方健
【摘 要】台风地区火车站金属屋面的抗风揭性能要求比较高，结合三亚站金属屋面的风洞试验，对不同风向时金属屋面各部位的风压进行试验测量及分析，出风压最大值、最小值及分布区域，合理选择直立锁边压型板板型，采取加密檩条结构、设置抗风夹等抗风揭措施，同时介绍了施工质量控制对金属屋面抗风揭性能的影响及施工要点。%The requirements on wind uplift resistance performance of metal roofing at railway station in typhoon area are higher.Combined with the wind tunnel test for metal roofing of Sanya Railway Station,the experimental measurement and analysis on wind pressure are made for every part of metal roofing under different wind directions,the maximum and mini-mum of wind pressure and regional distribution are found out,then the method of vertical lockstitch contour plate is properly selected,and wind uplift resistance measures such as encrypting purlin structure,setting up the anti-wind clips are taken. Meanwhile,this paper introduces the influence of construction quality control to the wind uplift resistance performance of metal roofing and the key points of construction. 【期刊名称】《铁道建筑技术》
【年(卷),期】压力容器钢板2015(000)007
【总页数】5页(P118-122)
【作 者】方健
【作者单位】中国铁路总公司工程管理中心 北京 100844
真空装
【正文语种】中 文
【中图分类】TU758
1 引言
近些年来，根据国家中长期铁路网规划，按照点线能力配套的原则，我国铁路将结合客运专线和长大干线建设，需要拆建、改建和新建一大批铁路客站，铁路客站建设在数量上有
新的变化，以满足铁路运输与城市发展需求［1］。铁路客站是城市的大门，更是旅行者临时的家，设计好铁路客站是义不容辞的责任［2］。中型规模及以上铁路客站的候车厅跨度比较大，一般采用钢网架或者钢桁架结构，因此屋面多数采用金属屋面，金属屋面是轻质、高强、防水、耐腐蚀、高适应性型的新型屋面，具有长期稳定性，完全免维护，不会产生锈蚀污染，外观高雅美观，加工性能优越，使用寿命超过25年，可以满足各种造型屋面的设计要求，是客站大跨度屋面的理想选择。但金属屋面也存在一定的缺陷，就是在台风作用下出现风揭破损情况，自2009年下半年开始，高铁火车站金属屋面陆续出现风揭破损的情况，典型的案例有泉州火车站(2009年9月10日和19日)、京沪高铁定远站(2011年7月25日)、京沪高铁天津南站(2012年3月23日)、武广客专郴州西站(2012年4月12日)、武广客专株州西站(2012年4月24日)等［3］，对于铁路客站来说，如果在使用过程中安全性出现问题，可能会影响旅客人身或行车安全［4］。
本文通过对处于台风地区的三亚站抗风揭性能的研究，探索提升台风地区客站金属屋面的抗风揭性能的措施，作为新建客站金属屋面设计及施工的借鉴。
2 工程概况
三亚站位于海南省三亚市吉阳区，是海南东环铁路以及中国铁路最南边的一座客运站，也是东环铁路建筑面积最大的客站。站房建筑面积15 000 m2，站台雨棚建筑面积近50 000 m2。站场规模为4座站台，8条股道。
三亚位于海南岛的最南端，是中国最南部的热带滨海旅游城市，地处低纬度，属热带海洋性季风气候区，100年一遇风压值为1.05 KN/m2，属于典型的台风地区。
三亚站的外观设计本着对当地传统文化的尊重，同时结合前瞻性的现代美学，客站屋面采用双曲面造型，整体造型意喻为展翅翱翔的“海鸥”，充分考虑了三亚作为中国唯一的一个热带滨海城市的地域特，从建筑物功能布局、造型、空间等各方面运用现代注意简洁建筑设计手段，并糅合我国传统建筑的设计精髓［5］。图1为三亚站的外观图。
保温玻璃膜图1 三亚站外观图
3 三亚站风洞试验
由于三亚站处于台风地区，为了使设计更严谨准确，在施工图设计完成前进行了风洞试验。风洞试验利用空气动力学研究手段，对风载风振现象进行风洞模拟试验，能够较为真
实地反映建筑物在风荷载作用下的实际状况［6］。本项目风洞试验研究了三亚站金属屋面的风荷载分布情况，通过风洞试验，获得表面平均和极值风压分布，得出的结果用于金属屋面结构设计。
3.1 风洞试验原理
风洞试验是风工程研究中应用最广泛、技术也相对比较成熟的研究手段。基本做法是按一定的缩尺比将建筑结构制作成模型，在风洞中模拟风对建筑作用，并对所需的物理量进行测量。
根据试验目的不同，建筑结构的风荷载试验可以分为刚性模型试验和气动弹性模型试验两大类。刚性模型试验主要是获取结构的表面风压分布以及受力情况，试验中不考虑风的作用下结构物的振动对其荷载造成的影响。
热熔标线涂料
三亚站风洞试验属于刚性模型试验，需满足几何相似、动力相似、来流条件相似等几个主要相似性条件。
3.2 试验装置与设备
3.2.1 大气边界层风洞
大气边界层风洞具有较长的试验段，可以通过布置粗糙元、尖劈等方法模拟出所需要的大气边界层剖面。本试验风洞为直流下吹式风洞，试验段尺寸为4 m宽、3 m高、22 m长，风速在2～30 m/s连续可调。图2为风洞试验室照片。
3.2.2 试验模型与测压孔布置
试验模型缩尺比确定为1∶200，根据建筑图纸准确模拟了建筑外形，以反映建筑外形对表面风压分布的影响，见图3。在站房屋面的141个位置布置了测点，其中挑檐部分的42个位置为双面测点，共有测点183个;雨棚上表面布置了259个测点，下表面布置了176个测点。
图2 风洞外观 图3 模型照片
3.3 试验设备与试验条件
试验中使用恒温式热线风速仪配合单丝热线探头测量风速剖面，采样时间15 s，采样频率1 kHz。采用电子压力扫描阀系统对模型表面进行平均和脉动压力测量。试验风速20 m/s，压力采样频率为400 Hz，采样时间21 s。所有测点的压力数据都是同步获得的。
3.4 试验内容
测斜管试验内容为不同状态下的测压试验，试验测量了试验模型在不同风向角下的表面压力分布。从0°风向开始，每隔10°测量一次，获得了模型在36个风向角下的表面压力分布情况。
3.5 试验结果分析
电梯试验塔
3.5.1 所有风向的压力最值统计
表1统计出了所有测点在各种风向下出现的100年重现期压力的前5个最值及对应风向。挑选出的这些最值，可以对风荷载危险区域有一个大致的了解。从得出的100年重现期的压力最大和最小值也可以得知压力变化的范围。其中前缀U表示上表面，L表示下表面，N表示上下合力。
表1 100年重现期平均风压前5个最值 kN/m区域 测点编号 最大值 风向角 测点编号 最小值 风向角雨棚上表面U394 0.40 340 U045 -1.55 50 U188 0.37 10 U044 -1.39 40 U184 0.37 180 U077 -1.37 90 U422 0.37 330 U290 -1.34 330 U437 0.36 210 U292 -1.34 220雨棚下表面L491 0.71 70 L475 -1.12 280 L486 0.71 110 L465 -1.01 180 L492 0.69 70 L467 -0.9
9 190 L487 0.68 110 L313 -0.93 180 L115 0.68 60 L510 -0.93 240 U612 0.57 200 U631 -2.05 330站房屋面U652 0.56 340 U622 -1.99 300 U647 0.54 340 U604 -1.65 240 U648 0.53 340 U649 -1.62 240 U653 0.51 350 U658 -1.62 280 N574 0.77 350 N572 -4.57 290站房挑檐N580 0.75 0 N573 -3.74 270 N571 0.58 190 N567 -3.36 240 N565 0.48 190 N578 -3.26 300 N575 0.40 0 N580 -3.07 300
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