建筑创作1航站楼结构设计

第38卷第1 建筑结 2008年1王春华王国庆朱忠义柯长华周钢陈(北京市建筑设计研究院提要]北京首都国际机场T32008年奥运会的重点工程南北总长约3000m750m包括T3AT3BT3C国际候机厅总建筑面积约100万m2,屋顶为曲面钢网架结构,、多点多维地震波输入分析、、超大面积屋顶的温度内力、新型节点的设计等问题。在试桩的基础上40%50%。结构体系中大关键词]航站楼桩基础超长结构结构转换钢结构,Cn)TheTTTBei北京首都国际机场T3航站楼是首都机场扩建工JV并完成全部施工图设计。新航站楼位于现有首都机场东跑道东侧,南北总长约3000mT3A,T3B航站楼、T3C国际候机厅和交通运输中心(GTC)T3A和T3BT3C位于中间,次,如图1所示。T323～62～3层。T3B32～32层。T3C2层。屋顶及支用钻孔灌注桩。工程的特点是平面面积大,工艺流程复杂,建筑造型新颖,建筑装修采用清水混凝土,结构

总平面50年结构安全等级为80.2g设计地震分组为第一组建筑第38卷第1 建筑结 2008年1首都国际机场T3王春华王国庆朱忠义柯长华周钢陈[提要]北京首都国际机场T308年奥运会的重点工程,南北总长约30m,东西宽m,包括A,BC国际候机厅,总建筑面积约10万m2。航站楼主体为钢筋混凝土框架结构,屋顶为曲面钢网架结构,。,多点多维地震波输入分析结构转换超大面积屋顶的温度内力新型节点的设计等问题。在试桩的基础上,0%～50%。。,分缝处采取了。,。[关键词 航站楼桩基础超长结构结构转换钢结,CnbtrctTeTheTheTheBiigT3航站楼是首都机场扩建工程的核心项目2008年奥运会的重点工程。项目2004年开工其建筑方案及初步设计主要由JV设计联合体完成我院配合并优化调整初步设计,并完成全部施工图设计。新航站楼位于现有首都机场东跑道东侧南北总长约3000mT3AT3B航站楼、T3B航站楼南北对称平面呈“人”字形T3C位于中间,整个航站楼通过捷运系统和行李传送通道连接总建98m2建成后年旅客吞吐量约4700万人次1所示。T3航站楼主体结构为钢筋混凝土框架结构,2层,3～6层,两翼及指廊地上2～3层。T3B3层,2～3层,2层。T3C2层。屋顶及支承屋顶的柱子为钢结构,45m。基础采用钻孔灌注桩。工程的特点是平面面积大,工艺流程复杂,建筑造型新颖,建筑装修采用清水混凝土,完成面直接作为公共区域的建筑装修面,建筑对结构

总平面从断面到外观形状严格控制。50年,一级,抗震设防类别为乙类,抗震设防烈度为8度,本地震加速度为02g,设计地震分组为第一组,场地类别Ⅲ类。工程场区自然地坪低于建筑0003～5m 场区内需大面积回填土。场区土层地质较软承载力开了软土地基承载力不足问题控制由于上部荷载相差较大产生的地基不均匀沉降问题可同时解决地基适应施工单位分段流水作业由于基础面积大,桩总量大,为提高单桩极限承载力,采用桩底桩侧后压浆技术,预估单桩承载力可提高40～50%。为保证经济安全,除按规范要求在现场对后压浆钻孔桩进行单桩承载力的破坏性试验外,还进工程场地内,紧邻航站楼,根据土层变化、不同桩长及不同桩径分组进行,位置确定在土质相对较差即粉土层粘土层以T3B为例的试桩组分布见图2。工程基础底板全部连通为整体,属超长混凝土结构,力,水平荷载试桩可以为验算桩基水平承载力提供依据。一方面可验证预估承载力是否安全,提供设计依据方面,目前国家规范中还没有关于后压浆钻孔灌注桩承载力的计算方法,因此在同等条件下进行后压浆和非后图 桩径800后压浆与非后压浆试桩静载试验的桩。以直径

4100kN,单桩承载力特征值2050kN桩在单桩极限承载力4100kN的桩顶变形同等条件下,底桩侧后压浆技术对桩的承载力提高明显,直径越小效果 25101是25101是25101是NN-25101否NN-25101否3Q-沉降s NBNB是25169NCNC是251211NDND是25141010根据航站楼建筑公共区域面积大,建筑空旷通透的特点,主体结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构,对于建筑竖向交通形成的“混凝土筒”,设计成小框架,使整个结构受力均匀,避免局部应力集中。屋顶及支承屋顶的结构构件采用钢结构,以满足顶层大厅大跨和屋T3航站楼除中央大厅中心区域为正交柱网外,

6013.8m5000kN;2)非后压浆试桩单桩极限承载力取值

承屋顶钢结构。柱子形状由建筑造型确定,混凝土柱场区内需大面积回填土。场区土层地质较软承载力较低压缩模量小抗浮水位高出自然地坪接近设计地面建筑荷载分布不均匀,相差较大且捷运系统与行李传送系统的运行对结构变形要求较高。根据工程特点最终采用摩擦型钻孔灌注桩基础1)控制由于上部荷可同时解4适应施工单位分段流水作业的施工要求,保证施工工期。由于基础面积大,桩总量大,力,采用桩底桩侧后压浆技术,预估单桩承载力可提高40～50%。为保证经济安全,除按规范要求在现场对后压浆钻孔桩进行单桩承载力的破坏性试验外,还在工程场地内,紧邻航站楼,、不同桩长及不同桩径分组进行,位置确定在土质相对较差即粉土层粘土层,以T3B为例的试桩组分布2。工程基础底板全部连通为整体,属超长混凝土结构,混凝土收缩变形和温度变形都会对桩基产生水平推力,水平荷载试桩可以为验算桩基水平承载力提供依据。非后压浆钻孔灌注桩单桩承载力的破坏性试验,一方面可验证预估承载力是否安全,提供设计依据一方面,目前国家规范中还没有关于后压浆钻孔灌注桩承载力的计算方法,因此在同等条件下进行后压浆和非后压浆桩的对比试桩是很有必要的。2桩径800后压浆与非后压浆试桩静载试验的桩Qs3,1,2。以直径800桩7800m250m件下,试桩单桩抗压承载力试验结果显示后压浆试桩单桩极限承载力取值10000kN,单桩承载力特征值5000kN2)非后压浆试桩单桩极限承载力取值

100kN,单桩承载力特征值2050kN3与非后压浆试桩在单桩极限承载力4100kN的桩顶变形同等条件下,对应的后压浆试桩的单桩承载力为7000kN,后压浆单17倍。对于直径1000桩,后压145倍。由此可见,底桩侧后压浆技术对桩的承载力提高明显,直径越小效果越好其经济效益越明显。 试验区有效桩长土强度充盈系数后压浆浆水泥量(NB2521是NC2521是ND2521是N2521否N2521否桩端持力层3Q-沉降s 是25169是251211ND是25141030%10根据航站楼建筑公共区域面积大,建筑空旷通透的特点,主体结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构,于建筑竖向交通形成的“混凝土筒”,设计成小框架,使整个结构受力均匀,避免局部应力集中。屋顶及支承屋顶的结构构件采用钢结构,以满足顶层大厅大跨和屋面造型的要求。T3航站楼除中央大厅中心区域为正交柱网外,他柱网均为三角形,结构柱网分为两套1柱网彼此呈60138m414m、36m的三角形大柱网支承屋顶钢结构。柱子形状由建筑造型确定,混凝土柱截面为圆形支承屋顶结构的钢柱为梭形或锥形。 工程建筑特点是大量采用无装饰清水混凝土,结构设计需满足建筑造型要求。主、次梁高均为900,梁宽250～10,150～30,筑效果确定,梁的外观形状完全按建筑装饰完成面的要求设计。楼板厚除满足结构受力要求外,还要满足机重相对较大,针对这一问题,在结构设计中采取技术措施,以尽可能减小荷载。屋顶采用变厚度双曲面三角锥网壳结构。构设计按如下性能目标进行设计在多遇地震作用下重要构件按中震不屈服要求验算结构的层间侧移和层间侧移延性比对支承屋顶的结构体系进行防连续倒塌验算进行水平双向多点输序分别计算各有侧重相互校核。T3航站楼属于超长的大型结构,结构体型不规则,且主体混凝土结构分区与屋顶分段不对应,其地震T3A航站楼为例,最大边长约950m,最大宽度约770m,地下室底板全部贯通,地上结构分为13个结构区段,如图4所示,5所示。图4混凝土结构分块区( 图5屋顶结构分块与结构多点地震输入T3A结构进行了水平双向多点输入地式波速下的三种地震波的计算结果平均后作为结论应用。

工程建筑特点是大量采用无装饰清水混凝土,结构设计需满足建筑造型要求。主、900,250～1750,1500～3000,筑效果确定,梁的外观形状完全按建筑装饰完成面的要求设计。楼板厚除满足结构受力要求外,还要满足重相对较大,针对这一问题,施,以尽可能减小荷载。屋顶采用变厚度双曲面三角锥网壳结构。T3航站楼的使用性质和规模确定了它的重要性,1在多遇地震作用下,重要构件按中震不屈服要3,4对支承屋顶的5进行水平双向多点程序分别计算各有侧重相互校核。T3航站楼属于超长的大型结构,结构体型不规则,且主体混凝土结构分区与屋顶分段不对应,其地震反应比较复杂,以T3A航站楼为例,最大边长约950m,770m,地下室底板全部贯通,地上结构分13个结构区段,4所示,屋顶钢结构分为两段,5所示。图4混凝土结构分块区( 图5屋顶结构分块与结构多点地震输入由于工程的特殊性通常的计算手段不能全面反映工程地震时的受力情况因此除按规范要求进行抗震验算外还对T3A结构进行了水平双向多点输入地震反应分析。根据目前国内外对于多维多点输入地震反应分析的结果多维多点输入激励下的响应是高于或低于一致地震激励下的结构响应只能针对每个工程的具体问题分析,不能一概而论。为此进行了同样方式的一致输入计算与多点输入的结果进行比较。水平双向多点时程地震反应分析共选择三条波每条地250500800ms进行分析用。地震波输入选用五种地震波传播方向,0°,135直的两种地震动输入方向。

分析结果显示,与一致输入相比,水平双向多点输结构扭转效应一2随着波速减小结构地震反应有3,1柱的影响最大,1柱的弯矩、剪力增加较大,对层2柱次之,4在同一楼层内,大的单元一般出现在结构的分区四周,即结构缝附近中,根据水平双向多点输入的分析结果,将反应谱地震反应分析结果乘以一定的影响系数来考虑多点输入的影响。《建筑抗震设计规范》中规定,对框架角柱的弯矩剪力设计值按规范有关条款调整后的设计值再乘以不11的增大系数,此条是针对框架角柱,考虑到历次强震中其震害相对较重,、双向剪切等不利影响。在考虑水平双向多点输入影响后,综合考虑地震对边、角柱的不利影响,对边、角柱的影响再与规范中的放大系数叠加。工程平面面积巨大,仅以T3A航站楼为例,12万m2,需分段解决超长结构的问题。结构分缝直接影响建筑布局和工艺流程,按常规布置的结构缝比较多,建筑师不能接受,经与各专业协调后,结、考虑基础底板结构在使用阶段温度变化相对较小,,因此仅设施工后浇带。地下室外墙在有条件的地方设伸缩缝,没有条件的地方作特殊处理,如中央大厅地下室弧形外墙连续长度超过300m,没有设置伸缩缝的条件,结构通过设置“缝”控制开裂部位,6。地下室顶板按一定间距设置诱导缝,通过设置诱导缝控制开裂的位置,要求设置。图6连续弧形外墙控制缝大 图7地下室顶板诱导缝大结构分缝处的混凝土柱子形状受建筑造型限制,形成半圆柱或异型柱,而这些边角柱又处于重要的受力加强部位,设计中对这些部位进行了专门研究,分析计算,构造上采用异形型钢混凝土组合断面特殊处理8。分析结果显示,与一致输入相比,水平双向多点输入后结构的地震响应有以下特点结构扭转效应一般有明显增大趋势随着波速减小结构地震反应有增大的趋势对竖向构件而言,剪力和弯矩对层1柱的影响最大,层1柱的弯矩、剪力增加较大,对层2在同一楼层内,建筑抗震设计规范中规定,对框架角柱的弯矩、剪力设计值按规范有关条款调整后的设计值再乘以不11的增大系数,此条是针对框架角柱,考虑到历次强震中其震害相对较重,加之角柱还受扭转、双向剪切等不利影响。在考虑水平双向多点输入影响后,综合考虑地震对边、角柱的不利影响,对边、角柱的影响2,2为1,再与规范中的放大系数叠加。 T3A12万m2的结构缝比较多,建筑师不能接受,经与各专业协调后,考虑基础底板结构在使用阶段温度变化相对较小,主要为混凝土收缩变形,因此仅设施工后浇带。地下室外墙在有条件的地方设伸缩缝,没有条件的地方作特殊处理,如中央大厅地下室弧形外墙连续长度超过300m,没有设置伸缩缝的条件,结构通过设置“半开缝”控制开裂部位,构造做法见图6。地下室顶板按一定间距设置诱导缝,通过设置诱导缝控制开裂的位置,7。图6连续弧形外墙控制缝大 图7地下室顶板诱导缝大结构分缝处的混凝土柱子形状受建筑造型限制形成半圆柱或异型柱,而这些边角柱又处于重要的受力加强部位,设计中对这些部位进行了专门研究,重点分析计算,构造上采用异形型钢混凝土组合断面特处理,8。8 受建筑造型和工艺流程限制,结构分缝间距均大大超过规范要求,形成超长混凝土结构,T3A基础底板全部连通,950m,东西宽约750m。地下室结9地上结构最大分区长度264m最小分区长度138m4所示。缝本身就是一个难题而工程的建筑特点又是以结构混凝土表面做为装饰面即所谓的清水混凝土结构裂缝将直接影响建筑效果裂缝控制更成为突出的问题。为此从设计和施工两方面采取措施解决超长结构的裂缝问题。设计上对引起结构裂缝的主要原因进行分析研究,针对工程施工和使用阶段的具体情况考虑温度变化和混凝土收缩影响,综合确定计算温差值,进行内力分析。根据分析结果重点采取以下技术措施1建立预应力,沿水平构件长方向布置连续的预应力筋,以提高水平轴向抗拉承载力和构件的抗裂性,起到一定的密闭裂缝的作用2柱子配置连续螺旋箍,形成三向受力的约束混凝土,以提高竖向构件抗变形能力和承载力配置温度构造筋,钢筋细而密,沿长方向布置在梁板墙表面在混凝土中掺入聚丙烯增强纤维,在密集分布的三维乱向搭接约束体系,加强混凝土材料介质的连续性和均质性,提高混凝土的阻裂能力,改善混凝土的脆性,降低混凝土表面裂缝5按一定间距设置施工后浇带,以减少混凝土的收缩变形。建筑对施工后浇带的位置及形状都有严格的要求和限制,因此在后浇带设置不合理的位置还要采取特殊措施,解决构件承载力问题。工艺,根据大量的成功经验和专家建议,“好好打混凝

土”是控制超长混凝土裂缝的关键。工程设计对施工的要求与以往不同对混凝土的选材、、混凝、、、验收的标准等各个方面都提出了严格的要求同时要求施工单位制定详细的混凝土施工方案。1对大60d的后期强度作为混凝土强、并要求控制混凝土的强度值施工完成后的混凝土强度123配置混凝土所用的骨料其质量除应符合现行国家标准的规定外粗骨料水泥用量14020mm,位制定混凝土养护保湿的具体措施,拆摸后混凝土周土施工后浇带的合拢温度为10℃～15℃,尽可能低温合拢。73航站楼混凝土结构最显著的建筑风格是公共区域竖向和水平结构大面积采用免装饰清水混凝土结构。清水混凝土sstfiihne是以混凝土自然表面作为最终完成面,通过混凝土本身的质感和精心设计施工的外观质量来体现建筑效果的现浇混凝土工程。这种建筑表现形式能够完整而有效地保留混凝土建筑本身具有的自然颜色和机理,外观朴素,是返璞归真和回归自然的一种表现。、航站楼整体建筑观感的一部分,建筑专业在设计中针对不同的部位对混凝土的建筑外观提出了较为严格的控制标准,1清水混凝土墙模板设计,包括螺栓孔、、、模板拼缝位置及拼缝质量应满足设计要求,10清水混凝土柱模板设计,圆柱柱顶与梁交接处留置一外口宽度30mm,20mm,25mm的装饰凹槽,圆柱模板不出现横向拼缝同时两条竖缝按规定的方向设置如图图9地下室平面示意 图0清水混凝土墙模 8受建筑造型和工艺流程限制,结构分缝间距均大950m750m。地下室结9地上结构最大分区长度264m最小分区长度138m4缝本身就是一个难题而工程的建筑特点又是以结构混凝土表面做为装饰面即所谓的清水混凝土结构裂缝将直接影响建筑效果裂缝控制更成为突出的问题。为此设计上对引起结构裂缝的主要原因进行分析研究,针对工程施工和使用阶段的具体情况考虑温度变化和混凝土收缩影响,综合确定计算温差值,进行内力分析。根据分析结果重点采取以下技术措施建立预应力,沿水平构件长方向布置连续的预应力筋,高水平轴向抗拉承载力和构件的抗裂性,起到一定的密闭裂缝的作用,力的约束混凝土,以提高竖向构件抗变形能力和承载力配置温度构造筋,钢筋细而密,沿长方向布置在梁板,在混凝土中形成均匀密集分布的三维乱向搭接约束体系,加强混凝土材料介质的连续性和均质性,提高混凝土的阻裂能力,改善混凝土的脆性,降低混凝土表面裂缝,缩变形。建筑对施工后浇带的位置及形状都有严格的要求和限制,因此在后浇带设置不合理的位置还要采取特殊措施,。

工艺,根据大量的成功经验和专家建议, 清水混凝土柱模 图2清水混凝土梁模图3

图4图5型钢混凝土转换 图16混凝土梁与梭形钢管柱连11,清水混凝土梁宽度及间距由建筑效果确定,梁的阴阳角为小圆弧角,75,足设计要求,不允许出现螺栓孔,12清水混凝土顶板模板设计,规定清水混凝土顶板拼缝基本单元尺寸为1220mm2440mm13,14所示。工程受建筑造型和使用功能的限制,结构布置存在一些对结构不利部位,需要逐一解决,较为突出的有,上,形成转换梁,转换梁高度和外观形状还要满足建筑造型要求。在抗震规范中,对于转换结构构件的加强要求从计算到构造措施都有明确的规定,工程为乙类建筑,8度,对于托柱梁之类的重要转换构件理应加强。考虑梁的变形、配筋和建筑限制,采用了型钢混凝土结构作为转换梁,既满足结构受力要求,混凝土的建筑要求,而且施工可行。对每处型钢混凝土转换梁都进行了仔细的分析计算,并在此基础上进行了优化。设计中考虑型钢与混凝土共同工作,但在重要部位只考虑型钢受力,混凝土做为安全储备。

每跨型钢梁都按实际尺寸进行了放样设计,使施工具有可操作性,确保施工质量可以满足设计要求。构造15所示。支承屋顶的结构均为钢结构构件,包括中央大厅30多m的锥形钢柱和指廊外侧的室外斜向梭形钢柱,由此形成了大量主体混凝土结构与钢结构的转换连接,转换连接处也必须满足建筑造型对结构外的受力分析和节点构造设计,使实际构造满足受力要求,2楼板为例,2内侧混凝土楼板不能直接支承于柱上,通过梁与梁的转换连接支撑于室外钢柱上,伸出的梁由钢梁过渡到型钢梁,再转换成混凝土梁支承混凝土楼板16所示。中央大厅顶层支承屋盖的钢柱下部为混凝土柱,由混凝土柱过渡到钢结构柱的转换节点既要保证结构安全,又要使结构外观连续,使建筑效果不受影响,柱与混凝土柱的转换构造如图17所示,18所示。T3A航站楼平面呈“”字形,950m,750m45m。航站楼的屋顶为网壳 、施工顺序、混凝位制定详细的混凝土施工方案。主要要求包括1)对大体积混凝土采用混凝土60d的后期强度作为混配置混1,1～1.5%;严格控制混凝土的塌落14020mm为减小混凝土的收缩变形,要求施工80%)3航站楼混凝土结构最显著的建筑风格是公共区域竖向和水平结构大面积采用免装饰清水混凝土结构。清水混凝土sstfiihne是以混凝土自然表面作为最终完成面,通过混凝土本身的质感和精心设计浇混凝土工程。这种建筑表现形式能够完整而有效,外观朴素,。,航站楼整体建筑观感的一部分,建筑专业在设计中针对不同的部位对混凝土的建筑外观提出了较为严格的控制标准,如清水混凝土墙模板设计,包括螺栓孔、、模板单元尺寸、模板拼缝位置及拼缝质量应满足设计要求,如图10清水混凝土柱模板设计,圆柱柱顶与梁交接处留置一外口宽度30mm,20mm,深25mm的装饰凹槽,圆柱模板不出现横向拼缝,同时两条竖缝按规定的方向设置,如图

图 图0清水混凝土墙模图718结构,四周外挂玻璃幕墙,屋顶由楼面伸出或周边向外倾斜的变截面钢管柱支承,外形成为一个飞行体。T3B、、玻璃幕墙钢结构等。下面主要介绍T3A航站楼的屋顶网壳、18万m2,为减小温度内力,顶结构的主体与指廊相交处,设置两道伸缩缝,屋面分为主体和东、西指廊三部分,其中指廊部分长412m538m19所示。屋顶采用变厚度双曲面三角锥网壳结构,其中大部分为抽空三角锥Ⅰ型网壳,如图20所示,指廊和主布置,,空间桁架同时撑,支撑在由楼面挑出或周边向外倾斜的柱顶上。支416m的正三角形。另外在航站楼顶主体结构温度单元的长度,在主体结构两个翼部各设置6个沿结构切向的滑动支座这样可以认为屋顶图9屋顶平面 图20抽空三角锥网壳平面

750m538m534m416m屋顶网壳为双曲面形式,通过上弦下弦和边节点的高度放样曲线确定整个屋顶曲面。三条放样曲线分别确定屋顶沿南北对称轴的高度曲线,这三条曲线都是分段连续光滑的圆弧线。对任一沿东西方向的横切面,根据这三条南北向的放样曲线,由三点圆弧可以定出网壳结构的上下弦表面,形成沿南北和东西方向均为变厚度的网壳结构,如图1所示。上下弦高度放样曲线的高差即为网壳沿南北对称轴位置的网壳厚度,厚度从最北端指廊处的m变化到悬挑端根部的75m15m。沿东西横剖面由于、,增加,,而在边桁架15m左右。整个T3A屋顶网23所示。T3B屋顶网壳结构也按照类似原则确定。图 T3A网壳成形方22T3AT3A136根钢管柱支承根据其分布位置钢管柱可分为四部分,各部分的位置和特点如下所述。第一部分位于航站楼南侧22根直立钢管 清水混凝土柱模 图2清水混凝土梁模图3

图 图5型钢混凝土转换 图16混凝土梁与梭形钢管柱连11度及间距由建筑效果确定,梁的阴阳角为小圆弧角,梁5,12混凝土顶板模板设计,规定清水混凝土顶板拼缝基本单元尺寸为1220mm2440mm13,14所示。工程受建筑造型和使用功能的限制,结构布置存在一些对结构不利部位需要逐一解决较为突出的很多混凝土柱或钢柱落在了梁上,形成转换梁,转换梁高度和外观形状还要满足建筑在抗震规范中对于转换结构构件的加强要求从计算到构造措施都有明确的规定,工程为乙类建筑,抗震设防烈度为8度,对于托柱梁之类的重要转换构件考虑梁的变形、配筋和建筑限制,采用了型钢混凝土结构作为转换梁,既满足结构受力要求,也满足清水混凝土的建筑要求,而且施工可行。对每处型钢混凝土转换梁都进行了仔细的分析计算,并在此基础上进行了优化。设计中考虑型钢与混凝土共同工作,但在重要部位只考虑型钢受力,混凝土做为安全储备。对23T3A柱,210号钢管柱为锥形柱外20根钢管柱L1层00m标高最小直径位于与屋顶网架连接处L1处,最小直径位于与屋顶网架连接处211号柱545m梭形柱在L2层处通过钢拉杆与主体混凝土结构拉结。、西二侧外边,52根向外倾斜。梭形钢管柱的最大直径位于L2层处,最小直径位于与屋顶网架连接处,L1层,在L2层处通过钢拉杆与主体混凝土结构拉结。第三部分位于主体结构内部,40根直立锥形柱钢管柱,,最大直径位于锚固层,最小直径位于与屋顶网架的连接处。,42根直立锥形柱。钢管柱锚固在L1层在L2层和L3层通过单向型钢混

L3层,最小直径位于屋顶网架处。其中L3层至锚固层L1层为等截面钢管柱。24是支承结构的典型剖面和钢管柱的两种类800～1450mm之间变化,层或锚固层柱直径在1206～2895mm之间变化,直径在1100～3066mm柱子悬臂段高度在进行结构分析的模型为三维整体模型,模型模拟了组成T3A航站楼的主要结构,1屋顶网壳结构,整体模型使用空间杆单元和空间梁单元,使用空间梁单元和板单元模拟了混凝土结构的每根柱主体结构联系的拉杆或拉梁。整个结构模型共有22553个节点,78024个单元。网架与支撑屋顶的钢管柱铰接。为释放温度内力,在每个翼部设置六个可沿屋顶切向滑动的支座,12个切向滑动铰,对于内部较短钢管柱,为减小地震内力,4个两相滑动支座。这样136根梭形钢管柱下端刚接,上端与网架铰接,结构体系接近排架模型。、温度荷载、地震作用等,基本荷载按照100年一遇考虑。风洞试验由同济大学完成,并由其提供等效静力风荷载供设计采用。根据风洞试验报告,30风向角12个方向的风荷载进行设计。由于工程体量巨大,屋盖结构的外型复杂,载作用下,、跃迁、悬浮、沉积等过程,雪荷载的分布规律比较复杂,现行的荷载规范很难确定屋盖表面的雪压分布,因此有必要分析风荷载对雪颗粒的漂移作用影响,以准确确定屋盖表面了全尺度数值模拟,FLUENT上分析了主24T3A每跨型钢梁都按实际尺寸进行了放样设计,使施工具有可操作性,确保施工质量可以满足设计要求。构造15所示。支承屋顶的结构均为钢结构构件,包括中央大30多m的锥形钢柱和指廊外侧的室外斜向梭形钢柱,由此形成了大量主体混凝土结构与钢结构的转换连接,转换连接处也必须满足建筑造型对结2内侧混凝土楼板不能直钢柱上,从钢柱伸出的梁由钢梁过渡到型钢梁,再转16所示。中央大厅顶层支承屋盖的钢柱下部为混凝土17所示,钢柱与混凝土梁连接节点如图18所示。T3A航站楼平面呈“人”字形,南北向长950m,东计中,,中屋面积雪不均匀分布系数μ12种情况,具体分布系数由同济大学根据FLUENT的分析结果提供。为确保温度荷载下结构安全,温度荷载考虑仅单、整体结构温差和施工温差三种独立的温度荷载。验算构件承载力极限状态时,非地震组合和小震4种类型。由于屋顶边界条件的不同温度内力对结构的影响也有很大差异,特别是对大面积和大体量的结构。虽然T3A航站楼屋顶面积近18m2但温度内力并不是屋顶网壳结构设计的控制因素这主要是因为支承屋顶网壳的钢管柱的侧向刚度相对较小不能完全约束屋顶网壳的变形释放了大部分温度内力,支座也可以释放部分温度内力。对于超长结构,由于地面各点到震源距离的不同,接收到的地震波必然存在时间滞后相位差,即行波及扭转反应增大,其对结构的作用可能会与单点输入200m,桥600m。基于以上考虑,对工程采用时程分析方法进行多点地震波输入分析,用于验证整体结构设计的安全性。为减少温度内力,将主体混凝土结构分割为若干块,支承同一屋顶的钢管柱就落在不同块体的混凝土结构单元上。根据建筑抗震设计规范,在罕遇地震作用下,结构允许出现较大的非弹性变形,但应避免倒塌。通过非线性地震反应分析,了解支撑屋顶钢管柱屈服后的弹塑性行为,评价支撑屋顶钢管柱在罕遇地震作用下的抗震性能,从而判定该结构在大震作用下是否满足不倒塌的抗震设计目标。部分分析结果如图25,26所示。分析结果表明工程满足“大震不倒”的设防目标。航站楼作为重要的公共建筑,建筑细部要求较高

25T3A26T3A工程从屋顶下来的机电和雨水管全部从钢管柱中穿过,这样作为网壳支座的柱顶必须特殊处理,的焊接球支座不能满足建筑要求,设计中采用了两类2铸钢节点支座,27,28所示。这两类支座不但满足了建筑形式要求也与铰接计算模型一致。525m2728 图718结构,四周外挂玻璃幕墙,屋顶由楼面伸出或周边向外倾斜的变截面钢管柱支承,外形成为一个飞行体。T3BA钢结构主要包括屋顶网壳结构、屋顶支撑钢管柱、玻璃TA。顶结构的主体与指廊相交处,设置两道伸缩缝,将整个屋面分为主体和东、西指廊三部分,其中指廊部分长412m538m19所示。屋顶采用变厚度双曲面三角锥网壳结构,其中大部分为抽空三角锥Ⅰ型网壳,如图20所示,指廊和主体布置,在屋顶网壳的边界设置空间桁架,空间桁架同时也撑,支撑在由楼面挑出或周边向外倾斜的柱顶上。支撑柱的柱网为边长416m的正三角形。另外在航站楼m顶主体结构温度单元的长度,在主体结构两个翼部各设置6个沿结构切向的滑动支座,这样可以认为屋顶图9屋顶平面 图20抽空三角锥网壳平面

750m538m534m屋顶网壳为双曲面形式,下弦和边节点的高度放样曲线确定整个屋顶曲面。三条放样曲线分别确定屋顶沿南北对称轴的高度曲线,这三条曲线都是分段连续光滑的圆弧线。对任一沿东西方向的横切面,根据这三条南北向的放样曲线,,为变厚度的网壳结构,如图1所示。上下弦高度放样曲线的高差即为网壳沿南北对称轴位置的网壳厚度,m上、下弦圆弧曲率不同,网壳厚度从对称轴位置向边部增加,在边桁架内边缘网壳达到最大厚度,而在边桁架23所示。T3B屋顶网壳结构也按照类似图 T3A网壳成形方22T3A钢管柱可分为四部分,第一部分位于航站楼南侧22体混凝土结构拉接节点大样如图29所示。对这一重要节点进行了详细的有限元分析,图30是应力云图。29图30杆件用钢量为7939t节点用钢量为1374t 首都机场T3航站楼规模宏大,建筑布置复杂,结构设计带来多项技术难题。通过该项目的设计工作有以下几点体会。采用桩底和桩侧后压浆技术可以有效提高单桩承载力桩径越小承载力提高越多经济效益越好。要求的结构体系,将竖向交通形成的“混凝土筒”成小框架能避免应力集中,使整体结构受力均匀。

对于航站楼规模宏大、下部混凝土分块和上部屋顶结构分块不对应的复杂结构体系,采用多点输入分析地震作用是必要的,分析结果揭示的地震内力分布规律对结构设计起到了指导作用。对于平面面积巨大的航站楼,提出了多种形式的结构缝较好地解决了结构分块问题。通过采取各种设计构造措施和控制混凝土的施工工艺控制了混凝土收缩和温度变形引起的裂缝。、、、板的模板设计要求取得了较好的建筑效果。、、,程中多处用到了型钢混凝土结构,、钢柱与混凝土柱的转换、各种类型的钢柱与混凝土梁的连接等、。航站楼屋顶结构采用网壳结构,便于加工制、,且用钢量低,经济指标好,设计的新型节点形式满足受力和建筑形式要求。采用的梭形和锥形钢管柱满足结构受力要求美观大方,但加工制作相对等截面钢柱困难。 []北京迈达斯公司.MADIS理论手册M.2004.]doc4]北京市地震局.北京首都机场T3航站楼安全评估报告R[5]同济大学.北京首都机场T3航站楼和交通中心风荷载和雪荷载研究报告[R].2004.[6]中国建筑科学研究院.北京首都机场T3航站楼多点多维地震分析报告[R].2005.7]美国联邦紧急事务管理署(FEMA).建筑抗震修复预标准及其说明S].2创造转变传力途径的条件,如用双向相交梁代替单向大梁用转换刚架代替转换大梁。楼板宜按双向设计,当一个方向失效,另一个到梁的作用。楼板的配筋构造应连续不断,接头采用焊接,与支座应有良好的锚固,当楼板混凝土断裂,板内配筋应起到悬挂的作用。、剪压比)。保证结构总体稳定及局部稳定。

5与顶部钢筋对排连接后弯折成型,并向跨内延伸……没有根据的。基础梁的刚度常比其支托的柱大很多,所以梁端常按铰接计算,座底部仅配置构造钢筋,有必要要求“底部与顶部钢筋成对设置重点是作者

图4图集04G101329地震设防高烈度区有防爆要求的高层建筑不应采用装配式结构。

所加,更无必要将上下筋焊接。该本标准图对于厚板筏基的端部做法,,要求底部与顶部纵筋弯钩交错等等也是没有必要的。 []FINTELM.Ducleshearwallsnearhquakeressan ananswerorsescressance[J]AI,23T3A柱,除21020根钢管柱L1层0.0m标高L1211号柱锚固在L0层5.45m标高处L1层,梭形52根径位于L2层处,最小直径位于与屋顶网架连接处,锚L1层,在L2层处通过钢拉杆与主体混凝土结构拉结。形柱钢管柱,锚固于所处位置的最高混凝土楼层处,这第四部分位于指廊内侧,有42根直立锥形柱。钢管柱锚固在L1层,在L2层和L3层通过单向型钢混

L1层为等截面钢管柱。图24是支承结构的典型剖面和钢管柱的两种类型。钢管柱柱头直径在800～1450mm之间变化,拉结直径在1100～3066mm柱子悬臂段高度在8429～33262mm组成T3A航站楼的主要结构,包括以下三部分1屋顶了屋顶网架的每根杆件下部钢筋混凝土结构,使用空间梁单元和板单元模拟了混凝土结构的每根柱子、每个梁以及楼板屋顶支撑钢柱以及其与混凝土主体结构联系的拉杆或拉梁。整个结构模型共有22553个节点,78024个单元。网架与支撑屋顶的钢管柱铰接。为释放温度内力,在每个翼部设置六个可沿屋顶切向滑动的支座,12钢管柱下端刚接,上端与网架铰接,结构体系接近排架100年一遇考虑。风洞试验由同济大学完成,并由其提供等效静力风荷载供设计采用。根据风洞试验报告,每30°设一风向角,按照12个方向的风荷载进行设计。由于工程体量巨大,屋盖结构的外型复杂,载作用下,屋盖表面的雪颗粒经过蠕动、跃迁、悬浮、沉积等过程,雪荷载的分布规律比较复杂,现行的荷载规范很难确定屋盖表面的雪压分布,因此有必要分析风荷载对雪颗粒的漂移作用影响,以准确确定屋盖表面D了全尺度数值模拟,在软件平台FLUENT上分析了主要风24T3A计中,雪荷载考虑均匀分布和不均匀分布两种情况,其μ12布系数由同济大学根据FLUENT的分析结果提供。为确保温度荷载下结构安全,温度荷载考虑仅单验算构件承载力极限状态时,非地震组合和小震地震组合共计4种类型。由于屋顶边界条件的不同温度内力对结构的影响也有很大差异特别是对大面积和大体量的结构。虽然T3A18m2但温度内力并不是屋顶网壳结构设计的控制因素这主要是因为支承屋顶网壳的钢管柱的侧向刚度相对较小不能完全约束屋顶网壳的变形释放了大部分温度内力,对于超长结构,由于地面各点到震源距离的不同,接收到的地震波必然存在时间滞后相位