钢与混凝土组合楼板在火车站站台雨棚的应用

安 琪

（中铁上海设计院集团有限公司，上海 200070 ）

1 引言

火车站雨棚的设计关系重大，它不仅影响铁路正常行车和安全，甚至会带来人员生命财产的损失，尤其是当前极端天气增多的背景下，因此，对火车站雨棚设计进行深入探讨具有重要的现实意义。本文首先对当前火车站雨棚多采用的单层彩钢板屋面的破坏因素进行了分析，在此基础上探讨了钢与混凝土组合楼板（以下简称组合楼板）在某火车站雨棚的应用，相信可以为相关研究提供一定的借鉴意义。

2 火车站雨棚单层彩钢板屋面的破坏分析

当前火车站雨棚屋面较多采用单层彩钢板屋面，由于近年极端天气较多，加上屋面连接节点施工不到位情况较多，刮大风时对雨棚彩钢板屋面影响较大。近年京沪、沪宁等高速铁路出现多次钢结构雨棚屋面被风吹落，落在铁路接触网、线路上，对铁路行车造成重大影响（直接造成运行中断）。因此，下文将结合笔者实践工作经验，对原有火车站雨棚单层彩钢板屋面的破坏进行详细分析。

2.1 搭接问题带来的破坏

出现火车站彩钢板雨棚屋面被风吹落的其中一个主要原因便是彩钢板的搭接问题。板的横向搭接形式主要有穿透式、暗扣式和咬边式。穿透式板型的缺点主要是螺栓穿透处易渗漏；会逐渐使自攻螺丝强度减弱，抗拔力不足，从而在屋面板受到风吸时破坏。暗扣式虽然避免了螺栓穿透，但必须用专用的高强钢材轧机成型，保证形状准确并富有弹性，才能达到扣紧吻合，使搭接处能留一个防止毛细现象的空槽。咬边式要注意咬边形式，如层层卷边比较可靠，但加工安装较麻烦；若单层咬边，咬边处刚度不够，吻合差，易松动，在大风来袭咬边处容易受到破坏。

2.2 对风荷载考虑欠妥

彩钢雨棚屋面具有质量轻、柔性大、阻尼小等特点，屋面结构自振周期与风速的长卓越周期较为接近，因而风荷载成为控制屋面设计的主要荷载。风荷载作用下，屋面承受很大的负压。从屋面风压分布可以看出，负压特别高的部位，总是伴有流动分离现象出现，特别是屋檐、屋脊、屋面边缘和转角等几何外形突变的部位，常产生流动的分离与再附。可以说，由于屋面几何外形的突变引起的流动分离是导致屋面破坏的最普遍原因。

当然，在对火车站雨棚进行设计时，要考虑的因素非常多，上文也仅仅简单列举了两个主要方面，其他因素还需要在实践中进行探索和总结。

3 组合楼板在某火车站雨棚设计上的运用

基于以上存在问题，笔者在设计上考虑雨棚屋面采用组合楼板，并在某火车站得到运用，取得较好效果。

3.1 工程概况

本文基于某火车站站台雨棚设计为背景，在设计上考虑组合楼板在雨棚屋面上的运用。雨棚的结构形式为悬挑钢架，钢架由钢管混凝土柱、H型钢梁组成，屋面系统由H型钢梁，组合楼板组成。雨棚的总覆盖面积为14210m2，雨棚总长度为450m，钢梁悬挑为5.30m。采用同济大学空间结构分析软件3D3S9.0进行整体分析计算。

3.2 组合楼板的设计

本工程雨棚屋面做法：1.5厚PVC防水卷材、20厚水泥砂浆找平层、组合楼板。在设计时考虑基本风压：0.55KN/m2(按100年一遇)，基本雪压：0.40KN/m2(按100年一遇)，雨棚屋面活荷载：0.5KN/m2，施工或检修集中荷载取1.0 kN，按最不利位置处验算。

组合楼板设计采用非组合板，即压型钢板作为混凝土楼板的永久性模板，不考虑参与结构受力。组合楼板设计时对施工阶段、使用阶段分别进行计算：施工阶段需对作为底模的压型钢板按弹性方法进行强度和变形验算，计算时根据不利情况按两跨连续板或单跨简支板计算，扰度限值L/180（L为板跨）；使用阶段非组合版按钢筋混凝土楼板进行设计，扰度限值L/360，裂缝限值0.2mm。另外组合楼板构造上需满足浇筑混凝土的凸肋宽度不小于50mm，放置栓钉时，压型钢板总高不超过80mm，组合楼板总高度不小于90mm，非组合版需按钢筋混凝土楼板设置钢筋。

根据上述条件设计计算，本项目组合楼板中压型钢板采用镀锌YXB51-165-660（Q235）；混凝土强度等级C30。组合楼板hc厚为70mm，he厚为50mm；每肋布置2Ф8钢筋，并布置Ф8@150分布钢筋控制裂缝；栓钉选用直径16mm圆柱焊钉，在凹肋处设置。

天桥雨棚立面图

钢和混凝土组合楼板剖面

3.3 组合楼板在站台雨棚屋面上运用的优点

组合楼板有着诸多优点，最重要的是组合楼板对风荷载不敏感，抗风能力强，彻底消除了以往彩钢板屋面被风破坏后影响高铁行车的风险。另外混凝土屋面性能稳定、耐久性长，减轻了日后的屋面维护的工作量，压型钢板作为底模建筑美观，施工便利。

结语

组合楼板新工艺在火车站站台雨棚初步使用，我们在创新的基础上深入分析每个设计细节，协调各个相关部分按照规范和要求做好设计工作，以期这种新工艺能大幅提高站台雨棚的安全和稳定性能，确保高速铁路行车安全。

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