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新郑国际机场T2航站楼结构设计

新郑国际机场T2航站楼结构设计 北京华泽赫尔科技有限公司
2015-12-26
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导读:(a) 建筑效果图(b) 室内效果图图1 T2航站楼建筑效果图及室内效果图图2 T2航站楼结构



(a) 建筑效果图

(b) 室内效果图

图1 T2航站楼建筑效果图及室内效果图




图2 T2航站楼结构剖面


图3 T2航站楼主楼屋面钢结构布置


  四叉钢斜撑的支座为下部混凝土结构的框架柱,四叉钢斜撑的最大支座间距达90m。屋面网架结构的支座间距为36000×45000,36000×36000和45000×54000,36000×54 000以及27 000×4 500等,四叉钢斜撑为变截面圆钢管,截面尺寸为Φ(900~1 600)×42,最大长度约为32m,其柱脚和柱顶为铸钢件。

  网架节点分为焊接球和螺栓球两种。屋面檩条通过檩托连接在网架节点上,檩托同网架一起完成加工和安装。为便于吊顶施工,网架下弦球节点预留吊顶连接件。网架使用的材料:直径大于或等于180mm的钢管为Q345B,直径小于180mm的钢管为Q235B,杆件截面尺寸范围为Φ88.5×4~Φ351×16。

  T2航站楼的指廊部分为3层混凝土框架结构。指廊基本柱网尺寸约为9m×9m,楼面采用井字梁结构,主梁截面尺寸为400×700,次梁为300×600。指廊屋面结构采用实腹H型钢梁结构,梁高为900~1 100mm,材质为Q345B,支承指廊屋盖的基本柱网尺寸为18m×40m。


2 结构设计的特点和难点

  (1)平面尺寸巨大,左右(南北)向的混凝土结构长度达到1122m,上下(东西)向混凝土结构的最远点距离为405m,主楼中间最窄部分的宽度也达到了192m。T2航站楼结构分缝示意图如图4所示。


图4 T2航站楼结构分缝示意图


  (2)地面不做现浇混凝土梁板结构。本工程主楼的很大一部分位于原平庄水库的上方,水库的最大深度约14m。同时,整个T2航站楼场地范围均需填方约2m厚,回填土处理好坏是以后能否较好地控制地面沉降的关键。

  (3)基础选型的特殊性。T2航站楼的地下有城际铁路、市内地铁及城市下穿路通过,如图5所示。它们的存在既影响了结构柱位,也影响了结构的桩基选型。


图5 影响T2航站楼地下基础选型的位置示意


  受城铁隧道的影响,主楼建筑正中位置间距为18m的两排柱子无法直接支承在基础上,为此在其两侧各9m的位置处做桩基础进行转换,并使其形成三跨连续梁,跨度分别为9,36,9m,如图6所示。转换梁高度为4500mm,为防止梁身裂缝、减少竖向变形,在梁内按构造设置预应力筋。


图6 城铁上方转换梁设计简图


  (4)工期极短。本工程于2013年9月开始基础施工,2015年底候机楼必须投入使用。因此设计采用的技术越简单越成熟就越有利于保证工期。本工程为典型的“三边”工程,后期的局部调整和修改不可避免。综合考虑决定采用普通混凝土结构、放弃施加预应力的技术措施。

  (5)支承钢屋盖的四叉钢斜撑采用了变截面锥形管,变截面计算时存在以下难点:首先是其在软件中的参数化描述,其次是其稳定承载力的分析。


3 重要构件及节点的设计与分析

3.1四叉钢斜撑截面形式选择

  从直观概念而言,四叉钢斜撑截面形式选为矩形(图7(a))应合理,但分析结果表明,图7(b)椭圆形组合截面能够减小板件的厚度,但由于组成截面的板件向组合截面的中心集中,组合截面的回转半径减小,对杆件的稳定承载力损失较大。另外,局部稳定对壁厚的要求较低,因此,最终选择截面形式为圆形变截面(图7(c))锥形圆管。


图7 四叉钢斜撑杆件截面形式


3.2 四叉钢斜撑两端节点的设计处理

  四叉钢斜撑的下节点在造型上追求一种力量效果,经过几个方案的比对,最终选择了图8(a)所示的“在用力的肘关节”节点。为达到此效果,铸钢节点是不二之选。与此相对,四叉钢斜撑的顶点为图8(b)所示的铸钢节点。


图8 铸钢节点


  铸钢节点在1倍设计荷载下的最大von Mises应力集中在节点球位置,为141.11MPa,如图9(a),(b)所示。铸钢节点在3倍设计荷载下的最大应力为301.75MPa,稍超屈服强度,大部分位置应力均小于268MPa,铸钢节点满足设计要求,如图9(c)所示。


图9 节点von Mises应力/MPa

3.3 四叉钢斜撑支承柱的设计

  四叉钢斜撑处支承柱设计时采用了钢骨混凝土柱,柱底节点的力通过钢骨直接下传,同时增强了其抗剪能力和结构的延性,钢骨柱节点见图10。


图10 钢骨柱节点


4 部分施工现场图及建成后实景


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