鋼與混凝土組合樓板在火車站站臺雨棚的應用

安 琪

（中鐵上海設計院集團有限公司，上海 200070 ）

1 引言

火車站雨棚的設計關系重大，它不僅影響鐵路正常行車和安全，甚至會帶來人員生命財產的損失，尤其是當前極端天氣增多的背景下，因此，對火車站雨棚設計進行深入探討具有重要的現實意義。本文首先對當前火車站雨棚多采用的單層彩鋼板屋面的破壞因素進行了分析，在此基礎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用，相信可以為相關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，加上屋面連接節點施工不到位情況較多，刮大風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多次鋼結構雨棚屋面被風吹落，落在鐵路接觸網、線路上，對鐵路行車造成重大影響（直接造成運行中斷）。因此，下文將結合筆者實踐工作經驗，對原有火車站雨棚單層彩鋼板屋面的破壞進行詳細分析。

2.1 搭接問題帶來的破壞

出現火車站彩鋼板雨棚屋面被風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。穿透式板型的缺點主要是螺栓穿透處易滲漏；會逐漸使自攻螺絲強度減弱，抗拔力不足，從而在屋面板受到風吸時破壞。暗扣式雖然避免了螺栓穿透，但必須用專用的高強鋼材軋機成型，保證形狀準確并富有彈性，才能達到扣緊吻合，使搭接處能留一個防止毛細現象的空槽。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，在大風來襲咬邊處容易受到破壞。

2.2 對風荷載考慮欠妥

彩鋼雨棚屋面具有質量輕、柔性大、阻尼小等特點，屋面結構自振周期與風速的長卓越周期較為接近，因而風荷載成為控制屋面設計的主要荷載。風荷載作用下，屋面承受很大的負壓。從屋面風壓分布可以看出，負壓特別高的部位，總是伴有流動分離現象出現，特別是屋檐、屋脊、屋面邊緣和轉角等幾何外形突變的部位，常產生流動的分離與再附。可以說，由于屋面幾何外形的突變引起的流動分離是導致屋面破壞的最普遍原因。

當然，在對火車站雨棚進行設計時，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踐中進行探索和總結。

3 組合樓板在某火車站雨棚設計上的運用

基于以上存在問題，筆者在設計上考慮雨棚屋面采用組合樓板，并在某火車站得到運用，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計為背景，在設計上考慮組合樓板在雨棚屋面上的運用。雨棚的結構形式為懸挑鋼架，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。采用同濟大學空間結構分析軟件3D3S9.0進行整體分析計算。

3.2 組合樓板的設計

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。在設計時考慮基本風壓：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，按最不利位置處驗算。

組合樓板設計采用非組合板，即壓型鋼板作為混凝土樓板的永久性模板，不考慮參與結構受力。組合樓板設計時對施工階段、使用階段分別進行計算：施工階段需對作為底模的壓型鋼板按彈性方法進行強度和變形驗算，計算時根據不利情況按兩跨連續板或單跨簡支板計算，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行設計，擾度限值L/360，裂縫限值0.2mm。另外組合樓板構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置鋼筋。

根據上述條件設計計算，本項目組合樓板中壓型鋼板采用鍍鋅YXB51-165-660（Q235）；混凝土強度等級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用的優點

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

結語

組合樓板新工藝在火車站站臺雨棚初步使用，我們在創新的基礎上深入分析每個設計細節，協調各個相關部分按照規范和要求做好設計工作，以期這種新工藝能大幅提高站臺雨棚的安全和穩定性能，確保高速鐵路行車安全。

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