无站台立柱式雨棚与传统的站台立柱、低举架式、半幅封闭的老式车站站台雨棚相比较，站台乘车、行包运输更加顺畅，视野更加开阔，遮风挡雨的效果大幅提升。网民们在欣赏无站台立柱式雨棚这一现代的科学与艺术的结晶的同时，也表达了对现中国铁路总公司过度地考虑了无站台立柱式雨棚这一新兴的、既具有现代色彩的交通建筑所谓的安全问题（比如桁架抗侧风、焊接不良导致抗震性能不达标等）和成本问题（相比于传统的低举架站台立柱式雨棚，无站台立柱雨棚的用钢量有所增加，且占地面积较大，设计计算较为複杂，施工组织较为严密，故成本较高）而使2012年之后的好多地级城市火车站站台改造改成使用了老式的有站台立柱式雨棚多多少少的遗憾！

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针对法国戴高乐机场候机厅坍塌事件所引起的建筑创新问题，北京火车站无站台柱雨棚改造工程总设计师、国家一级注册结构师董城表示，新近交付使用的无站台柱雨棚，是国内首例大跨度钢结构雨棚，实现了力与美的结合，并确保全全。

为方便旅客乘车，使车站站台空间明亮，促使站内空气流通及站内烟气的有效排出，铁道部提出对大型既有客运站北京站、北京西站进行无站台柱雨棚改造，并由中铁第三勘察设计院承担设计任务。

董城说，一个好的建筑设计，必须要有一个好的结构型式才能实现。单纯追求艺术表现而忽视结构原理，设计出来的只能是雕塑作品，所以不能过份强调建筑创新。但如果忽视造型魅力，就不能体现时代特点。

据介绍，北京站无站台柱雨棚首次採用全新型轻钢结构，採用连续拱形桁架一次横跨两个站台，跨越距离41米，最大跨度达到46米，南北两侧各悬挑20.5米，从而实现包括基本站台在内的所有站台上无柱,雨棚覆盖面积约7万平方米。雨棚上弦最高处与轨顶距离15米，最低处为6米。雨棚表面採用全彩色钢板吊顶，股道上方4米宽透空不封顶，使得站台视野宽阔，塑造出轻盈、通透、飘逸的交通建筑新形象。

董城透露，为保证无站台柱雨棚设计合理，中铁三院的有关设计人员多次深入现场，根据施工安装情况随时进行数据计算，并与天津大学钢结构专家充分研讨，从而保证设计合理。

关于无站台柱雨棚钢结构设计中若

在铁路跨越式发展的总体思路指引下 ,通过设计、 上搭和下挂两种形式 ,其中每跨上搭 20～22 根 ,下挂
施工等各参建单位的努力拚搏 ,实现了部领导关于要 14根。由于拱曲面的结构要求 ,下挂檩条原设计为倾
把北京站无站台柱雨棚工程建成“标誌性、样板性、示 斜放置 ,其工字截面竖轴与重力线间的倾斜角约 32°。
范性”工程和按期开通的目标 ,目前全路主要大型客站 所有现场拼接焊缝质量要求达到一级 ,非拼接处应达
也都在陆续启动雨棚建设和改造。通过站台无柱化、 到2 级。焊缝採用超音波探伤。
少障碍化设计和空间结构的适度最佳化 ,不但使站台视
觉通透、结构美观和环境敞亮 ,而且大大方便了旅客乘 2 　有关今后类似设计的几点建议
降和车站作业 ,进而提高了旅客使用的舒适性和车站
作业的安全性。在北京站这样繁忙客运站进行大型钢 211 　桁架(或门架)间距和檩条跨度
桁架群的建设系路内首次 ,尤其是大跨度焊接工字钢 桁架(或门架)间距和檩条跨度是车站无站台柱雨
檩条的设计亦属国内、外罕见。为确保使用安全 ,铁道 棚设计的两个最重要的参数。在客运繁忙的车站雨棚
部建设司多次召开有关单位和全路各设计院专家参加 设计时 ,对上述参数的选用 ,结构设计的规定、客观环
的现场会议 ,部工程设计鉴定中心也多次组织对设计 境与使用者的期望往往有较大的差距。从使用的角度
方案进行研究。同时 ,我们也特别委託了中国建筑科 考虑 ,为增加空间美感和通透感 ,一般都希望儘量减少
学研究院的专家对结构安全进行了评估。为了使这种 线路间支柱 ,增大桁架(或门架)间距。北京站的雨棚
新型雨棚结构更好地推广 ,笔者结合建设管理中的体 除了因旅客地道位置影响 ,桁架间距有 32 m 和 34 m
会 ,对今后雨棚结构设计的进一步最佳化提出若干建议。 各1 孔外 ,其余均为 33 m；H 截面钢檩条跨度约达到
30 m。而另一方面 ,技术规範各项条文和控制参数都
1 　结构设计的基本情况 是经过对大量类似试验结构的研究、理论计算和吸取
大量成功的经验及失败的教训后加以确定的 ,因而规
北京站无站台柱雨棚主体结构是由 14 榀 3 孔连 范内在的适用範围是有局限性的。建议今后设计中应
续全焊接钢管拱加两端悬挑的桁架结构组成的。桁架 当把握住两点 ,其一是任何一项设计都必须充分考虑
的截面为三角形 ,矢高为 715 m,跨度为(41 + 46 + 41) 规範总的规定 ,结构形式的选定应比照规範推荐的范
m,两端悬挑为2015 m。钢桁架间距除32 m和34 m各 围办理。例如对于桁架(门架)《门式刚架轻型房屋钢,
1孔外 ,其余均为 33 m。柱是由 3 根钢管组成的组合 结构技术规程》(CECS102:2002) 第 41212 条规定:“门
柱。桁架和柱的材料均採用高频焊接钢管或无缝钢 式刚架的间距宜採用 6～9 m,最大可採用 12 m”。对
管。各榀桁架间通过钢檩条连线 ,檩条採用高度为 45 于檩条的跨度 ,该规程第 61311 条说明“当檩条跨度:
cm的焊接工字钢 ,腹板厚度为 415 mm,盖板宽度为 22 >9 m时 ,檩条宜採用格构式”。又例如《钢结构设计
cm。檩条间原设计用 <16 mm 的钢筋连线 ,后变更为 手册》第 21312 条中提到“檩条的跨度不宜过大: ,一般
用角钢做成水平和横向联接系。檩条与拱架的连线分 为6 m,当屋架间距 ≥18 m时 ,宜用纵、横方向的次桁
架(或梁)来支撑檩条较为合适”。其二 ,规範是已有工 力和温度变形的影响。就雨棚檩条而言 ,它的使用条
程实践和技术成果的总结 ,随着社会需求的提升 ,结构 件不属于以上情况 ,而是一个具有遮阳条件的桿件 ,因
设计的创新也是工程技术人员必然要攀登的台阶。因 而其温度区段长度亦应有所不同。
而从长远来看 ,规範不适应工程实践发展也是客观存 21313 　吊装施工时的温度範围
在的。所以 ,为满足用户的需要 ,当结构设计与规範所 温度拉(压) 应力σ的大小取决于钢结构材料温
规定的範围产生矛盾时 ,如本工程的超长檩条 ,作为特 度变化度数Δt 的大小 ,Δt 的最大值等于夏季的材料
殊设计 ,要经过严密的论证和科学试验 ,其设计要通过 最高温度 T 与冬季的材料最低温度 t 之差。也就是
业内专家审查 ,确认其安全性后方可批准其设计。 说 ,如果吊装施工在严寒的冬季 ,则结构在夏季将产生
212 　檩条的结构形式 最大的温度压应力；反之将产生最大的温度拉应力。
选用檩条的结构形式 ,不同的跨度规範都有相应 因而 ,如果在介于 T 和 t 两者间的一个适当的温度范
的说明。但不管採用何种结构 ,除满足强度、刚度和便 围进行吊装施工 ,温度应力将大大减少。同时 ,这也为
于施工等要求外 ,减少工程投资则是必须优先考虑的 大大减少装配误差提供了前提条件。这一温度範围不
重点。本工程採用跨度为 30 m、H形截面薄钢板焊接 是简单的 T 和t 代数和的平均值 ,其值的大小可在结
钢檩条 ,薄腹板 H形焊接钢檩条在製作和安装时的加 构的强度、稳定性计算的基础上根据实际和可能来加
工工艺繁琐、焊点较多 ,不但影响质量和外观 ,加工费 以确定。这样还有一个更好的作用是从安全、质量和
也很高。本工程的 H形焊接钢檩条腹板与上下盖板 技术条件上 ,为有关部门确定一个合理的工期 ,为吊装
的高频焊接工艺是在上海完成的 ,其路途远、周期长、 作业确定一个作业的环境禁区。
费用高。建议今后设计选择檩条结构形式时 ,要根据 21314 　结构处理措施的问题
有关规範的要求对结构要进一步最佳化。例如必须选择 为了避免温度应力的影响或减少其所带来的一系
H形截面时 ,要儘量採用国家标準轧制工字钢 ,若工字 列问题和影响 ,在工程实践中一般有以下几种选择:
钢截面高度不够 ,可採用两节重叠使用；若翼缘宽度不 (1)在结构上去掉产生温度力的约束条件 ,避免温
够 ,可採用加焊盖板的方法来解决。 度应力的产生。此时对结构影响最大的是伸缩变形的
213 　应力计算 大小。理论上1 根自由伸缩的桿件 ,当温度变化时 ,其
在繁忙的大型客站内大跨度的空间棚架的施工工 伸缩量ΔL 按下式计算:
艺複杂 ,不可预见的因素很多。值得注意的有两点 ,一 ΔL = αLΔt
是在结构计算时允许应力不宜用足用满 ,以应对一些 式中 　L ———桿件长度。
不可预见的因素造成的应力增加和临时施工荷载的需 从式中可以看出 ,在一定的气候环境下 ,制约ΔL
要；二是对温度力的影响要处理好 ,对此作如下建议: 大小的是桿件长度L。通过将固定支座和活动支座的
21311 　温度应力问题 布置两者结合起来 ,可以做到儘量减少桿件的自由伸
在建筑结构设计中 ,为保证结构物的整体形状不 缩长度 ,进而减少其伸缩变形对结构整体形状的影响。
发生较大变化 ,一般要对桿件两端予以约束固定。这 (2)在结构上将数个固定支座(或檩托)所组成的
样 ,因桿件不能随环境温度的变化自由伸长(缩短)而 温度区段和以活动支座(或檩托)所组成的不产生温度
使桿件内产生温度拉(压)应力。应力σ为: 力的活动区段的布置结合起来考虑 ,可满足规範关于
σ = EαΔt 　(MPa) , “温度区段”的规定 ,减少桿件的自由伸缩长度 ,从而减
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式中 　E ———钢的弹性模量 ,其值为211 ×10 MPa； 少伸缩变形对结构整体的影响。
Δt ———钢结构材料的温度变化度数( ℃) ； (3)按照规範关于“温度区段”的长度规定 ,将超长
α———钢的线膨胀係数 ,α=01000 011 8Π℃。 檩条断开 ,形成相邻并独立的温度区段。这一办法的
从上式可以看出 ,影响温度应力大小的唯一因素 关键是选择“断开”的位置。本工程的檩条跨度 30 m,
是钢结构材料温度变化度数Δt ,而Δt 的大小与环境 工字截面高度仅 45 cm,单根总长度约 200 m,可按多
温度有关。对于北方铁路站台雨棚来说 ,由于冬、夏环 跨连续梁计算。檩条在吊装过程中就已出现严重侧
境温差较大 ,温度应力对结构的影响亦很大 ,建议应将 弯 ,如再在该跨间受力部位断开形成“伸缩”缝 ,则该跨
温度力作为重点。 的受力和变形将变得极为複杂 ,对安全也十分不利 ,如
21312 　温度区段长度 在主拱架下边的两主拱桿间断开的话效果会好些。
规範规定 ,当温度区段长度 ≯120 m(露天结构)和 (4)由于檩条的温度力最终要传递到拱架、墩台
180 m(採暖地区非採暖房屋)时 ,一般可不考虑温度应 (立柱)和基础上 ,提高此部分结构的强度、刚度和稳定
性 ,使之足以抵抗温度力的作用。 和损坏。解决的办法是在每跨间沿檩条横向按拱架设
以上 4 种办法 ,第(1)种虽简化 ,但毕竟经合理布 计曲度设定1～3 条工字钢作为参照物 ,用螺栓将檩条
置后桿件自由伸缩长度仍达 100 m,且结构有部分下 与工字钢连线 ,使所有檩条上表面符合拱架设计曲度
挂檩条 ,活动檩托的结构设计趋于複杂 ,安全性较差； 的要求 ,这样做可圆满解决此类问题。
第(2)种虽能大大减少桿件自由伸缩长度 ,但仍存在活 215 　工厂钢结构组合件的工地连线工艺
动檩托问题；第(3)种施工工艺複杂 ,投资较大 ,工期亦 当今大型钢结构的施工 ,一般情况下多採用(组合
有制约；第(4)种应当是较为妥当的解决办法。从现场 件)工厂焊接、工地栓接或工厂焊接、工地焊连的施工
的使用情况看 ,北京站在最冷的时候施工 ,经今夏高温 工艺。北京站大型钢结构就採用后一种的施工方法。
的考验 ,尚未发现因温度力的原因而引发问题的产生。 实践表明 ,对于大型繁忙客运站此种施工工艺弊病较
214 　局部结构构思 多: ①在高空及夜间作业条件下 ,多达万米的堆焊等各
总的来看 ,限于北京站特殊的环境和市规划部门 类焊缝焊接工作量大 ,工期长 ,运输封锁时间长； ②为
的限制 ,设计部门对北京站雨棚的钢结构设计是十分 确保结构尺寸的正确及焊接的进行 ,需要在站台上搭
严谨的。通过实践 ,笔者认为在同类结构设计中的局 设临时支墩对主桁支撑 ,并需要在站内大面积搭设脚
部结构构思上还须进一步完善。 手架 ,这样对车站正常运输作业干扰大； ③跨越多股道
21411 　关于钢拱架纵向刚性连线问题 和数个站台的大跨度的结构在施工中需要较大範围的
长度约达200 m的檩条将产生较大的温度力和温 封锁 ,这在客运紧张的情况下难以满足 ,因而对工位进
度变形 ,且作用点在桁架的最高处 ,桁架的纵向力对承 行必要的防护后就放行旅客的作法也是不可避免的 ,
台底的弯矩也会有较大的增加。如果以提高钢桁架、 旅客的安全不易保证； ④装配质量控制难度大 ,一般说
立柱和基础结构的强度、刚度、稳定性来抵抗温度力以 来 ,在工厂内的平台或胎具上进行组合件焊接拼装误
减少实际变形 ,可以採取设定独立简支刚性连线桿的 差易控制。所以控制误差的关键是控制组合件在工地
办法 ,将一定数量的独立桁架成组地刚性连线在一起 , 上的拼装误差 ,恰恰在这一点上 ,工地缺乏控制手段。
可有效地分散温度应力。这样做还有一个作用 ,在进 若採用高强螺栓的连线方法或高强螺栓与焊接相结合
行棚架结构桿件调整时 ,还可以作为“地笼”使用。 的方法 ,可以缓解这类问题。
21412 　双U形螺栓加强檩托问题 216 　预留维修作业条件的考虑
为确保结构长期使用安全 ,按结构设计 ,北京站的 在跨空结构设计时 ,为设备的安全使用 ,截面尺寸
约一半檩条是吊挂在主桁拱桿下边 ,檩条与拱桿的连 的选定必须为检查维修提供方便。大跨度 H 形截面
接靠焊接在拱桿下沿的檩托来完成 ,檩条与檩托的连 薄腹板焊接钢檩条横向刚度较差 ,必须採用上、下水平
接为栓接。这样做使作用在雨棚上所有的静、活荷载 联接系和横向联接系以确保其结构刚度 ,为此必须加
实际上最终由檩托与拱桿间的几条焊缝来承受。考虑 焊角钢做水平及横向联接系桿件；同时大量的电线路
到长期使用时的鏽蚀、冬夏温差造成的温度拉、压应力 也置放在屋架上 ,这样既不安全 ,空间又杂乱 ,需吊顶
的交变作用以及装配应力等 ,为安全计 ,我们在实施中 美化。所以 ,高度 >10 m的吊顶板 ,虽然起到了美化的
採用双U形螺栓加强檩托的方法予以补强 ,U 形螺栓 效果 ,但必然会造成将来对焊缝和电线路检查的困难。
在檩条吊装时还能起到临时固定作用 ,所以实际上是 另外 ,由于焊接钢檩条的建筑高度仅有 45 cm 及联接
一项永久和临时相结合的措施。 系的密集 ,在检查、维修时 ,如不拆除吊顶和屋面板 ,人
21413 　钢檩条仿拱型腰带箍的设定问题 员将无法作业。所以 ,建议在檩条截面尺寸设计时 ,一
规範规定 ,檩条跨中挠度不得大于一定的限值 ,如 定要考虑结构检查维修的需求作出最佳化 ,特别是对人
对于“支承压型金属板”的屋盖檩条 ,其挠度允许值为 员密集地带的大型跨空结构设计必须以满足检查维修
跨度的1Π200。也就是说 ,挠度小于跨度的 1Π200 的檩 的空间作为前提。
条均符合规定。但实际上 ,在不同檩条加工过程中 ,由 217 　採用定额问题
于材质、焊接环境、焊工水平等客观因素的影响 ,实际 实现科学地管理施工必须实事求是地确定劳动定
挠度差别很大 ,该差别对屋面板的安装质量影响很大。 额和预算定额。北京站扩能改造和雨棚的施工 ,是中
屋面板一般很薄 ,北京站使用的是从澳大利亚进口的 国铁路网上规模一流的地下行包库和无站台柱式钢结
厚0147 mm的专用彩色钢板 ,靠自攻螺钉与檩条拧紧固 构雨棚 ,施工準备正值非典型肺炎流行期间 ,在 10 个
定。如果相邻檩条间高度差过大 ,则必然造成屋面板 月的施工期内跨越5 个全国性的黄金周、暑运、专运和
无法牢固拧紧在檩条上或使屋面造成一定程度的变形 重大国务活动期 ,其设计和施工技术没有经验可借鉴。