某通航機場機庫大廳結構方案選型分析

鄭帥群　馬若辰

(中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司，北京　100120)

0　引言

近年來通用航空產(chǎn)業(yè)以其機動靈活、快速高效的特點，成為民用航空市場的重要組成部分，其建設發(fā)展勢頭也非常迅猛。通用航空機場不僅承擔的任務多樣復雜，其項目投資與傳統(tǒng)民航相比也要少很多。因此無論是通航機場的航站區(qū)工程還是飛行區(qū)工程均需用較少的投資以滿足復雜的使用功能，這就要求設計人員在條件嚴格的情況下完成復雜的任務。本文基于某一實際工程，對通航機場航站樓大跨度部分鋼結構構件的布置形式進行分析，比較其對航站樓結構設計經(jīng)濟性和實用性的影響。

1　工程概況

本工程為河北某地通用航空機場航管航站綜合樓(以下簡稱綜合樓)。擬建場地地貌單一，地質(zhì)環(huán)境穩(wěn)定，場地類別為Ⅲ類，抗震設防烈度為6度，抗震設防分組為第三組。綜合樓主體為鋼筋混凝土框架結構，主要柱距為8.1 m，局部柱子抽空，形成16.2 m×18.2 m和16.2 m×24.3 m大跨度空間。地上主體2層，層高4.2 m，大跨度部分兩層通高。綜合樓1層用于安檢候機，2層用于空管指揮控制，16.2 m×18.2 m大跨度空間為通高候機大廳，16.2 m×24.3 m大跨度空間為機庫大廳，用于停放并展示飛機，屋蓋采用現(xiàn)澆鋼筋混凝土板—鋼梁結構形式，機庫部分建筑平面圖如圖1所示。

本工程綜合樓抗震設防烈度較低，場地情況簡單，但由于飛機本身高度較高，還需預留一定檢修高度，因此展廳部分的凈高要求較大。同時業(yè)主要求盡量控制造價，這就需要設計者盡量減小結構高度，滿足使用要求的同時盡可能地降低造價。

本文分析過程考慮了鋼梁的布置形式、鋼梁間距對鋼梁用鋼量、周圍連接混凝土構件工程量、現(xiàn)澆鋼筋混凝土板鋼筋用量和結構高度的影響，同時也考慮了建筑找坡和結構找坡對分析結果的影響。

2　方案比較

本工程綜合樓在③軸有一提升式機庫大門，因此筆者在本工程的設計過程中，首先在③軸布置1根鋼梁，機庫大門直接或間接地連接在這根鋼梁上。

2.1　結構布置方案

本文分別分析了2.7 m,4.05 m兩種梁間距和縱向布置鋼梁、橫向布置鋼梁、縱橫雙向布置鋼梁三種梁布置方式共6個方案的用鋼量及工程量，同時還考慮了建筑找坡和結構找坡對結果的影響。6個方案的結構布置簡圖如圖2所示，屋面找坡采用結構找坡，找坡時平行找坡方向布置的主梁采用變截面，垂直找坡方向布置的主梁截面不變，結構找坡坡度為3%。

方案一采用沿長跨方向單向布置主梁的方式，梁間距4.05 m，共4根主梁；方案二與方案一的梁布置形式相同，梁間距2.7 m，共6根主梁；方案三沿長跨方向布置2根主梁，沿短跨方向布置次梁，次梁間距4.05 m，共2根主梁，10根次梁；方案四與方案三的梁布置形式相同，次梁間距2.7 m，共2根主梁，16根次梁；方案五在大門頂沿長跨方向布置1根主梁，沿短跨方向布置次梁，次梁間距4.05 m，共1根主梁，5根次梁；方案六與方案五的梁布置形式相同，次梁間距2.7 m，共1根主梁，8根次梁。各方案參數(shù)如表1所示。

表1　各方案主要參數(shù)　m

2.2　分析結果

本文根據(jù)現(xiàn)行國家規(guī)范《建筑結構荷載規(guī)范》[1]確定恒、活荷載數(shù)值，在相同的附加恒荷載和活荷載作用下計算得到鋼構件的應力比，控制所有梁的應力比在0.79～0.81之間，并滿足現(xiàn)行國家規(guī)范《鋼結構設計規(guī)范》[2]中對鋼結構整體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定的相關規(guī)定，計算得到板鋼筋用量、鋼梁用鋼量及混凝土工程量如表2所示。

從表2計算結果可以看到，結構找坡時，由于鋼梁變截面，用鋼量小于建筑找坡時的用鋼量。建筑找坡時，方案三～方案五的用鋼量接近，為6個方案中最低；結構找坡時，方案三的用鋼量最低，方案一、四與方案三接近，方案五比方案一、四略高。板鋼筋用量受板跨度影響較大，跨度越大鋼筋用量越少，但梁布置形式的改變對板鋼筋用量影響較小。假定HRB400級鋼筋單價為a元/kg，Q345B鋼材單價為1.5a元/kg，則各方案鋼材總價如表3所示。從表3可以看到，方案三～方案五的經(jīng)濟性最好，方案五鋼材總價略高，但考慮到方案五的混凝土工程量最小，與方案三、四的總造價差異會更小。結構找坡時，由于次梁截面保持不變，方案五在鋼材總價方面與方案三、四的差異會比建筑找坡時更加明顯。

表2　各方案工程量及用鋼量

表3　各方案經(jīng)濟性指標

根據(jù)表2中給出的結構高度計算結果并結合各方案的經(jīng)濟性指標可以看到，方案三、四的經(jīng)濟性較好，但結構高度過高，難以滿足使用要求；方案一、二、五、六的結構高度較小，但方案一、二、六的經(jīng)濟性較差，綜合效益較差。方案五的室內(nèi)結構高度較小，能夠比較容易地滿足使用要求，經(jīng)濟性也較好。同時由于大門頂鋼梁較高，可以直接將機庫大門安裝在鋼梁上，而方案三、四中大門頂鋼梁均較矮，需另外設置構造措施安裝機庫大門，因此方案五與方案三、四的實際經(jīng)濟性差距會變小。

圖3給出了板鋼筋用量與梁跨，即單向板板長的關系，可以看到在板跨相同的情況下，板長增大，板鋼筋用量有小幅度增加。圖4給出了鋼梁用鋼量與梁間距的關系，梁用鋼量會隨著梁間距的增大而降低，但降低的趨勢會隨著梁間距的增大而逐漸減小，最終趨于平緩。

3　結論與建議

本文基于實際工程項目，采用有限元計算軟件建立結構計算模型，對通用航空機場航管航站綜合樓大跨度空間鋼結構布置形式的經(jīng)濟性和實用性進行分析，得到主要結論如下：

1)當按照方案一、二的形式，單向布置鋼梁時，鋼梁的用鋼量最??；當按照方案三、四的形式，布置多根主次梁時，鋼梁的用鋼量最多。

3)梁間距較小時，板鋼筋用量較小，但鋼梁用鋼量較高；梁間距較大時，鋼梁用鋼量較低，但板鋼筋用量較高。存在一個最優(yōu)梁間距，使結構的總用鋼量最小。

4)對于本文所述的實際工程，僅在機庫大門頂布置單根鋼主梁，在垂直主梁方向布置次梁，次梁間距4.05 m的方案經(jīng)濟性較好，結構高度也比較低，綜合效益最好。

參考文獻：