建筑創(chuàng)作1航站樓結(jié)構(gòu)設(shè)計

第38卷第1 建筑結(jié) 2008年1王春華王國慶朱忠義柯長華周鋼陳(北京市建筑設(shè)計研究院提要]北京首都國際機場T32008年奧運會的重點工程南北總長約3000m750m包括T3AT3BT3C國際候機廳總建筑面積約100萬m2,屋頂為曲面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu),、多點多維地震波輸入分析、、超大面積屋頂?shù)臏囟葍?nèi)力、新型節(jié)點的設(shè)計等問題。在試樁的基礎(chǔ)上40%50%。結(jié)構(gòu)體系中大關(guān)鍵詞]航站樓樁基礎(chǔ)超長結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換鋼結(jié)構(gòu),Cn)TheTTTBei北京首都國際機場T3航站樓是首都機場擴建工JV并完成全部施工圖設(shè)計。新航站樓位于現(xiàn)有首都機場東跑道東側(cè),南北總長約3000mT3A,T3B航站樓、T3C國際候機廳和交通運輸中心(GTC)T3A和T3BT3C位于中間,次,如圖1所示。T323～62～3層。T3B32～32層。T3C2層。屋頂及支用鉆孔灌注樁。工程的特點是平面面積大,工藝流程復(fù)雜,建筑造型新穎,建筑裝修采用清水混凝土,結(jié)構(gòu)

總平面50年結(jié)構(gòu)安全等級為80.2g設(shè)計地震分組為第一組建筑第38卷第1 建筑結(jié) 2008年1首都國際機場T3王春華王國慶朱忠義柯長華周鋼陳[提要]北京首都國際機場T308年奧運會的重點工程,南北總長約30m,東西寬m,包括A,BC國際候機廳,總建筑面積約10萬m2。航站樓主體為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),屋頂為曲面鋼網(wǎng)架結(jié)構(gòu),。,多點多維地震波輸入分析結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換超大面積屋頂?shù)臏囟葍?nèi)力新型節(jié)點的設(shè)計等問題。在試樁的基礎(chǔ)上,0%～50%。。,分縫處采取了。,。[關(guān)鍵詞 航站樓樁基礎(chǔ)超長結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)換鋼結(jié),CnbtrctTeTheTheTheBiigT3航站樓是首都機場擴建工程的核心項目2008年奧運會的重點工程。項目2004年開工其建筑方案及初步設(shè)計主要由JV設(shè)計聯(lián)合體完成我院配合并優(yōu)化調(diào)整初步設(shè)計,并完成全部施工圖設(shè)計。新航站樓位于現(xiàn)有首都機場東跑道東側(cè)南北總長約3000mT3AT3B航站樓、T3B航站樓南北對稱平面呈“人”字形T3C位于中間,整個航站樓通過捷運系統(tǒng)和行李傳送通道連接總建98m2建成后年旅客吞吐量約4700萬人次1所示。T3航站樓主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),2層,3～6層,兩翼及指廊地上2～3層。T3B3層,2～3層,2層。T3C2層。屋頂及支承屋頂?shù)闹訛殇摻Y(jié)構(gòu),45m。基礎(chǔ)采用鉆孔灌注樁。工程的特點是平面面積大,工藝流程復(fù)雜,建筑造型新穎,建筑裝修采用清水混凝土,完成面直接作為公共區(qū)域的建筑裝修面,建筑對結(jié)構(gòu)

總平面從斷面到外觀形狀嚴格控制。50年,一級,抗震設(shè)防類別為乙類,抗震設(shè)防烈度為8度,本地震加速度為02g,設(shè)計地震分組為第一組,場地類別Ⅲ類。工程場區(qū)自然地坪低于建筑0003～5m 場區(qū)內(nèi)需大面積回填土。場區(qū)土層地質(zhì)較軟承載力開了軟土地基承載力不足問題控制由于上部荷載相差較大產(chǎn)生的地基不均勻沉降問題可同時解決地基適應(yīng)施工單位分段流水作業(yè)由于基礎(chǔ)面積大,樁總量大,為提高單樁極限承載力,采用樁底樁側(cè)后壓漿技術(shù),預(yù)估單樁承載力可提高40～50%。為保證經(jīng)濟安全,除按規(guī)范要求在現(xiàn)場對后壓漿鉆孔樁進行單樁承載力的破壞性試驗外,還進工程場地內(nèi),緊鄰航站樓,根據(jù)土層變化、不同樁長及不同樁徑分組進行,位置確定在土質(zhì)相對較差即粉土層粘土層以T3B為例的試樁組分布見圖2。工程基礎(chǔ)底板全部連通為整體,屬超長混凝土結(jié)構(gòu),力,水平荷載試樁可以為驗算樁基水平承載力提供依據(jù)。一方面可驗證預(yù)估承載力是否安全,提供設(shè)計依據(jù)方面,目前國家規(guī)范中還沒有關(guān)于后壓漿鉆孔灌注樁承載力的計算方法,因此在同等條件下進行后壓漿和非后圖 樁徑800后壓漿與非后壓漿試樁靜載試驗的樁。以直徑

4100kN,單樁承載力特征值2050kN樁在單樁極限承載力4100kN的樁頂變形同等條件下,底樁側(cè)后壓漿技術(shù)對樁的承載力提高明顯,直徑越小效果 25101是25101是25101是NN-25101否NN-25101否3Q-沉降s NBNB是25169NCNC是251211NDND是25141010根據(jù)航站樓建筑公共區(qū)域面積大,建筑空曠通透的特點,主體結(jié)構(gòu)采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),對于建筑豎向交通形成的“混凝土筒”,設(shè)計成小框架,使整個結(jié)構(gòu)受力均勻,避免局部應(yīng)力集中。屋頂及支承屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu),以滿足頂層大廳大跨和屋T3航站樓除中央大廳中心區(qū)域為正交柱網(wǎng)外,

6013.8m5000kN;2)非后壓漿試樁單樁極限承載力取值

承屋頂鋼結(jié)構(gòu)。柱子形狀由建筑造型確定,混凝土柱場區(qū)內(nèi)需大面積回填土。場區(qū)土層地質(zhì)較軟承載力較低壓縮模量小抗浮水位高出自然地坪接近設(shè)計地面建筑荷載分布不均勻,相差較大且捷運系統(tǒng)與行李傳送系統(tǒng)的運行對結(jié)構(gòu)變形要求較高。根據(jù)工程特點最終采用摩擦型鉆孔灌注樁基礎(chǔ)1)控制由于上部荷可同時解4適應(yīng)施工單位分段流水作業(yè)的施工要求,保證施工工期。由于基礎(chǔ)面積大,樁總量大,力,采用樁底樁側(cè)后壓漿技術(shù),預(yù)估單樁承載力可提高40～50%。為保證經(jīng)濟安全,除按規(guī)范要求在現(xiàn)場對后壓漿鉆孔樁進行單樁承載力的破壞性試驗外,還在工程場地內(nèi),緊鄰航站樓,、不同樁長及不同樁徑分組進行,位置確定在土質(zhì)相對較差即粉土層粘土層,以T3B為例的試樁組分布2。工程基礎(chǔ)底板全部連通為整體,屬超長混凝土結(jié)構(gòu),混凝土收縮變形和溫度變形都會對樁基產(chǎn)生水平推力,水平荷載試樁可以為驗算樁基水平承載力提供依據(jù)。非后壓漿鉆孔灌注樁單樁承載力的破壞性試驗,一方面可驗證預(yù)估承載力是否安全,提供設(shè)計依據(jù)一方面,目前國家規(guī)范中還沒有關(guān)于后壓漿鉆孔灌注樁承載力的計算方法,因此在同等條件下進行后壓漿和非后壓漿樁的對比試樁是很有必要的。2樁徑800后壓漿與非后壓漿試樁靜載試驗的樁Qs3,1,2。以直徑800樁7800m250m件下,試樁單樁抗壓承載力試驗結(jié)果顯示后壓漿試樁單樁極限承載力取值10000kN,單樁承載力特征值5000kN2)非后壓漿試樁單樁極限承載力取值

100kN,單樁承載力特征值2050kN3與非后壓漿試樁在單樁極限承載力4100kN的樁頂變形同等條件下,對應(yīng)的后壓漿試樁的單樁承載力為7000kN,后壓漿單17倍。對于直徑1000樁,后壓145倍。由此可見,底樁側(cè)后壓漿技術(shù)對樁的承載力提高明顯,直徑越小效果越好其經(jīng)濟效益越明顯。 試驗區(qū)有效樁長土強度充盈系數(shù)后壓漿漿水泥量(NB2521是NC2521是ND2521是N2521否N2521否樁端持力層3Q-沉降s 是25169是251211ND是25141030%10根據(jù)航站樓建筑公共區(qū)域面積大,建筑空曠通透的特點,主體結(jié)構(gòu)采用全現(xiàn)澆鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu),于建筑豎向交通形成的“混凝土筒”,設(shè)計成小框架,使整個結(jié)構(gòu)受力均勻,避免局部應(yīng)力集中。屋頂及支承屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)構(gòu)件采用鋼結(jié)構(gòu),以滿足頂層大廳大跨和屋面造型的要求。T3航站樓除中央大廳中心區(qū)域為正交柱網(wǎng)外,他柱網(wǎng)均為三角形,結(jié)構(gòu)柱網(wǎng)分為兩套1柱網(wǎng)彼此呈60138m414m、36m的三角形大柱網(wǎng)支承屋頂鋼結(jié)構(gòu)。柱子形狀由建筑造型確定,混凝土柱截面為圓形支承屋頂結(jié)構(gòu)的鋼柱為梭形或錐形。 工程建筑特點是大量采用無裝飾清水混凝土,結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足建筑造型要求。主、次梁高均為900,梁寬250～10,150～30,筑效果確定,梁的外觀形狀完全按建筑裝飾完成面的要求設(shè)計。樓板厚除滿足結(jié)構(gòu)受力要求外,還要滿足機重相對較大,針對這一問題,在結(jié)構(gòu)設(shè)計中采取技術(shù)措施,以盡可能減小荷載。屋頂采用變厚度雙曲面三角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。構(gòu)設(shè)計按如下性能目標進行設(shè)計在多遇地震作用下重要構(gòu)件按中震不屈服要求驗算結(jié)構(gòu)的層間側(cè)移和層間側(cè)移延性比對支承屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)體系進行防連續(xù)倒塌驗算進行水平雙向多點輸序分別計算各有側(cè)重相互校核。T3航站樓屬于超長的大型結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則,且主體混凝土結(jié)構(gòu)分區(qū)與屋頂分段不對應(yīng),其地震T3A航站樓為例,最大邊長約950m,最大寬度約770m,地下室底板全部貫通,地上結(jié)構(gòu)分為13個結(jié)構(gòu)區(qū)段,如圖4所示,5所示。圖4混凝土結(jié)構(gòu)分塊區(qū)( 圖5屋頂結(jié)構(gòu)分塊與結(jié)構(gòu)多點地震輸入T3A結(jié)構(gòu)進行了水平雙向多點輸入地式波速下的三種地震波的計算結(jié)果平均后作為結(jié)論應(yīng)用。

工程建筑特點是大量采用無裝飾清水混凝土,結(jié)構(gòu)設(shè)計需滿足建筑造型要求。主、900,250～1750,1500～3000,筑效果確定,梁的外觀形狀完全按建筑裝飾完成面的要求設(shè)計。樓板厚除滿足結(jié)構(gòu)受力要求外,還要滿足重相對較大,針對這一問題,施,以盡可能減小荷載。屋頂采用變厚度雙曲面三角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)。T3航站樓的使用性質(zhì)和規(guī)模確定了它的重要性,1在多遇地震作用下,重要構(gòu)件按中震不屈服要3,4對支承屋頂?shù)?進行水平雙向多點程序分別計算各有側(cè)重相互校核。T3航站樓屬于超長的大型結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)體型不規(guī)則,且主體混凝土結(jié)構(gòu)分區(qū)與屋頂分段不對應(yīng),其地震反應(yīng)比較復(fù)雜,以T3A航站樓為例,最大邊長約950m,770m,地下室底板全部貫通,地上結(jié)構(gòu)分13個結(jié)構(gòu)區(qū)段,4所示,屋頂鋼結(jié)構(gòu)分為兩段,5所示。圖4混凝土結(jié)構(gòu)分塊區(qū)( 圖5屋頂結(jié)構(gòu)分塊與結(jié)構(gòu)多點地震輸入由于工程的特殊性通常的計算手段不能全面反映工程地震時的受力情況因此除按規(guī)范要求進行抗震驗算外還對T3A結(jié)構(gòu)進行了水平雙向多點輸入地震反應(yīng)分析。根據(jù)目前國內(nèi)外對于多維多點輸入地震反應(yīng)分析的結(jié)果多維多點輸入激勵下的響應(yīng)是高于或低于一致地震激勵下的結(jié)構(gòu)響應(yīng)只能針對每個工程的具體問題分析,不能一概而論。為此進行了同樣方式的一致輸入計算與多點輸入的結(jié)果進行比較。水平雙向多點時程地震反應(yīng)分析共選擇三條波每條地250500800ms進行分析用。地震波輸入選用五種地震波傳播方向,0°,135直的兩種地震動輸入方向。

分析結(jié)果顯示,與一致輸入相比,水平雙向多點輸結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)一2隨著波速減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有3,1柱的影響最大,1柱的彎矩、剪力增加較大,對層2柱次之,4在同一樓層內(nèi),大的單元一般出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)的分區(qū)四周,即結(jié)構(gòu)縫附近中,根據(jù)水平雙向多點輸入的分析結(jié)果,將反應(yīng)譜地震反應(yīng)分析結(jié)果乘以一定的影響系數(shù)來考慮多點輸入的影響。《建筑抗震設(shè)計規(guī)范》中規(guī)定,對框架角柱的彎矩剪力設(shè)計值按規(guī)范有關(guān)條款調(diào)整后的設(shè)計值再乘以不11的增大系數(shù),此條是針對框架角柱,考慮到歷次強震中其震害相對較重,、雙向剪切等不利影響。在考慮水平雙向多點輸入影響后,綜合考慮地震對邊、角柱的不利影響,對邊、角柱的影響再與規(guī)范中的放大系數(shù)疊加。工程平面面積巨大,僅以T3A航站樓為例,12萬m2,需分段解決超長結(jié)構(gòu)的問題。結(jié)構(gòu)分縫直接影響建筑布局和工藝流程,按常規(guī)布置的結(jié)構(gòu)縫比較多,建筑師不能接受,經(jīng)與各專業(yè)協(xié)調(diào)后,結(jié)、考慮基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)在使用階段溫度變化相對較小,,因此僅設(shè)施工后澆帶。地下室外墻在有條件的地方設(shè)伸縮縫,沒有條件的地方作特殊處理,如中央大廳地下室弧形外墻連續(xù)長度超過300m,沒有設(shè)置伸縮縫的條件,結(jié)構(gòu)通過設(shè)置“縫”控制開裂部位,6。地下室頂板按一定間距設(shè)置誘導(dǎo)縫,通過設(shè)置誘導(dǎo)縫控制開裂的位置,要求設(shè)置。圖6連續(xù)弧形外墻控制縫大 圖7地下室頂板誘導(dǎo)縫大結(jié)構(gòu)分縫處的混凝土柱子形狀受建筑造型限制,形成半圓柱或異型柱,而這些邊角柱又處于重要的受力加強部位,設(shè)計中對這些部位進行了專門研究,分析計算,構(gòu)造上采用異形型鋼混凝土組合斷面特殊處理8。分析結(jié)果顯示,與一致輸入相比,水平雙向多點輸入后結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)有以下特點結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)效應(yīng)一般有明顯增大趨勢隨著波速減小結(jié)構(gòu)地震反應(yīng)有增大的趨勢對豎向構(gòu)件而言,剪力和彎矩對層1柱的影響最大,層1柱的彎矩、剪力增加較大,對層2在同一樓層內(nèi),建筑抗震設(shè)計規(guī)范中規(guī)定,對框架角柱的彎矩、剪力設(shè)計值按規(guī)范有關(guān)條款調(diào)整后的設(shè)計值再乘以不11的增大系數(shù),此條是針對框架角柱,考慮到歷次強震中其震害相對較重,加之角柱還受扭轉(zhuǎn)、雙向剪切等不利影響。在考慮水平雙向多點輸入影響后,綜合考慮地震對邊、角柱的不利影響,對邊、角柱的影響2,2為1,再與規(guī)范中的放大系數(shù)疊加。 T3A12萬m2的結(jié)構(gòu)縫比較多,建筑師不能接受,經(jīng)與各專業(yè)協(xié)調(diào)后,考慮基礎(chǔ)底板結(jié)構(gòu)在使用階段溫度變化相對較小,主要為混凝土收縮變形,因此僅設(shè)施工后澆帶。地下室外墻在有條件的地方設(shè)伸縮縫,沒有條件的地方作特殊處理,如中央大廳地下室弧形外墻連續(xù)長度超過300m,沒有設(shè)置伸縮縫的條件,結(jié)構(gòu)通過設(shè)置“半開縫”控制開裂部位,構(gòu)造做法見圖6。地下室頂板按一定間距設(shè)置誘導(dǎo)縫,通過設(shè)置誘導(dǎo)縫控制開裂的位置,7。圖6連續(xù)弧形外墻控制縫大 圖7地下室頂板誘導(dǎo)縫大結(jié)構(gòu)分縫處的混凝土柱子形狀受建筑造型限制形成半圓柱或異型柱,而這些邊角柱又處于重要的受力加強部位,設(shè)計中對這些部位進行了專門研究,重點分析計算,構(gòu)造上采用異形型鋼混凝土組合斷面特處理,8。8 受建筑造型和工藝流程限制,結(jié)構(gòu)分縫間距均大大超過規(guī)范要求,形成超長混凝土結(jié)構(gòu),T3A基礎(chǔ)底板全部連通,950m,東西寬約750m。地下室結(jié)9地上結(jié)構(gòu)最大分區(qū)長度264m最小分區(qū)長度138m4所示?？p本身就是一個難題而工程的建筑特點又是以結(jié)構(gòu)混凝土表面做為裝飾面即所謂的清水混凝土結(jié)構(gòu)裂縫將直接影響建筑效果裂縫控制更成為突出的問題。為此從設(shè)計和施工兩方面采取措施解決超長結(jié)構(gòu)的裂縫問題。設(shè)計上對引起結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因進行分析研究,針對工程施工和使用階段的具體情況考慮溫度變化和混凝土收縮影響,綜合確定計算溫差值,進行內(nèi)力分析。根據(jù)分析結(jié)果重點采取以下技術(shù)措施1建立預(yù)應(yīng)力,沿水平構(gòu)件長方向布置連續(xù)的預(yù)應(yīng)力筋,以提高水平軸向抗拉承載力和構(gòu)件的抗裂性,起到一定的密閉裂縫的作用2柱子配置連續(xù)螺旋箍,形成三向受力的約束混凝土,以提高豎向構(gòu)件抗變形能力和承載力配置溫度構(gòu)造筋,鋼筋細而密,沿長方向布置在梁板墻表面在混凝土中摻入聚丙烯增強纖維,在密集分布的三維亂向搭接約束體系,加強混凝土材料介質(zhì)的連續(xù)性和均質(zhì)性,提高混凝土的阻裂能力,改善混凝土的脆性,降低混凝土表面裂縫5按一定間距設(shè)置施工后澆帶,以減少混凝土的收縮變形。建筑對施工后澆帶的位置及形狀都有嚴格的要求和限制,因此在后澆帶設(shè)置不合理的位置還要采取特殊措施,解決構(gòu)件承載力問題。工藝,根據(jù)大量的成功經(jīng)驗和專家建議,“好好打混凝

土”是控制超長混凝土裂縫的關(guān)鍵。工程設(shè)計對施工的要求與以往不同對混凝土的選材、、混凝、、、驗收的標準等各個方面都提出了嚴格的要求同時要求施工單位制定詳細的混凝土施工方案。1對大60d的后期強度作為混凝土強、并要求控制混凝土的強度值施工完成后的混凝土強度123配置混凝土所用的骨料其質(zhì)量除應(yīng)符合現(xiàn)行國家標準的規(guī)定外粗骨料水泥用量14020mm,位制定混凝土養(yǎng)護保濕的具體措施,拆摸后混凝土周土施工后澆帶的合攏溫度為10℃～15℃,盡可能低溫合攏。73航站樓混凝土結(jié)構(gòu)最顯著的建筑風(fēng)格是公共區(qū)域豎向和水平結(jié)構(gòu)大面積采用免裝飾清水混凝土結(jié)構(gòu)。清水混凝土sstfiihne是以混凝土自然表面作為最終完成面,通過混凝土本身的質(zhì)感和精心設(shè)計施工的外觀質(zhì)量來體現(xiàn)建筑效果的現(xiàn)澆混凝土工程。這種建筑表現(xiàn)形式能夠完整而有效地保留混凝土建筑本身具有的自然顏色和機理,外觀樸素,是返璞歸真和回歸自然的一種表現(xiàn)。、航站樓整體建筑觀感的一部分,建筑專業(yè)在設(shè)計中針對不同的部位對混凝土的建筑外觀提出了較為嚴格的控制標準,1清水混凝土墻模板設(shè)計,包括螺栓孔、、、模板拼縫位置及拼縫質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計要求,10清水混凝土柱模板設(shè)計,圓柱柱頂與梁交接處留置一外口寬度30mm,20mm,25mm的裝飾凹槽,圓柱模板不出現(xiàn)橫向拼縫同時兩條豎縫按規(guī)定的方向設(shè)置如圖圖9地下室平面示意 圖0清水混凝土墻模 8受建筑造型和工藝流程限制,結(jié)構(gòu)分縫間距均大950m750m。地下室結(jié)9地上結(jié)構(gòu)最大分區(qū)長度264m最小分區(qū)長度138m4縫本身就是一個難題而工程的建筑特點又是以結(jié)構(gòu)混凝土表面做為裝飾面即所謂的清水混凝土結(jié)構(gòu)裂縫將直接影響建筑效果裂縫控制更成為突出的問題。為此設(shè)計上對引起結(jié)構(gòu)裂縫的主要原因進行分析研究,針對工程施工和使用階段的具體情況考慮溫度變化和混凝土收縮影響,綜合確定計算溫差值,進行內(nèi)力分析。根據(jù)分析結(jié)果重點采取以下技術(shù)措施建立預(yù)應(yīng)力,沿水平構(gòu)件長方向布置連續(xù)的預(yù)應(yīng)力筋,高水平軸向抗拉承載力和構(gòu)件的抗裂性,起到一定的密閉裂縫的作用,力的約束混凝土,以提高豎向構(gòu)件抗變形能力和承載力配置溫度構(gòu)造筋,鋼筋細而密,沿長方向布置在梁板,在混凝土中形成均勻密集分布的三維亂向搭接約束體系,加強混凝土材料介質(zhì)的連續(xù)性和均質(zhì)性,提高混凝土的阻裂能力,改善混凝土的脆性,降低混凝土表面裂縫,縮變形。建筑對施工后澆帶的位置及形狀都有嚴格的要求和限制,因此在后澆帶設(shè)置不合理的位置還要采取特殊措施,。

工藝,根據(jù)大量的成功經(jīng)驗和專家建議, 清水混凝土柱模 圖2清水混凝土梁模圖3

圖4圖5型鋼混凝土轉(zhuǎn)換 圖16混凝土梁與梭形鋼管柱連11,清水混凝土梁寬度及間距由建筑效果確定,梁的陰陽角為小圓弧角,75,足設(shè)計要求,不允許出現(xiàn)螺栓孔,12清水混凝土頂板模板設(shè)計,規(guī)定清水混凝土頂板拼縫基本單元尺寸為1220mm2440mm13,14所示。工程受建筑造型和使用功能的限制,結(jié)構(gòu)布置存在一些對結(jié)構(gòu)不利部位,需要逐一解決,較為突出的有,上,形成轉(zhuǎn)換梁,轉(zhuǎn)換梁高度和外觀形狀還要滿足建筑造型要求。在抗震規(guī)范中,對于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加強要求從計算到構(gòu)造措施都有明確的規(guī)定,工程為乙類建筑,8度,對于托柱梁之類的重要轉(zhuǎn)換構(gòu)件理應(yīng)加強。考慮梁的變形、配筋和建筑限制,采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換梁,既滿足結(jié)構(gòu)受力要求,混凝土的建筑要求,而且施工可行。對每處型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁都進行了仔細的分析計算,并在此基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化。設(shè)計中考慮型鋼與混凝土共同工作,但在重要部位只考慮型鋼受力,混凝土做為安全儲備。

每跨型鋼梁都按實際尺寸進行了放樣設(shè)計,使施工具有可操作性,確保施工質(zhì)量可以滿足設(shè)計要求。構(gòu)造15所示。支承屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)均為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,包括中央大廳30多m的錐形鋼柱和指廊外側(cè)的室外斜向梭形鋼柱,由此形成了大量主體混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換連接,轉(zhuǎn)換連接處也必須滿足建筑造型對結(jié)構(gòu)外的受力分析和節(jié)點構(gòu)造設(shè)計,使實際構(gòu)造滿足受力要求,2樓板為例,2內(nèi)側(cè)混凝土樓板不能直接支承于柱上,通過梁與梁的轉(zhuǎn)換連接支撐于室外鋼柱上,伸出的梁由鋼梁過渡到型鋼梁,再轉(zhuǎn)換成混凝土梁支承混凝土樓板16所示。中央大廳頂層支承屋蓋的鋼柱下部為混凝土柱,由混凝土柱過渡到鋼結(jié)構(gòu)柱的轉(zhuǎn)換節(jié)點既要保證結(jié)構(gòu)安全,又要使結(jié)構(gòu)外觀連續(xù),使建筑效果不受影響,柱與混凝土柱的轉(zhuǎn)換構(gòu)造如圖17所示,18所示。T3A航站樓平面呈“”字形,950m,750m45m。航站樓的屋頂為網(wǎng)殼 、施工順序、混凝位制定詳細的混凝土施工方案。主要要求包括1)對大體積混凝土采用混凝土60d的后期強度作為混配置混1,1～1.5%;嚴格控制混凝土的塌落14020mm為減小混凝土的收縮變形,要求施工80%)3航站樓混凝土結(jié)構(gòu)最顯著的建筑風(fēng)格是公共區(qū)域豎向和水平結(jié)構(gòu)大面積采用免裝飾清水混凝土結(jié)構(gòu)。清水混凝土sstfiihne是以混凝土自然表面作為最終完成面,通過混凝土本身的質(zhì)感和精心設(shè)計澆混凝土工程。這種建筑表現(xiàn)形式能夠完整而有效,外觀樸素,。,航站樓整體建筑觀感的一部分,建筑專業(yè)在設(shè)計中針對不同的部位對混凝土的建筑外觀提出了較為嚴格的控制標準,如清水混凝土墻模板設(shè)計,包括螺栓孔、、模板單元尺寸、模板拼縫位置及拼縫質(zhì)量應(yīng)滿足設(shè)計要求,如圖10清水混凝土柱模板設(shè)計,圓柱柱頂與梁交接處留置一外口寬度30mm,20mm,深25mm的裝飾凹槽,圓柱模板不出現(xiàn)橫向拼縫,同時兩條豎縫按規(guī)定的方向設(shè)置,如圖

圖 圖0清水混凝土墻模圖718結(jié)構(gòu),四周外掛玻璃幕墻,屋頂由樓面伸出或周邊向外傾斜的變截面鋼管柱支承,外形成為一個飛行體。T3B、、玻璃幕墻鋼結(jié)構(gòu)等。下面主要介紹T3A航站樓的屋頂網(wǎng)殼、18萬m2,為減小溫度內(nèi)力,頂結(jié)構(gòu)的主體與指廊相交處,設(shè)置兩道伸縮縫,屋面分為主體和東、西指廊三部分,其中指廊部分長412m538m19所示。屋頂采用變厚度雙曲面三角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),其中大部分為抽空三角錐Ⅰ型網(wǎng)殼,如圖20所示,指廊和主布置,,空間桁架同時撐,支撐在由樓面挑出或周邊向外傾斜的柱頂上。支416m的正三角形。另外在航站樓頂主體結(jié)構(gòu)溫度單元的長度,在主體結(jié)構(gòu)兩個翼部各設(shè)置6個沿結(jié)構(gòu)切向的滑動支座這樣可以認為屋頂圖9屋頂平面 圖20抽空三角錐網(wǎng)殼平面

750m538m534m416m屋頂網(wǎng)殼為雙曲面形式,通過上弦下弦和邊節(jié)點的高度放樣曲線確定整個屋頂曲面。三條放樣曲線分別確定屋頂沿南北對稱軸的高度曲線,這三條曲線都是分段連續(xù)光滑的圓弧線。對任一沿東西方向的橫切面,根據(jù)這三條南北向的放樣曲線,由三點圓弧可以定出網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)的上下弦表面,形成沿南北和東西方向均為變厚度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),如圖1所示。上下弦高度放樣曲線的高差即為網(wǎng)殼沿南北對稱軸位置的網(wǎng)殼厚度,厚度從最北端指廊處的m變化到懸挑端根部的75m15m。沿東西橫剖面由于、,增加,,而在邊桁架15m左右。整個T3A屋頂網(wǎng)23所示。T3B屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)也按照類似原則確定。圖 T3A網(wǎng)殼成形方22T3AT3A136根鋼管柱支承根據(jù)其分布位置鋼管柱可分為四部分,各部分的位置和特點如下所述。第一部分位于航站樓南側(cè)22根直立鋼管 清水混凝土柱模 圖2清水混凝土梁模圖3

圖 圖5型鋼混凝土轉(zhuǎn)換 圖16混凝土梁與梭形鋼管柱連11度及間距由建筑效果確定,梁的陰陽角為小圓弧角,梁5,12混凝土頂板模板設(shè)計,規(guī)定清水混凝土頂板拼縫基本單元尺寸為1220mm2440mm13,14所示。工程受建筑造型和使用功能的限制,結(jié)構(gòu)布置存在一些對結(jié)構(gòu)不利部位需要逐一解決較為突出的很多混凝土柱或鋼柱落在了梁上,形成轉(zhuǎn)換梁,轉(zhuǎn)換梁高度和外觀形狀還要滿足建筑在抗震規(guī)范中對于轉(zhuǎn)換結(jié)構(gòu)構(gòu)件的加強要求從計算到構(gòu)造措施都有明確的規(guī)定,工程為乙類建筑,抗震設(shè)防烈度為8度,對于托柱梁之類的重要轉(zhuǎn)換構(gòu)件考慮梁的變形、配筋和建筑限制,采用了型鋼混凝土結(jié)構(gòu)作為轉(zhuǎn)換梁,既滿足結(jié)構(gòu)受力要求,也滿足清水混凝土的建筑要求,而且施工可行。對每處型鋼混凝土轉(zhuǎn)換梁都進行了仔細的分析計算,并在此基礎(chǔ)上進行了優(yōu)化。設(shè)計中考慮型鋼與混凝土共同工作,但在重要部位只考慮型鋼受力,混凝土做為安全儲備。對23T3A柱,210號鋼管柱為錐形柱外20根鋼管柱L1層00m標高最小直徑位于與屋頂網(wǎng)架連接處L1處,最小直徑位于與屋頂網(wǎng)架連接處211號柱545m梭形柱在L2層處通過鋼拉桿與主體混凝土結(jié)構(gòu)拉結(jié)。、西二側(cè)外邊,52根向外傾斜。梭形鋼管柱的最大直徑位于L2層處,最小直徑位于與屋頂網(wǎng)架連接處,L1層,在L2層處通過鋼拉桿與主體混凝土結(jié)構(gòu)拉結(jié)。第三部分位于主體結(jié)構(gòu)內(nèi)部,40根直立錐形柱鋼管柱,,最大直徑位于錨固層,最小直徑位于與屋頂網(wǎng)架的連接處。,42根直立錐形柱。鋼管柱錨固在L1層在L2層和L3層通過單向型鋼混

L3層,最小直徑位于屋頂網(wǎng)架處。其中L3層至錨固層L1層為等截面鋼管柱。24是支承結(jié)構(gòu)的典型剖面和鋼管柱的兩種類800～1450mm之間變化,層或錨固層柱直徑在1206～2895mm之間變化,直徑在1100～3066mm柱子懸臂段高度在進行結(jié)構(gòu)分析的模型為三維整體模型,模型模擬了組成T3A航站樓的主要結(jié)構(gòu),1屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),整體模型使用空間桿單元和空間梁單元,使用空間梁單元和板單元模擬了混凝土結(jié)構(gòu)的每根柱主體結(jié)構(gòu)聯(lián)系的拉桿或拉梁。整個結(jié)構(gòu)模型共有22553個節(jié)點,78024個單元。網(wǎng)架與支撐屋頂?shù)匿摴苤q接。為釋放溫度內(nèi)力,在每個翼部設(shè)置六個可沿屋頂切向滑動的支座,12個切向滑動鉸,對于內(nèi)部較短鋼管柱,為減小地震內(nèi)力,4個兩相滑動支座。這樣136根梭形鋼管柱下端剛接,上端與網(wǎng)架鉸接,結(jié)構(gòu)體系接近排架模型。、溫度荷載、地震作用等,基本荷載按照100年一遇考慮。風(fēng)洞試驗由同濟大學(xué)完成,并由其提供等效靜力風(fēng)荷載供設(shè)計采用。根據(jù)風(fēng)洞試驗報告,30風(fēng)向角12個方向的風(fēng)荷載進行設(shè)計。由于工程體量巨大,屋蓋結(jié)構(gòu)的外型復(fù)雜,載作用下,、躍遷、懸浮、沉積等過程,雪荷載的分布規(guī)律比較復(fù)雜,現(xiàn)行的荷載規(guī)范很難確定屋蓋表面的雪壓分布,因此有必要分析風(fēng)荷載對雪顆粒的漂移作用影響,以準確確定屋蓋表面了全尺度數(shù)值模擬,FLUENT上分析了主24T3A每跨型鋼梁都按實際尺寸進行了放樣設(shè)計,使施工具有可操作性,確保施工質(zhì)量可以滿足設(shè)計要求。構(gòu)造15所示。支承屋頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)均為鋼結(jié)構(gòu)構(gòu)件,包括中央大30多m的錐形鋼柱和指廊外側(cè)的室外斜向梭形鋼柱,由此形成了大量主體混凝土結(jié)構(gòu)與鋼結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)換連接,轉(zhuǎn)換連接處也必須滿足建筑造型對結(jié)2內(nèi)側(cè)混凝土樓板不能直鋼柱上,從鋼柱伸出的梁由鋼梁過渡到型鋼梁,再轉(zhuǎn)16所示。中央大廳頂層支承屋蓋的鋼柱下部為混凝土17所示,鋼柱與混凝土梁連接節(jié)點如圖18所示。T3A航站樓平面呈“人”字形,南北向長950m,東計中,,中屋面積雪不均勻分布系數(shù)μ12種情況,具體分布系數(shù)由同濟大學(xué)根據(jù)FLUENT的分析結(jié)果提供。為確保溫度荷載下結(jié)構(gòu)安全,溫度荷載考慮僅單、整體結(jié)構(gòu)溫差和施工溫差三種獨立的溫度荷載。驗算構(gòu)件承載力極限狀態(tài)時,非地震組合和小震4種類型。由于屋頂邊界條件的不同溫度內(nèi)力對結(jié)構(gòu)的影響也有很大差異,特別是對大面積和大體量的結(jié)構(gòu)。雖然T3A航站樓屋頂面積近18m2但溫度內(nèi)力并不是屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素這主要是因為支承屋頂網(wǎng)殼的鋼管柱的側(cè)向剛度相對較小不能完全約束屋頂網(wǎng)殼的變形釋放了大部分溫度內(nèi)力,支座也可以釋放部分溫度內(nèi)力。對于超長結(jié)構(gòu),由于地面各點到震源距離的不同,接收到的地震波必然存在時間滯后相位差,即行波及扭轉(zhuǎn)反應(yīng)增大,其對結(jié)構(gòu)的作用可能會與單點輸入200m,橋600m?；谝陨峡紤],對工程采用時程分析方法進行多點地震波輸入分析,用于驗證整體結(jié)構(gòu)設(shè)計的安全性。為減少溫度內(nèi)力,將主體混凝土結(jié)構(gòu)分割為若干塊,支承同一屋頂?shù)匿摴苤吐湓诓煌瑝K體的混凝土結(jié)構(gòu)單元上。根據(jù)建筑抗震設(shè)計規(guī)范,在罕遇地震作用下,結(jié)構(gòu)允許出現(xiàn)較大的非彈性變形,但應(yīng)避免倒塌。通過非線性地震反應(yīng)分析,了解支撐屋頂鋼管柱屈服后的彈塑性行為,評價支撐屋頂鋼管柱在罕遇地震作用下的抗震性能,從而判定該結(jié)構(gòu)在大震作用下是否滿足不倒塌的抗震設(shè)計目標。部分分析結(jié)果如圖25,26所示。分析結(jié)果表明工程滿足“大震不倒”的設(shè)防目標。航站樓作為重要的公共建筑,建筑細部要求較高

25T3A26T3A工程從屋頂下來的機電和雨水管全部從鋼管柱中穿過,這樣作為網(wǎng)殼支座的柱頂必須特殊處理,的焊接球支座不能滿足建筑要求,設(shè)計中采用了兩類2鑄鋼節(jié)點支座,27,28所示。這兩類支座不但滿足了建筑形式要求也與鉸接計算模型一致。525m2728 圖718結(jié)構(gòu),四周外掛玻璃幕墻,屋頂由樓面伸出或周邊向外傾斜的變截面鋼管柱支承,外形成為一個飛行體。T3BA鋼結(jié)構(gòu)主要包括屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)、屋頂支撐鋼管柱、玻璃TA。頂結(jié)構(gòu)的主體與指廊相交處,設(shè)置兩道伸縮縫,將整個屋面分為主體和東、西指廊三部分,其中指廊部分長412m538m19所示。屋頂采用變厚度雙曲面三角錐網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),其中大部分為抽空三角錐Ⅰ型網(wǎng)殼,如圖20所示,指廊和主體布置,在屋頂網(wǎng)殼的邊界設(shè)置空間桁架,空間桁架同時也撐,支撐在由樓面挑出或周邊向外傾斜的柱頂上。支撐柱的柱網(wǎng)為邊長416m的正三角形。另外在航站樓m頂主體結(jié)構(gòu)溫度單元的長度,在主體結(jié)構(gòu)兩個翼部各設(shè)置6個沿結(jié)構(gòu)切向的滑動支座,這樣可以認為屋頂圖9屋頂平面 圖20抽空三角錐網(wǎng)殼平面

750m538m534m屋頂網(wǎng)殼為雙曲面形式,下弦和邊節(jié)點的高度放樣曲線確定整個屋頂曲面。三條放樣曲線分別確定屋頂沿南北對稱軸的高度曲線,這三條曲線都是分段連續(xù)光滑的圓弧線。對任一沿東西方向的橫切面,根據(jù)這三條南北向的放樣曲線,,為變厚度的網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),如圖1所示。上下弦高度放樣曲線的高差即為網(wǎng)殼沿南北對稱軸位置的網(wǎng)殼厚度,m上、下弦圓弧曲率不同,網(wǎng)殼厚度從對稱軸位置向邊部增加,在邊桁架內(nèi)邊緣網(wǎng)殼達到最大厚度,而在邊桁架23所示。T3B屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)也按照類似圖 T3A網(wǎng)殼成形方22T3A鋼管柱可分為四部分,第一部分位于航站樓南側(cè)22體混凝土結(jié)構(gòu)拉接節(jié)點大樣如圖29所示。對這一重要節(jié)點進行了詳細的有限元分析,圖30是應(yīng)力云圖。29圖30桿件用鋼量為7939t節(jié)點用鋼量為1374t 首都機場T3航站樓規(guī)模宏大,建筑布置復(fù)雜,結(jié)構(gòu)設(shè)計帶來多項技術(shù)難題。通過該項目的設(shè)計工作有以下幾點體會。采用樁底和樁側(cè)后壓漿技術(shù)可以有效提高單樁承載力樁徑越小承載力提高越多經(jīng)濟效益越好。要求的結(jié)構(gòu)體系,將豎向交通形成的“混凝土筒”成小框架能避免應(yīng)力集中,使整體結(jié)構(gòu)受力均勻。

對于航站樓規(guī)模宏大、下部混凝土分塊和上部屋頂結(jié)構(gòu)分塊不對應(yīng)的復(fù)雜結(jié)構(gòu)體系,采用多點輸入分析地震作用是必要的,分析結(jié)果揭示的地震內(nèi)力分布規(guī)律對結(jié)構(gòu)設(shè)計起到了指導(dǎo)作用。對于平面面積巨大的航站樓,提出了多種形式的結(jié)構(gòu)縫較好地解決了結(jié)構(gòu)分塊問題。通過采取各種設(shè)計構(gòu)造措施和控制混凝土的施工工藝控制了混凝土收縮和溫度變形引起的裂縫。、、、板的模板設(shè)計要求取得了較好的建筑效果。、、,程中多處用到了型鋼混凝土結(jié)構(gòu),、鋼柱與混凝土柱的轉(zhuǎn)換、各種類型的鋼柱與混凝土梁的連接等、。航站樓屋頂結(jié)構(gòu)采用網(wǎng)殼結(jié)構(gòu),便于加工制、,且用鋼量低,經(jīng)濟指標好,設(shè)計的新型節(jié)點形式滿足受力和建筑形式要求。采用的梭形和錐形鋼管柱滿足結(jié)構(gòu)受力要求美觀大方,但加工制作相對等截面鋼柱困難。 []北京邁達斯公司.MADIS理論手冊M.2004.]doc4]北京市地震局.北京首都機場T3航站樓安全評估報告R[5]同濟大學(xué).北京首都機場T3航站樓和交通中心風(fēng)荷載和雪荷載研究報告[R].2004.[6]中國建筑科學(xué)研究院.北京首都機場T3航站樓多點多維地震分析報告[R].2005.7]美國聯(lián)邦緊急事務(wù)管理署(FEMA).建筑抗震修復(fù)預(yù)標準及其說明S].2創(chuàng)造轉(zhuǎn)變傳力途徑的條件,如用雙向相交梁代替單向大梁用轉(zhuǎn)換剛架代替轉(zhuǎn)換大梁。樓板宜按雙向設(shè)計,當(dāng)一個方向失效,另一個到梁的作用。樓板的配筋構(gòu)造應(yīng)連續(xù)不斷,接頭采用焊接,與支座應(yīng)有良好的錨固,當(dāng)樓板混凝土斷裂,板內(nèi)配筋應(yīng)起到懸掛的作用。、剪壓比)。保證結(jié)構(gòu)總體穩(wěn)定及局部穩(wěn)定。

5與頂部鋼筋對排連接后彎折成型,并向跨內(nèi)延伸……沒有根據(jù)的?；A(chǔ)梁的剛度常比其支托的柱大很多,所以梁端常按鉸接計算,座底部僅配置構(gòu)造鋼筋,有必要要求“底部與頂部鋼筋成對設(shè)置重點是作者

圖4圖集04G101329地震設(shè)防高烈度區(qū)有防爆要求的高層建筑不應(yīng)采用裝配式結(jié)構(gòu)。

所加,更無必要將上下筋焊接。該本標準圖對于厚板筏基的端部做法,,要求底部與頂部縱筋彎鉤交錯等等也是沒有必要的。 []FINTELM.Ducleshearwallsnearhquakeressan ananswerorsescressance[J]AI,23T3A柱,除21020根鋼管柱L1層0.0m標高L1211號柱錨固在L0層5.45m標高處L1層,梭形52根徑位于L2層處,最小直徑位于與屋頂網(wǎng)架連接處,錨L1層,在L2層處通過鋼拉桿與主體混凝土結(jié)構(gòu)拉結(jié)。形柱鋼管柱,錨固于所處位置的最高混凝土樓層處,這第四部分位于指廊內(nèi)側(cè),有42根直立錐形柱。鋼管柱錨固在L1層,在L2層和L3層通過單向型鋼混

L1層為等截面鋼管柱。圖24是支承結(jié)構(gòu)的典型剖面和鋼管柱的兩種類型。鋼管柱柱頭直徑在800～1450mm之間變化,拉結(jié)直徑在1100～3066mm柱子懸臂段高度在8429～33262mm組成T3A航站樓的主要結(jié)構(gòu),包括以下三部分1屋頂了屋頂網(wǎng)架的每根桿件下部鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),使用空間梁單元和板單元模擬了混凝土結(jié)構(gòu)的每根柱子、每個梁以及樓板屋頂支撐鋼柱以及其與混凝土主體結(jié)構(gòu)聯(lián)系的拉桿或拉梁。整個結(jié)構(gòu)模型共有22553個節(jié)點,78024個單元。網(wǎng)架與支撐屋頂?shù)匿摴苤q接。為釋放溫度內(nèi)力,在每個翼部設(shè)置六個可沿屋頂切向滑動的支座,12鋼管柱下端剛接,上端與網(wǎng)架鉸接,結(jié)構(gòu)體系接近排架100年一遇考慮。風(fēng)洞試驗由同濟大學(xué)完成,并由其提供等效靜力風(fēng)荷載供設(shè)計采用。根據(jù)風(fēng)洞試驗報告,每30°設(shè)一風(fēng)向角,按照12個方向的風(fēng)荷載進行設(shè)計。由于工程體量巨大,屋蓋結(jié)構(gòu)的外型復(fù)雜,載作用下,屋蓋表面的雪顆粒經(jīng)過蠕動、躍遷、懸浮、沉積等過程,雪荷載的分布規(guī)律比較復(fù)雜,現(xiàn)行的荷載規(guī)范很難確定屋蓋表面的雪壓分布,因此有必要分析風(fēng)荷載對雪顆粒的漂移作用影響,以準確確定屋蓋表面D了全尺度數(shù)值模擬,在軟件平臺FLUENT上分析了主要風(fēng)24T3A計中,雪荷載考慮均勻分布和不均勻分布兩種情況,其μ12布系數(shù)由同濟大學(xué)根據(jù)FLUENT的分析結(jié)果提供。為確保溫度荷載下結(jié)構(gòu)安全,溫度荷載考慮僅單驗算構(gòu)件承載力極限狀態(tài)時,非地震組合和小震地震組合共計4種類型。由于屋頂邊界條件的不同溫度內(nèi)力對結(jié)構(gòu)的影響也有很大差異特別是對大面積和大體量的結(jié)構(gòu)。雖然T3A18m2但溫度內(nèi)力并不是屋頂網(wǎng)殼結(jié)構(gòu)設(shè)計的控制因素這主要是因為支承屋頂網(wǎng)殼的鋼管柱的側(cè)向剛度相對較小不能完全約束屋頂網(wǎng)殼的變形釋放了大部分溫度內(nèi)力,對于超長結(jié)構(gòu),由于地面各點到震源距離的不同,接收到的地震波必然存在時間滯后相位