新時(shí)代機(jī)場(chǎng)空管塔臺(tái)的基本形態(tài)以榆林榆陽(yáng)機(jī)場(chǎng)空管塔臺(tái)設(shè)計(jì)為例

張少軍

塔臺(tái)是空港建筑群里必備的一個(gè)重要建筑物，作用是觀察和控制飛機(jī)起降的建筑。本文就塔臺(tái)在平面設(shè)計(jì)的基本尺度、豎向設(shè)計(jì)、建筑消防、抗震抗風(fēng)、使用功能、美觀要求、工程造價(jià)等一系列約束條件下，其整體設(shè)計(jì)中有何基本規(guī)律、基本模式和基本形態(tài)，在總結(jié)已有塔臺(tái)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)的基礎(chǔ)上更加提高和完善塔臺(tái)建筑設(shè)計(jì)。

一、工程概況

榆林榆陽(yáng)機(jī)場(chǎng)二期擴(kuò)建工程按2030 年旅客吞吐量600 萬(wàn)人次、飛行區(qū)按4D 標(biāo)準(zhǔn)規(guī)劃建設(shè)。新建塔臺(tái)總高度86.2m，塔臺(tái)管制室設(shè)在塔臺(tái)頂層，共設(shè)置8 個(gè)席位（管制5 個(gè)、飛行服務(wù)2 個(gè)、情報(bào)1 個(gè)）。

機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)是空港建筑群里必備的一個(gè)重要建筑物，承載著機(jī)場(chǎng)中的航空運(yùn)輸管制設(shè)施，是觀察和控制飛機(jī)起降的建筑。榆陽(yáng)機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)是機(jī)場(chǎng)二期擴(kuò)建工程的標(biāo)志性建筑，位于T2 航站樓東南側(cè)，與航管樓毗鄰合建，根據(jù)規(guī)范《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》GB50016-2014（2018版）、《電信專用房屋規(guī)范》YD/T5003-2005，本工程應(yīng)為一類(lèi)電信專用房屋建筑物。塔臺(tái)控制高度86.2m，總建筑面積1130.65m2，是目前全國(guó)支線機(jī)場(chǎng)中較高的空管塔臺(tái)。塔臺(tái)地下一層，地上十九層，地下室為消防蓄水池、消防（生活）泵房、風(fēng)機(jī)房，地上一至十四層為核心結(jié)構(gòu)筒體（其中二層設(shè)與航管樓的交通連廊），十五層為管制員休息層，十六層為氣瓶、設(shè)備層，十七層為夜間值班、站坪指揮層，十八層為設(shè)備外廊檢修環(huán)層，十九層為塔臺(tái)管制（指揮明室）層。頂層為鋼結(jié)構(gòu)，屋頂安裝通訊天線。兩部電梯均為消防電梯，直達(dá)十八層。塔臺(tái)除頂層為鋼結(jié)構(gòu)外，整體設(shè)計(jì)為圓形鋼筋混凝土筒體結(jié)構(gòu)，上部逐漸展開(kāi)，造型酷似一束光束或陜北傳統(tǒng)的大嗩吶。

塔臺(tái)是空港有序運(yùn)行、控制飛機(jī)起降的大腦。塔臺(tái)的這種特殊性和重要性決定了空管人員得隨時(shí)堅(jiān)守崗位，因此除了要給工作人員提供良好的工作環(huán)境外，對(duì)于人員和精密設(shè)備的安全性都有著極其嚴(yán)格的要求。盡管如此，塔臺(tái)設(shè)計(jì)有其復(fù)雜性，但也不是沒(méi)有其固有規(guī)律，只要我們認(rèn)真總結(jié)已有塔臺(tái)的國(guó)內(nèi)外設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，用好成熟的技術(shù)，積極探索創(chuàng)新性技術(shù)，妥善解決塔臺(tái)消防系統(tǒng)設(shè)計(jì)，就一定能設(shè)計(jì)技術(shù)先進(jìn)、安全可靠的塔臺(tái)建筑。

二、塔臺(tái)平面的基本形態(tài)

塔臺(tái)建筑平面主要有方形、多邊形、圓形等形式，通過(guò)調(diào)研及收集同類(lèi)塔臺(tái)設(shè)計(jì)資料我們發(fā)現(xiàn)，早期的塔臺(tái)有不少平面形式是方形或多邊形，這種塔臺(tái)多為與其他建筑合建；但近期建成或在建的塔臺(tái)無(wú)不外乎圓形或近似圓形的，多數(shù)為獨(dú)立塔臺(tái)，究其原因我們認(rèn)為是塔臺(tái)這種平面尺度緊湊而高聳的特殊建筑物，圓形結(jié)構(gòu)平面在各個(gè)方向力學(xué)性能相同，利于抵抗難于預(yù)料的各種復(fù)雜的自然災(zāi)害，如地震、風(fēng)力等，另一原因就是現(xiàn)代材料與施工技術(shù)使得圓形塔臺(tái)的實(shí)施沒(méi)有任何困難。以下就以圓形塔臺(tái)這種典型的常用平面分析說(shuō)明塔臺(tái)設(shè)計(jì)。塔臺(tái)的使用功能一般集中在頂部幾層，平面從上到下通常分為塔臺(tái)管制層、設(shè)備層、塔臺(tái)值班和站坪指揮層及塔臺(tái)休息層等。塔臺(tái)的下部一般為交通核心筒和設(shè)備，有時(shí)也在低層入口附近層部分設(shè)擴(kuò)大的門(mén)廳，增加一些值班講評(píng)室、設(shè)備間等。

更緊湊的豎向交通核布置直接影響到造型設(shè)計(jì)、建筑規(guī)模及工程造價(jià)，對(duì)于不同規(guī)模和高度的塔臺(tái)，采用一臺(tái)或兩臺(tái)電梯，由于頂層管制室需要360 度的無(wú)遮擋視野和整層空間，電梯無(wú)法上至頂層，但通過(guò)更深入的細(xì)化設(shè)計(jì)，電梯可上至設(shè)備和檢修環(huán)層，只是本層層高不得低于4.2m 以滿足無(wú)機(jī)房電梯的頂層最小高度，因此電梯在到達(dá)倒數(shù)第二層后，如何在緊湊的空間里通過(guò)不同的疏散樓梯到達(dá)頂層，又需滿足防火規(guī)范的要求，是設(shè)計(jì)中需解決的關(guān)鍵問(wèn)題。塔臺(tái)一般設(shè)置一層地下室，既兼顧了結(jié)構(gòu)對(duì)基礎(chǔ)埋深的要求，也解決了消防蓄水池、消防（生活）泵房、風(fēng)機(jī)房的使用要求。按照《建筑設(shè)計(jì)防火規(guī)范》（2018 年版）（GB50016-2014),要求在塔臺(tái)合適的高度位置利用微小空間設(shè)置火災(zāi)前期要求的高位水箱，通過(guò)與專家探討一致認(rèn)為可以不設(shè)火災(zāi)前期10min 要求的高位水箱，仍用地下消防泵房?jī)?nèi)設(shè)氣壓罐補(bǔ)水解決，因?yàn)橛秒姷?/p>

級(jí)高可以保證。

三、塔臺(tái)豎向的基本形態(tài)和結(jié)構(gòu)安全

機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)在空港建筑群里是最高的建筑，一般占有控制性地位，其造型應(yīng)與其他空港建筑既相互協(xié)調(diào)又有鮮明的特色和地標(biāo)性。塔臺(tái)的位置及高度依據(jù)《機(jī)場(chǎng)擬建塔臺(tái)位置和高度論證分析報(bào)告》確定，塔臺(tái)空管人員觀測(cè)到進(jìn)近管制的所有飛機(jī)，即飛向或飛離機(jī)場(chǎng)大約10 公里范圍的飛機(jī);保證塔臺(tái)空管人員能看清跑道、平滑道及停機(jī)坪任何位置的飛機(jī)也能看到距塔臺(tái)最近的飛機(jī)機(jī)尾（有時(shí)飛機(jī)滑行臨近航站樓被部分遮擋），又要保證管制人員視線與道面的豎向夾角應(yīng)不小于0.8 度；豎向高度直接影響著塔臺(tái)造型的設(shè)計(jì)。

豎向設(shè)計(jì)層高，頂層塔臺(tái)管制室一般層高4.8m 以上，凈高一般需不低于4.0m;次一層設(shè)備外廊檢修環(huán)層一般3.0m 左右，本工程設(shè)計(jì)為4.2m 層高，以保證設(shè)備安裝的基本空間并保證了2 部電梯直達(dá)18 層;以下各層高度4.5m 左右，結(jié)合主體高度及使用要求基本均勻設(shè)置層高，使結(jié)構(gòu)剛度大體相近。

榆林榆陽(yáng)機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)相對(duì)控制高度86.20m(含天線及屋頂設(shè)備）；塔臺(tái)觀測(cè)高度（設(shè)定±0.00 的絕對(duì)標(biāo)高為1180.00、管制員坐視高度77.70m（1157.70）；建筑總凈高度84.40m(不含天線及屋頂設(shè)備）。

塔臺(tái)的外觀形態(tài)，外觀大體有上下大中間小的“啞鈴型”，如大興機(jī)場(chǎng)東、西塔臺(tái)，咸陽(yáng)機(jī)場(chǎng)T3 塔臺(tái)等；上大下核心直筒的“喇叭型”，如石家莊機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)、重慶江北機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)、深圳機(jī)場(chǎng)T3 塔臺(tái)、榆林榆陽(yáng)機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)等。至于強(qiáng)調(diào)地方個(gè)性特色的少數(shù)塔臺(tái)，如：鄭州新鄭機(jī)場(chǎng)象征地方文化“斛”的塔臺(tái)和武漢天河機(jī)場(chǎng)象征“天鵝”的塔臺(tái)，更彰顯了地方文化，在條件允許情況下可以借鑒。

塔臺(tái)結(jié)構(gòu)安全，抗震設(shè)防烈度：6 度；建筑結(jié)構(gòu)安全等級(jí)：一級(jí)。

建筑物抗震設(shè)防類(lèi)別：高于重點(diǎn)設(shè)防；高于重點(diǎn)設(shè)防的抗震措施：地震力計(jì)算：按7 度計(jì)算；抗震措施按高于7 度設(shè)計(jì);塔臺(tái)風(fēng)荷載計(jì)算時(shí)按風(fēng)洞試驗(yàn)結(jié)論相關(guān)參數(shù)進(jìn)行計(jì)算；抗震設(shè)防烈度較高和更高大的塔臺(tái)（高度超過(guò)100m）還需要進(jìn)行地震安全性評(píng)價(jià)、結(jié)構(gòu)地震破壞試驗(yàn)、采用彈塑性靜力或彈塑性動(dòng)力分析方法補(bǔ)充計(jì)算等。

下面就筆者通過(guò)調(diào)研及收集到的圓形同類(lèi)塔臺(tái)平面設(shè)計(jì)、豎向設(shè)計(jì)、外觀形態(tài)比較表，見(jiàn)圖1。

四、結(jié)語(yǔ)與建議

空管塔臺(tái)可靠的技術(shù)設(shè)計(jì)是機(jī)場(chǎng)安全運(yùn)行的重要保證,通過(guò)對(duì)圓形同類(lèi)塔臺(tái)平面設(shè)計(jì)、豎向設(shè)計(jì)、外觀形態(tài)的比較，得出塔臺(tái)的基本形態(tài)，即：長(zhǎng)細(xì)比大，一般大于6；結(jié)構(gòu)核心筒體直徑為10m 左右；高度從幾十米至超過(guò)100m（天河機(jī)場(chǎng)塔臺(tái)115m）；頂層管制室需要360 度的無(wú)遮擋視野和整層空間，電梯無(wú)法上至頂層，面積大于100m2；設(shè)備和檢修環(huán)層在管制室的下一層，兩部電梯全設(shè)計(jì)為消防電梯，其中一部供消防員使用、一部供工作人員疏散，本層層高不得低于4.2m；一部防煙樓梯只上至設(shè)備和檢修環(huán)層；管制室下至設(shè)備和檢修環(huán)層時(shí)只能通過(guò)一部?jī)魧挷恍∮?.9m直跑樓梯到達(dá)樓電梯共用前室；設(shè)備和檢修環(huán)層下一般有3 至5 層的使用功能樓層，地面以上1 至3 層也可安排部分使用功能房間，其余為豎向交通核；地下一般設(shè)計(jì)一層作為消防蓄水池和設(shè)備用房。塔臺(tái)類(lèi)建筑作為一種專業(yè)性很強(qiáng)的建筑，無(wú)論是民航空管專業(yè)還是民用建筑專行業(yè)都沒(méi)有專門(mén)的設(shè)計(jì)規(guī)范，仍處于探索階段。希望本文對(duì)今后的塔臺(tái)設(shè)計(jì)有借鑒的意義，也望盡早推出與塔臺(tái)相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)和技術(shù)要求，以指導(dǎo)完善塔臺(tái)的設(shè)計(jì)，實(shí)踐例證已成千上萬(wàn)，總結(jié)、梳理并不難，出臺(tái)一個(gè)專業(yè)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)或規(guī)范是相關(guān)設(shè)計(jì)人員所期盼的。

圖1 國(guó)內(nèi)同類(lèi)塔臺(tái)平面、豎向、外觀設(shè)計(jì)比較