋼架由鋼管混凝土柱、H型鋼梁組成，屋面系統(tǒng)由H型鋼梁，組合樓板組成。雨棚的總覆蓋面積為14210m2，雨棚總長度為450m，鋼梁懸挑為5.30m。采用同濟(jì)大學(xué)空間結(jié)構(gòu)分析軟件3D3S9.0進(jìn)行整體分析計(jì)算。

3.2 組合樓板的設(shè)計(jì)

本工程雨棚屋面做法：1.5厚PVC防水卷材、20厚水泥砂漿找平層、組合樓板。在設(shè)計(jì)時考慮基本風(fēng)壓：0.55KN/m2(按100年一遇)，基本雪壓：0.40KN/m2(按100年一遇)，雨棚屋面活荷載：0.5KN/m2，施工或檢修集中荷載取1.0 kN，按最不利位置處驗(yàn)算。

組合樓板設(shè)計(jì)采用非組合板，即壓型鋼板作為混凝土樓板的永久性模板，不考慮參與結(jié)構(gòu)受力。組合樓板設(shè)計(jì)時對施工階段、使用階段分別進(jìn)行計(jì)算：施工階段需對作為底模的壓型鋼板按彈性方法進(jìn)行強(qiáng)度和變形驗(yàn)算，計(jì)算時根據(jù)不利情況按兩跨連續(xù)板或單跨簡支板計(jì)算，擾度限值L/180（L為板跨）；使用階段非組合版按鋼筋混凝土樓板進(jìn)行設(shè)計(jì)，擾度限值L/360，裂縫限值0.2mm。另外組合樓板構(gòu)造上需滿足澆筑混凝土的凸肋寬度不小于50mm，放置栓釘時，壓型鋼板總高不超過80mm，組合樓板總高度不小于90mm，非組合版需按鋼筋混凝土樓板設(shè)置鋼筋。

根據(jù)上述條件設(shè)計(jì)計(jì)算，本項(xiàng)目組合樓板中壓型鋼板采用鍍鋅YXB51-165-660（Q235）；混凝土強(qiáng)度等級C30。組合樓板hc厚為70mm，he厚為50mm；每肋布置2Ф8鋼筋，并布置Ф8@150分布鋼筋控制裂縫；栓釘選用直徑16mm圓柱焊釘，在凹肋處設(shè)置。

天橋雨棚立面圖

鋼和混凝土組合樓板剖面

3.3 組合樓板在站臺雨棚屋面上運(yùn)用的優(yōu)點(diǎn)

組合樓板有著諸多優(yōu)點(diǎn)，最重要的是組合樓板對風(fēng)荷載不敏感，抗風(fēng)能力強(qiáng)，徹底消除了以往彩鋼板屋面被風(fēng)破壞后影響高鐵行車的風(fēng)險。另外混凝土屋面性能穩(wěn)定、耐久性長，減輕了日后的屋面維護(hù)的工作量，壓型鋼板作為底模建筑美觀，施工便利。

結(jié)語

組合樓板新工藝在火車站站臺雨棚初步使用，我們在創(chuàng)新的基礎(chǔ)上深入分析每個設(shè)計(jì)細(xì)節(jié)，協(xié)調(diào)各個相關(guān)部分按照規(guī)范和要求做好設(shè)計(jì)工作，以期這種新工藝能大幅提高站臺雨棚的安全和穩(wěn)定性能，確保高速鐵路行車安全。

[1]潘國華.無站臺柱雨棚設(shè)計(jì)若干問題的探討[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2008，(06).

[2]郭勇.濟(jì)南鐵路站站臺風(fēng)雨棚工程的設(shè)計(jì)特點(diǎn)[J].鐵道標(biāo)準(zhǔn)設(shè)計(jì)，2007，(06).

[3]張建華，許敏，曹登武.延安火車站站房及雨棚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].華中建筑，2009，(05).

[4]李敬學(xué).上海南站站臺雨棚結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)[J].鐵道工程學(xué)報，2008，(06).