摘要：随着我国基础设施建设的高速发展，无站台柱雨棚也顺应时代要求成为一种车站常见的形式，并且结构刚度和阻尼不断降低，对风的敏感性也更为突出。与此同时，随着城市发展和现代化程度的提高，高铁的身影遍布祖国的大江南北，全国各大城市都兴建了高铁车站，广袤的国土带来了不同的气候条件，在沿海地区，由于地理位置特殊，受海洋性气候影响，这些无柱雨棚可能会遭遇台风、暴雨等灾害天气，这就要求无柱雨棚有更高的抗风、抗雨能力，以保证无柱雨棚的安全性。由于无柱雨棚是一种高柔结构，风荷载为主要设计荷载，在现行无柱雨棚抗风设计规范中并未涉及雨荷载的作用，而实际上在考虑降雨后，会对无柱雨棚产生较大影响，所以风雨共同作用对无柱雨棚的影响不可忽略。国内外研究针对无柱雨棚在风荷载作用下的研究较为突出，而在雨荷载下的研究则是少之又少。
关键词：无柱雨棚；风荷载；雨荷载；动力时程分析；
进入21世纪以来，我国铁路建设高歌猛进，铁路客站也得到了前所未有的快速发展。无柱雨棚几乎伴随新时期客站建设的整个发展历程，成为我国第三代铁路客站的标志之一。“无柱雨棚”是“站台无立柱型大跨度钢结构雨棚”的简称。设立无柱雨棚在我国是一次理念的创新，其初衷是贯彻“以人为本”的理念，减少站台上影响旅客行进和遮挡视线的障碍物，为旅客创造更明亮、更舒适的乘车环境。它带来的直接好处是极大改善了铁路车站的环境面貌，进而促进了铁路服务意识的增强，并推动了建造技术的进步。在设计理念上，无柱雨棚的设立还改变了我国铁路客站重站房轻站台的传统观念，与发达国家的车站空间概念逐渐接近，是客站水平一次质的飞跃。现代车站越来越讲求高效便捷，可能会有一半的旅客（即出站旅客），直接通过地下换乘系统方便迅速地离开车站。我们在为高效率叫好的同时，也会有些许失望，因为出站旅客欣赏不到那些“建设前期各方都非常重视、几经筛选、巨资打造的”城市大门形象。但无柱雨棚的出现改变了这一尴尬局面，无柱雨棚使车站的“城市大门”形象由过去的单向型变成了全方位的立体型。
1、无柱雨篷的本质
无柱雨棚的本质是什么？它的生命力在哪里？提出无柱雨棚的本意是希望铁路客站设计“以人为本”，为旅客创造更明亮、更舒适的乘车环境。其创新理念的可贵本质，并不应在于其字面上传达的站台没有立柱的存在，而在于它所带来的车站空间效果的巨大改变。反过来说，低矮、黑暗、压抑的空间即使站台一根柱都没有，对旅客又有多少价值呢？这样的无柱雨棚又怎么会有强大的生命力呢？溯本求源，知道了“无柱”的本意，就不会把注意力盯在站台上有没有立柱，就可以把无柱雨棚理解成是“高大空间无阻碍雨棚”。这里的无阻碍是指立柱对旅客视线和流线的无阻碍。由于雨棚跨度加大，立柱就会大大减少。如果将有限的柱子设在站台上，也不会对旅客视线和流线造成阻碍，其所创造的高大明朗的空间与“为旅客创造更明亮、更舒适的乘车环境”的初衷仍相一致，却解决了线间立柱带来的安全、技术、经济等问题。
2、无柱雨棚风荷载作用下的影响研究
风荷载对于无柱雨棚来说，是设计时重点考虑的因素。无站台柱雨棚是一种四周开敞，大跨度的一种结构，其上下表面均受到风荷载作用，风在其表面存在着多种复杂的三维流动现象，因此，其表面风荷载分布也是较为复杂的。所以针对无柱雨棚的风荷载下的影响国内外学者都进行过研究。蒋凡[1]通过对系列无站台柱雨棚风洞试验结果的对比研究，得出无站台柱雨棚风荷载作用特点及规律，根据研究结果得出具有指导性意义的无柱雨棚风荷载设计结论。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆李伟[2]以某火车站站台改造工程的预应力钢筋混凝土悬挑雨棚为例，通过有限元软件进行了数值建模，用时程分析方法计算了脉动风作用下结构的风振响应，得到了在脉动风作用下，雨棚板竖直方向的变形较大，变化幅度较为剧烈，风振响应较为明显，在雨棚板工程设计时，是整个设计的薄弱区，需要特别的关注；雨棚柱表现更多的是较大静力荷载作用下，结构自身的位移和变形等一系列结论。厉见芬等[3]江苏泰州市火车站大跨度拱形钢雨棚为例进行研究。通过风洞试验和风振分析确定工程参数，采用三维有限元模型进行内力分析，包括温度作用和水平推力对超长大跨度拱形结构的影响，并对结构的整体稳定性进行分析，同时采用合理的支撑体系保证结构的整体刚度。
3、无柱雨棚风雨荷载作用下的影响研究
对于无柱雨棚这种大跨度的结构来说，风荷载的影响尤为重要，所以国内外研究人员对于风荷载下的无柱雨棚研究较为丰富，对于雨荷载对其的影响则研究的较为少一些。但是脱离于无柱雨棚，国内外学者针对风雨共同作用下结构反应特性的研究主要集中在斜拉桥拉索、输电塔体系、低矮房屋等结构体系中，并取得了一定的成果。Choi在雷暴天气下对降雨强度和风速的关系进行了研究，表明瞬时风驱雨强度约为每小时内平均风驱雨强度的20倍，在台风和暴雨的极端天气下，雨强和风速有着较强的关联性。李宏男等根据降雨强度，风速等因素提出了输电塔体系的风雨激励分析模型，认为雨荷载对输电塔体系的影响不可忽略[4]。刘庆宽等人经过理论分析和研究，指出降雨改变了结构表面的形态，是影响结构气动特性的主要原因[5]。Abuku等通过数值分析及试验，得出了在不同雨滴直径、冲击速度和冲击角度情况下，风驱雨滴对结构物的冲击作用。陈水福和吴小平通过对低层房屋进行风雨共同作用下的数值分析，得到在风速和雨强较大时，结构内力显著增大。同济大学赵林等通过在风雨耦合环境下对结构体系进行分析和试验研究，发现降雨会影响模型的定常气动力，但并未得到降雨对主梁风致作用的影响[6]。
因此，目前已有研究对于大跨度斜拉桥在风雨共同作用下的反应特性还没有统一认识，开展该方面的研究就具有重要的理论和现实意义。
4、总结
在如今我国综合国力迅猛发展，伴随着经济发展，我国的高铁里程数不断创造新高，面对这样的情况，无柱雨棚以其独特的优势跃然而出，成为每个城市的一道亮丽的风景线。目前国内外学者针对无柱雨棚的抗风研究主要集中在均匀來流风场和紊流风场，极少考虑降雨的存在，而事实上，强风和暴雨往往是相互伴随的，这两种荷载会耦合形成极端荷载，因此，在研究这种的风致作用特性时，仅考虑风荷载来建立相关的理论研究与结构计算，可能会得到偏于不安全的结果。所以为了更好的分析这种无柱雨棚的风致动力特性，就必须要考虑降雨的影响。
参考文献：
[1]蒋凡.车站无站台柱雨棚风荷载设计探讨[J]，《铁道标准设计》2011.05
[2]李伟.某火车站预应力雨棚结构风振响应分析[J]，《低温建筑技术》2017.04
[3]厉见芬，吴东峰，王燕，泰州火车站无站台柱大跨拱形钢雨棚结构设计[J]，《工业建筑》2014.11
[4]李宏男，任月明，白海峰.输电塔体系风雨激励的动力分析模型[J].中国电机工程学报，2007，27（30）：43-48.
[5]刘庆宽，乔富贵，杜彦良.降雨对基本构件气动特性影响的初步研究[J].石家庄铁道学院学报，2007，20，（4）：14-18.
[6]赵林，葛耀君，武占科，等.风雨耦合环境结构荷载与响应的分析及试验研究[J].振动工程学报，2014，27（4）：507-517.
作者简介：
缪沅岱（1995.02-），男，汉族，2017级沈阳建筑大学土木工程学院在读研究生，研究方向：结构工程。
论文作者:缪沅岱
论文发表刊物:《基层建设》2019年第28期
论文发表时间:2020/1/14
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