機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計咨詢

【摘要】討論了航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)咨詢的四個方面：基礎(chǔ)選型、荷載取值、結(jié)構(gòu)設(shè)計和結(jié)構(gòu)計算與施工圖的合規(guī)性判斷。在基礎(chǔ)選型方面，采用多方案比選的咨詢方法，找到最適合的基礎(chǔ)型式。荷載取值方面，對于航站樓承受的外部和內(nèi)部荷載進(jìn)行了分析和計算，確保了航站樓的安全和可持續(xù)性。在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，根據(jù)航站樓的規(guī)模、功能和預(yù)算等因素，提出了合理化建議。最后，通過結(jié)構(gòu)計算與施工圖的合規(guī)性判斷，確保結(jié)構(gòu)設(shè)計的符合標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，從而保證了航站樓的質(zhì)量和安全。

【關(guān)鍵詞】結(jié)構(gòu)設(shè)計咨詢； 航站樓； 基礎(chǔ)選型； 荷載取值； 合規(guī)性

【中圖分類號】TU318.2A

0 引言

機(jī)場航站樓作為一個重要的交通樞紐，其建設(shè)和運(yùn)營對于城市的經(jīng)濟(jì)、社會和文化發(fā)展都具有重要的意義。航站樓不僅是進(jìn)出港旅客的主要場所，還是航空公司、機(jī)場管理部門等各方面的重要工作區(qū)域。一座好的航站樓設(shè)計不僅可以提升機(jī)場形象，還能提高旅客的體驗感，提高機(jī)場的運(yùn)營效率。航站樓的設(shè)計需要考慮多方面的因素，如結(jié)構(gòu)、環(huán)境、功能等，為了確保航站樓的安全和高效運(yùn)作，需要進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)咨詢，以確保航站樓的結(jié)構(gòu)設(shè)計符合國家標(biāo)準(zhǔn)和最佳效果。本文將討論機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計技術(shù)咨詢的主要內(nèi)容。

結(jié)構(gòu)設(shè)計是指對航站樓的整體結(jié)構(gòu)進(jìn)行規(guī)劃和設(shè)計，確保航站樓能夠承受外部荷載和內(nèi)部負(fù)荷，例如人員和設(shè)備的重量，以確保安全和可持續(xù)性。咨詢工程師將根據(jù)航站樓的規(guī)模、功能和預(yù)算等因素來對結(jié)構(gòu)設(shè)計提出合理化建議。

1 基礎(chǔ)選型

航站樓基礎(chǔ)選型需要綜合考慮所在區(qū)域地質(zhì)情況、水文條件、航站樓結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)、荷載、鄰近建筑基礎(chǔ)類型的選取及施工條件限制等因素。（1）地基類型：地基類型包括淺基礎(chǔ)、復(fù)合地基、深基礎(chǔ)。（2）基礎(chǔ)形式：基礎(chǔ)形式包括獨(dú)立基礎(chǔ)、條形基礎(chǔ)、筏板基礎(chǔ)和樁基礎(chǔ)等。（3）基礎(chǔ)選型咨詢：選擇哪種形式需要根據(jù)地基的情況以及航站樓結(jié)構(gòu)的特點(diǎn)來確定，具體流程詳見圖1。

2 荷載（作用） 取值

2.1 樓、屋面恒、活載標(biāo)準(zhǔn)值

航站樓作為一種特殊的建筑類型，與普通民用建筑在恒荷載和活荷載方面有一些不同之處。比如：航站樓樓面的建筑面層一般較厚，通常具有大跨度和高度，其恒荷載通常比普通民用建筑更大；航站樓的活荷載通常比普通民用建筑更大和更復(fù)雜，這是因為航站樓需要承載巨大的人流量和行李、貨物等，同時還要考慮車輛、設(shè)備和貨物的運(yùn)輸和移動。這些需要結(jié)構(gòu)工程師在設(shè)計和施工過程中進(jìn)行特殊考慮，咨詢工程師加以復(fù)核，以確保航站樓的安全、實用和高效。

2.2 風(fēng)荷載

通常航站樓工程體量大、體型復(fù)雜，屋蓋跨度大，為風(fēng)敏感建筑，無法直接利用規(guī)范方法獲得設(shè)計需要的風(fēng)荷載參數(shù)（如體形系數(shù)、風(fēng)振系數(shù)等），也無法借鑒類似結(jié)構(gòu)的研究成果評價其風(fēng)荷載特性。GB 55001-2021《工程結(jié)構(gòu)通用規(guī)范》［1］中4.6.8條規(guī)定：工程結(jié)構(gòu)的風(fēng)荷載非常復(fù)雜，列舉了應(yīng)當(dāng)進(jìn)行風(fēng)洞試驗的三種情況。航站樓屬于第一條規(guī)定，體型復(fù)雜。這類建筑物或構(gòu)筑物的表面風(fēng)壓很難根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定進(jìn)行計算，一般應(yīng)通過風(fēng)洞試驗確定其風(fēng)荷載。

2.3 地震作用

首先根據(jù)GB 50011-2010《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》 ［2］、GB 18360-2015《中國地震烈度區(qū)劃圖》 ［3］的規(guī)定，查詢航站樓工程所在地區(qū)的建筑場地地震抗震設(shè)防烈度、設(shè)計地震分組、設(shè)計基本地震加速度值；其次航站樓通常為重大工程，根據(jù)《中華人民共和國防震減災(zāi)法》［4］第三十五條規(guī)定：重大建設(shè)工程和可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害的建設(shè)工程， 應(yīng)當(dāng)按照國務(wù)院有關(guān)規(guī)定進(jìn)行地震安全性評價，并按照經(jīng)審定的地震安全性評價報告所確定的抗震設(shè)防要求進(jìn)行抗震設(shè)防。最后將地震安全性評價報告與抗震規(guī)范中的地震參數(shù)對比，一般取兩者包絡(luò)設(shè)計。表1給出某航站樓工程所在地區(qū)的建筑場地地震抗震設(shè)防烈度6度的地震安全性評價報告與規(guī)范地震參數(shù)對比。

2.4 溫度作用

航站樓平面尺度大，即使結(jié)構(gòu)按使用功能及結(jié)構(gòu)需要設(shè)伸縮變形縫，分縫后的單體尺寸也較長、較寬，溫度對結(jié)構(gòu)的影響不容忽略。航站樓設(shè)計時均需考慮溫度作用，結(jié)構(gòu)技術(shù)咨詢按照流程審查設(shè)計的溫度取值，提出合理的意見。

溫度取值流程：收集航站樓當(dāng)?shù)貧庀筚Y料—根據(jù)氣象資料，確定室內(nèi)外結(jié)構(gòu)可能遭遇的氣候溫度—確定結(jié)構(gòu)的合攏溫度區(qū)間—計算航站樓工程的升降溫度—考慮收縮、徐變及開裂剛度的折減，確定最后的混凝土結(jié)構(gòu)當(dāng)量溫差。

3 結(jié)構(gòu)設(shè)計

3.1 結(jié)構(gòu)縫的設(shè)置

通常航站樓平面尺度大，開洞、連廊等造成平面形狀復(fù)雜，豎向各樓層之間差別很大。選擇合理 的結(jié)構(gòu)分縫， 可以減少由于溫度等引起的結(jié)構(gòu)復(fù)雜內(nèi)力， 以及有利于抗震設(shè)防， 從而降低結(jié)構(gòu)成本， 同時不過多影響建筑功能。

3.1.1 鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)縫

航站樓指廊一般為細(xì)長結(jié)構(gòu)，長寬比較大，設(shè)縫間距為100～200 m之間，過長溫度應(yīng)力會較大，需要配置較多預(yù)應(yīng)力鋼筋來抵抗溫度應(yīng)力，這樣造價會較高。大廳的平面尺寸一般都在400～500 m之間，如果按照普通建筑100～200 m設(shè)置伸縮縫，對建筑功能影響較大；不設(shè)縫對造價影響大。因此非常有必要要求設(shè)計公司對大廳的設(shè)縫作多方案比選，供業(yè)主決策。表2舉例給出某航站樓大廳混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)縫多方案比選。該大廳平面尺寸為480 m×246 m，見圖2。

案二作為航站樓大廳的實施方案。

3.1.2 鋼屋蓋設(shè)縫

屋蓋設(shè)縫原則：鋼屋蓋設(shè)縫通常比下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)縫少，一般下部混凝土2～3個結(jié)構(gòu)單元對應(yīng)上部鋼屋蓋1個單元；這樣有效的降低屋面漏雨的風(fēng)險。

3.2 下部鋼筋混凝土樓蓋結(jié)構(gòu)選型

航站樓大廳部分結(jié)構(gòu)主要柱網(wǎng)尺寸通常為9 m×9 m、 12 m×18 m和18 m×18 m， 根據(jù)建筑高度、 抗震設(shè)防烈度、建筑使用功能及建筑使用維護(hù)要求等因素， 結(jié)構(gòu)體系采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架梁板結(jié)構(gòu)。初步設(shè)計階段，宜對對不同樓蓋布置方式的技術(shù)經(jīng)濟(jì)指標(biāo)進(jìn)行了多方案對比分析，舉例18 m×18 m柱網(wǎng)如圖3所示。

某航站樓在進(jìn)行初步設(shè)計階段時，咨詢宜協(xié)助設(shè)計公司或自己獨(dú)立進(jìn)行樓蓋布置方案比選工作，選出經(jīng)濟(jì)性及結(jié)構(gòu)受力合理性的方案。在進(jìn)行樓蓋布置方案比選工作時， 主要從結(jié)構(gòu)受力合理性、經(jīng)濟(jì)性、施工便利性三方面進(jìn) 行對比分析。比如圖3的樓蓋方案，結(jié)構(gòu)計算模型中板厚取為 120 mm，結(jié)構(gòu)自重程序自動計算， 樓面附加恒載取為 3.9 kN/m2，均布活載分別取 3.5 kN/m2 、5.0 kN/m2、10.0 kN/m2（考慮附加行李系統(tǒng)吊掛荷載 5.0 kN/m2）、13.0 kN/m2（考慮附加行李系統(tǒng)吊掛荷載 8.0 kN/m2）。在上述荷載作用下，各方案材料單方造價對比如圖4所示， 從圖4中可以看出， 在相同荷載作用下各方案造價差別不大，方 案 D 最低，方案A 次之。但方案 D 樓板受荷面積大，樓板配筋較大，因航站樓工程為超長結(jié)構(gòu)，混凝土收縮和溫度變化引起的結(jié)構(gòu)的約束應(yīng)力越大，混凝土越容易開裂，且后期改造對其影響也比較大。方案A 樓板受荷面積和梁板構(gòu)件配筋率適中， 較方案D 結(jié)構(gòu)冗余度和后期改造適應(yīng)性較高，橫向及縱向框架受力均勻。綜合考慮經(jīng)濟(jì)性及結(jié)構(gòu)受力合理性，推薦方案A。

3.3 上部屋蓋結(jié)構(gòu)選型

機(jī)場航站樓屋蓋鋼結(jié)構(gòu)形式多樣，常見類型有：桁架結(jié)構(gòu)、拱結(jié)構(gòu)（拱+單層網(wǎng)殼）、張弦梁結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、單層網(wǎng)殼及各種雜交結(jié)構(gòu)等，其中最常見的為桁架結(jié)構(gòu)和網(wǎng)架結(jié)構(gòu)。

3.3.1 屋蓋結(jié)構(gòu)型式對比

機(jī)場航站樓屋蓋通常為大跨度鋼結(jié)構(gòu)屋蓋，宜通過比較航站樓工程可行的結(jié)構(gòu)型式，來確定最適合的屋蓋型式，以36 m×72 m跨度的航站樓鋼屋蓋為例進(jìn)行經(jīng)濟(jì)性對比見表3。

3.3.2 支承柱端節(jié)點(diǎn)形式

對柱上鉸下剛及下鉸上剛兩種節(jié)點(diǎn)構(gòu)造形式的結(jié)構(gòu)性能進(jìn)行了分析咨詢，結(jié)果見表4。

支承屋蓋的柱采用下鉸上剛的連接方式時具有柱頂溫度應(yīng)力較小、梁柱節(jié)點(diǎn)構(gòu)造簡單的優(yōu)點(diǎn)，但網(wǎng)架用鋼量較大。上鉸下剛的連接方式可通過在柱頂設(shè)置水平可滑動彈簧支座的辦法來減少溫度應(yīng)力，其本身又具有網(wǎng)架用鋼量相對較低的優(yōu)點(diǎn)，因此從經(jīng)濟(jì)性、 可靠性推薦采用上鉸下剛方案。

3.3.3 彈性支座布置

航站樓大廳鋼屋蓋平面尺寸大，在溫度作用下，如果采用固定鉸支座水平向剪力較大，對支座以及支承柱的設(shè)計帶來很大困難。因此需要計算比選在屋蓋合適的部位設(shè)置部分彈性滑動支座，達(dá)到釋放溫度內(nèi)力的效果。

4 結(jié)構(gòu)計算與施工圖的合規(guī)性判斷

結(jié)構(gòu)計算與施工圖的合規(guī)性判斷是工程設(shè)計咨詢的重要環(huán)節(jié)，以下是合規(guī)性判斷的一些基本步驟。

4.1 檢查設(shè)計文件的完整性和準(zhǔn)確性

首先，需要檢查設(shè)計文件的完整性和準(zhǔn)確性，包括建筑結(jié)構(gòu)計算書、結(jié)構(gòu)平面圖、構(gòu)件圖、標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范等。這些文件應(yīng)該完整、準(zhǔn)確、清晰，并符合國家和地方的相關(guān)規(guī)定。

4.2 檢查設(shè)計參數(shù)和荷載的合理性

其次，需要檢查設(shè)計參數(shù)和荷載的合理性。這包括荷載類型、大小、方向等，以及設(shè)計參數(shù)的選取和計算方法。同時，需要檢查設(shè)計參數(shù)和荷載是否符合相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

4.3 檢查結(jié)構(gòu)計算的正確性和合理性

然后，需要檢查結(jié)構(gòu)計算的正確性和合理性，包括計算公式的正確性、計算方法的合理性、計算結(jié)果的準(zhǔn)確性等。同時，需要檢查計算結(jié)果是否符合相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)。

上述合規(guī)性判斷的過程中，需要依據(jù)相關(guān)的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)，并嚴(yán)格按照程序進(jìn)行，保證判斷的準(zhǔn)確性和合理性。

5 結(jié)束語

隨著航空業(yè)的不斷發(fā)展和人們對航空交通的需求不斷增長，機(jī)場航站樓已成為一個重要的基礎(chǔ)設(shè)施，各地新建、擴(kuò)建航站樓工程不斷涌現(xiàn)。在該背景下，本文通過對機(jī)場航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計咨詢進(jìn)行綜述，旨在為相關(guān)領(lǐng)域的研究提供參考，以及為航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計咨詢的應(yīng)用和推廣提供指導(dǎo)。

參考文獻(xiàn)

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