贺海建

(中国铁路广州局集团有限公司 土地房产公寓处，广东 广州 510088)

现代铁路客运站站房将售票、候车、换乘、购物、餐饮组织在一个大型公共空间内，为满足车站功能需求和独特的空间形态，大跨度、大柱网的空间结构体系成为站房设计的首选。常用的结构形式有空间桁架、网架、网壳、张弦结构等[1]。钢材具有强度高、塑性和韧性好、重量轻、制造简便、施工周期短的优点，适合于建造跨度大、高度高的结构，在国内外铁路客运站建筑中大量应用。但铁路客运站建筑钢结构由于设计、施工、使用管理等方面的原因，再加上受到日照、高温、酸雨等外部环境因素的影响，会产生影响行车和旅客乘降安全的问题，已成为铁路房建设备管理的重点。因此，加强铁路客运站建筑钢结构管理工作，对确保铁路运输安全具有积极意义。

1 铁路客运站建筑钢结构工程特点

从技术上看，铁路客运站建筑钢结构工程具有以下特点。

(1)独有建筑限界控制环节。铁路建筑钢结构施工是个极其复杂的综合过程，按主要工种、材料、施工工艺等划分，除具有一般工业建筑钢结构工程的原材料进场验收、钢零件及部件加工、钢构件焊接、紧固件连接、钢结构安装、钢结构附属设施(金属屋面板、天沟、檐口板、装饰百叶、吊顶等)、防火防腐等主要分项工程外，还有建筑限界控制环节。建筑限界控制的目的是杜绝钢结构建筑侵入建筑限界，确保行车安全。

(2)安全性要求更高。由于铁路建筑特别是站台雨棚钢结构直接影响行车和旅客乘降安全，因而较一般工业建筑钢结构而言，安全性要求更高。例如：站房屋面排水不畅可能导致站内通信、信号用房进水影响行车安全；金属屋面板、站台雨棚吊顶掉落股道将影响行车安全。

(3)对制作和加工精度、测量、定位、放线要求严格。钢结构力学计算模型受钢构件尺寸变化影响，下料不精确、构件变形、安装错位等均影响使用和受力，特别是站桥合一的铁路客运站，站台雨棚基础和主体钢结构施工单位一般分属站前、站后单位，工程测量控制难度大，误差累积显著，柱子和其他构件微小的偏移可能造成钢结构上部大的变位，从而改变结构受力，影响设计效果，甚至导致事故。

(4)焊接工作量大。焊接不仅是由钢板或型钢组成各种钢构件的基本连接方法，同时也是各种钢构件间连接的方法。现场焊接在整个钢结构工程中占有很大的比重，焊接不可避免地产生焊接应力、焊接变形和其他焊接缺陷，对钢结构质量产生影响。

(5)安装过程对天气、温度等条件敏感。钢材热胀冷缩，尺寸变化较大，温度过高或过低都会对安装精度产生影响。因此，在钢材连接中，焊接和栓接的质量与天气、温度息息相关，刮风、下雨、下雪都不宜进行工作。

(6)防腐、防火要求高。由于钢材的耐腐蚀性和防火性能差，必须高度重视防腐、防火工作。

(7)运营管理期钢结构维护难度大。由于铁路客运站建筑钢结构体量和跨度大，高度高，构件多，再加上既有电气化铁路站台雨棚屋面、钢构件除锈、防腐涂装工作需在天窗时间施工，维护难度大。

2 影响铁路客运站建筑钢结构安全的主要因素

2.1 设计因素

影响安全的设计因素主要包括：屋面板设计时应考虑对屋脊板等薄弱环节的加固，否则易导致屋面板易被风揭开掉入股道；是否设置所需的运营维护条件，如钢结构建筑吊顶内及屋面上是否设置检修马道、防坠落设施；是否对特大型、复杂站房结构进行整体结构健康监测，对处于恶劣环境下的站房结构易受腐蚀或长期随交变荷载的重要构件进行局部结构健康监测[2]；天沟是否设置溢流口，否则易出现水从屋面板与天沟接缝处漫入站内四电用房情况等。

2.2 施工因素

(1)侵入建筑限界。根据《铁路技术管理规程》规定：一切建(构)筑物、设备，均不得侵入铁路建筑限界[3]，如果存在建筑钢结构侵入建筑限界情况，将影响行车安全。

(2)中心线偏移。钢柱、支座中心线偏移会改变钢结构受力形式，存在安全隐患，如旅客通道雨棚柱柱底错位、因雨棚基础偏位导致雨棚柱顶部的桁架节点球错位。

(3)钢构件下料。钢构件下料不得违反“空间网格结构的杆件接长不得超过一次，接长杆件总数不应超过杆件的10%，杆件的对接焊缝距节点或端头的最短距离不得小于500 mm”的规定[4]。

(4)钢结构焊接。如果存在漏焊、随意堆焊、开焊、裂纹、杆件轴线交点错位偏差过大、双面焊改为单面焊、铰接改焊接、焊缝高度不足等缺陷，易导致结构实际受力与设计不符，产生节点破坏。

(5)螺栓连接可靠性。如果螺栓断裂，螺栓或螺母缺失、松动，以及螺栓规格尺寸、数量不符合设计要求，连接方式由栓接改焊接、随意增减垫圈、高强度螺母和垫圈安装方向颠倒、终拧后连接板凸起导致间隙、螺栓超拧或欠拧等，易导致安全隐患。

(6)钢结构附属设施。影响铁路客运站建筑钢结构附属设施安全的因素主要表现在：屋面板施工固定支座是否缺钉、咬合是否到位；连接部位处理情况、固定螺钉是否采取防水措施、天沟及落水口周边封闭是否严密等，否则易造成钢结构金属屋面漏雨现象；金属天沟生锈、倒坡积水，易导致车站金属天沟因未设伸缩缝出现热变形挤坏现象；站台雨棚檐口板、装饰百叶、吊顶是否松动和坠落。

(7)钢结构涂装情况，主要表现在：防腐、防火涂层情况；螺栓球节点多余螺孔是否封堵，否则易使球节点内受潮引起生锈腐蚀，导致网架使用寿命缩短；现场防腐涂刷工作不得将主要钢构件的中心线、标高基准点、构件编号覆盖；现场焊接焊缝防腐是否及时。

2.3 使用管理因素

房建设备管理单位履行监管职责是否到位、维护人员的专业素质、房建维修技术力量紧缺与新接管房建设备大量增加的矛盾，以及实际维护养护过程中能否有效开展客运站建筑钢结构日常检查工作，是影响钢结构安全的重要管理因素。如果运营接管后随意在钢结构上焊接，甚至超过设计允许值加挂负载等，则将使钢构件因长期过载产生下拱弯曲变形；如果钢结构初期出现锈蚀没有得到有效维护将导致锈蚀加速，这些都将影响车站钢结构安全。

3 防范铁路客运站建筑钢结构问题的对策

结合铁路客运站建筑钢结构工程质量特点，针对其设计、施工、使用管理方面的关键环节，运营接管单位可以通过加强提前介入、静态验收和使用管理工作，尽可能避免将问题带入运营期，确保铁路客运站钢结构的使用安全。

3.1 加强铁路客运站建筑钢结构提前介入工作

客运站建筑钢结构提前介入的目的是通过及早发现设计、施工质量问题，降低整改成本，避免将工程质量问题带入运营期。提前介入的方式：一是可以通过参加设计审查会等，根据相关规范、标准和运营期使用维护经验，发现设计方案的不足，从源头上消除房建设备的安全隐患；二是通过现场提前介入，对影响钢结构施工质量的关键节点进行监督，特别是参与影响房建设备质量隐蔽工程的验收。

3.1.1 方案审查阶段

(1)对钢结构建筑限界设计资料进行审核。应进行全面审核，如对处于股道旁钢结构站台雨棚和股道上方钢结构旅客天桥等房建设备的柱、檐口等部位均需审核；对曲线地段的钢结构建筑限界是否需要曲线加宽和曲线加宽值进行审核；对股道间雨棚柱处于距轨面不同高度的主体钢结构及附件是否侵限进行重点核查。

(2)针对站房、雨棚金属屋面加固措施等，方案审查时须重点关注金属屋面板咬合处加装防风夹具，屋脊处、端部靠天沟处等薄弱地点加装防风压条等加固措施。同时，审查站台雨棚屋面天沟材料采用方案，天沟材料尽量采用不锈钢材质，以避免运营后因锈蚀短期内就需更换的问题。

(3)重点审查钢结构检查维护条件。例如：是否设置上站房、站台雨棚屋面检修爬梯，屋面防坠落措施；站台雨棚、站房吊顶内是否设置检修马道；是否预留钢结构主体结构安全监测条件，条件允许情况下是否增设钢结构健康监测系统，以便遇有大风、强降雪、地震等极端灾害情况或发生异常状态时，对钢结构的损伤位置和损伤程度进行诊断和预警，为钢结构的维护和管理决策提供依据。

3.1.2 现场提前介入检查

现场提前介入检查主要是对影响钢结构质量的关键环节进行把控、监督，特别是隐蔽工程的检查、验收。

(1)钢柱基础检查。钢柱基础埋设质量直接关系到钢结构建筑质量，特别是对被后续工程所隐蔽的钢柱基础。因此，对钢柱基础的测量基准点、基准线、参考标高、控制网的复测和对测量结果的复核是实施钢柱基础提前介入检查的重要内容，检查结果应符合设计及相关规范要求。

(2)屋面板支座和檐口固定检查。在实际施工过程中，存在屋面板少固定支座、支座少钉，檐口板固定少钉情况，因而在屋面板安装前先对屋面板支座的固定情况进行检查是实施屋面板提前介入工作的重要环节。

(3)钢杆件尽量按最大长度下料，确需拼接时应符合设计要求，一般在应力小的部位采用全熔透对接焊缝拼接，拼接处必须设内衬钢管，内衬管应与外管紧密贴合，拼接不得集中布置，对接焊缝均应进行无损探伤检验。

(4)空心钢构件的外露端口须使用封头板，并采用连续焊缝密闭，使内外空气隔绝，并保证组装、安装过程中构件内不产生积水。

(5)设计要求顶紧的节点，接触面不应少于70%紧贴，且边缘最大间隙不应大于0.8 mm[5]。

(6)除锈处理合格后，应在4小时内涂刷首道底漆。

(7)对直接承受动力荷载的普通螺栓受拉连接，应采用双螺帽或其他防止螺帽松动的有效措施[6]。

3.2 做好铁路客运站建筑钢结构静态验收工作

铁路建筑钢结构静态验收工作分为竣工资料验收和现场验收。

3.2.1 竣工资料验收重点

(1)检验、试验报告。①屋面抗风揭试验报告。金属屋面的风荷设计应根据所在地区的最大风力、建筑高度、屋面坡度、基层半部、建筑环境和建筑形式，按照现行国家标准《建筑结构荷载规范》(GB 50009—2012)的有关规定计算风荷载，并按设计要求提供抗风揭试验检测报告[7]。②焊缝内部缺陷第三方检测报告。③重要钢结构采用的焊接材料抽样复验报告。④高强度大六角头连接副和扭剪型高强度螺栓连接副扭矩系数和紧固轴力(预拉力)出厂检验报告和施工单位出具的复验报告。⑤高强度螺栓连接摩擦面的抗滑移系数试验报告和复验报告。⑥防火涂料的粘结强度、抗压强度性能复验报告。

(2)材料有效期限检查。高强度大六角头螺栓扭矩系数的保证期是否超过六个月[8]。涂料是否超过储存有效期。

3.2.2 现场验收重点

静态验收工作除了对提前介入发现问题的整改情况和钢结构常见问题进行检查外，还需对以下重点内容进行检查。

(1)钢柱垂直度和平面弯曲度检查。钢柱垂直度的测量应选在阳光、温差影响较小的时间，如早晨、晚上、阴天测量，检查结果应符合规范和设计要求。

(2)钢网架挠度检查。钢网架结构总拼完成后及屋面工程完成应分别测量其挠度值，且所测的挠度值不应超过相应设计值的1.15倍。跨度24 m及以下钢网架结构测量下弦中央一点；跨度24 m以上钢网架结构测量下弦中央一点及各向下弦跨度的四等分点[5]。

(3)外观检查重点。在网架结构中，节点起着连接汇交杆件、传递内力的作用，同时也是网架与屋面结构、天棚吊顶、管道设备等连接之处，桁架结构杆件的重心轴线交点错位不允许偏差超过3.0 mm[5]。

(4)焊缝缺陷检查。针对常见的焊缝裂纹、气孔、夹渣、未焊透、根部收缩、未焊满、焊穿、咬边、对接错边、焊接变形等焊缝缺陷进行检查。

(5)螺栓连接检查。螺栓全部终拧后是否出现松动、欠拧情况；螺栓连接副终拧后，是否符合施工质量验收规范的要求[5]；螺栓的连接件表面接触是否平整、没有间隙。

(6)运营维护条件检查。涂装完成后，构件的标志、标记和编号是否清晰、完整、齐全[5]；重大构件是否标明重量、重心位置和定位标记。

(7)施工遗留物清理。屋面、钢结构吊杆、吊顶上均可能存在焊条、铁件、尼龙绳、水瓶等施工遗留物，这些物件存在行车安全隐患，必须于静态验收时予以清理。

(8)防腐涂层检查。防腐涂料附着力检查；对于禁止涂刷部位，在施工前必须进行遮蔽保护，若高强度螺栓摩擦面被涂油漆将直接导致摩擦面抗滑移系数下降、影响结构安全；钢结构现场焊接部位特别是受力节点的涂层厚度及涂刷质量检查；螺栓球节点及用高强度螺栓连接的空间网格结构，安装完成后应对拉杆套筒的缝隙和多余的螺孔用油腻子填嵌密实并按规定进行防腐处理。

(9)金属屋面检查重点。天沟、檐口是否设溢流孔；金属天沟、檐沟伸缩缝是否符合规范要求[7]；金属板伸入天沟、檐沟长度，金属泛水板、变形缝盖板与金属板的搭接宽度，金属屋脊盖板在两坡面金属上的搭盖宽度等是否符合规范要求[7]。此外，对金属屋面伸缩缝盖板、封檐板等部位检查其是否有松动、开裂、变形、脱落等影响行车和旅客乘降的安全隐患。

3.3 加强钢结构使用和维护管理

(1)加强方案审查工作。对于在建筑钢结构上安装动静态显示装置等，房建设备管理单位须对其方案进行审批，同意后方能实施。同时，房建设备管理单位应加大钢结构建筑监管力度，严禁未经方案审批的施工。特别是对于在建筑钢结构上安装车站静态、动态标识的施工，吊杆与钢结构龙骨连接应按照《铁路旅客车站建筑细部设计和施工规定》(铁总建设[2015]124号)文件要求采用抱箍、螺栓或其他配套吊杆连接，不得采用焊接方式。

(2)加强人员培训。对钢结构日常检查人员系统培训钢结构检查、超声波检测等知识，使其熟练掌握焊缝检测尺、超声波探伤仪等工器具，熟悉客运站建筑钢结构检测项目、方法、内容，并取得超声波探伤资格证，以解决钢结构日常检查人员专业能力不足问题。

(3)加强钢结构日常巡检。为确保客运站建筑钢结构安全，房建设备管理单位须每季对建筑钢结构基础、每半年对建筑钢结构螺栓和焊缝、每年对钢结构主要构件进行全面检查，并且当出现6级大风及以上，需对车站站房、雨棚钢结构进行临时检查[9]。重点检查焊缝、螺栓是否有断裂情况；高强度螺栓是否产生滑移；防腐涂层是否出现老化现象；屋面板及伸缩缝盖板，吊顶板、封檐板等附属部件是否松脱；受力杆件缝隙密闭性。

(4)实施专业委托。对于站房、雨棚钢结构检测和维修等专业性强的工作可以按中国铁路总公司“高速铁路‘强基达标、提质增效’工程各系统标准的通知”(铁总运[2017]115号)精神，委托专业队伍实施，实现检修专业化，以有效解决检测和维修力量不足问题。

(5)开发应用铁路客运站建筑钢结构BIM管理平台。建筑信息模型(Building Information Modeling，BIM)是以建筑工程项目的各项相关信息数据为基础，通过数字信息仿真模拟建筑物所具有的真实信息，通过三维建筑模型，实现工程监理、物业管理、设备管理、数字化加工、工程化管理等功能。该管理平台具有信息完备性、信息关联性、信息一致性、可视化、协调性、模拟性、优化性和可出图性等特点，是实现建筑业精细化、信息化管理的重要工具。在铁路客运站后期运营维护管理过程中，通过BIM达到方便管理建筑的目的。例如：在三亚站建立的基于BIM平台的大跨度站台雨棚钢结构健康监测系统，采用光纤陀螺线形检测与激光位移检测的点线结合检测方法，实时三维显示站台雨棚构件应变、变形、裂缝、加速度、温度、风荷载、震动、支座反力等健康监测数据，并结合内部AI型知识库，自动判断、发出各种问题预警，方便后期维护管理。

4 结束语

铁路房建设备管理单位应认真履行维护、监管职责，结合铁路客运站建筑钢结构工程特点，加强建筑钢结构的提前介入工作、做好钢结构静态验收工作等，形成全方位的多重检查和保护体系，有效提升铁路客运站建筑钢结构安全等级，为保障行车和旅客乘降安全发挥积极作用。