包頭市機場航站樓鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計

1航站樓屋頂建筑特點包頭機場改造項目的建筑面積為二層，總建筑面積為360米，寬27.64米，屋頂高度為12.8.22米。航站樓屋蓋平面投影呈凸字形,中間為大廳,兩側(cè)為指廊;整個屋面軸線水平投影面積為17924m2。航站樓一層采用鋼筋混凝土結(jié)構(gòu);二層鋼柱及屋蓋采用鋼結(jié)構(gòu)。航站樓墻面采用通透的玻璃幕墻圍護(hù)系統(tǒng),屋面采用輕型復(fù)合保溫金屬屋面,局部設(shè)采光天窗。建筑物整體造型簡潔明快,路側(cè)屋面外挑9.3m,采用曲線造型,富有動感,見圖1。2屋頂桁架結(jié)構(gòu)包頭機場航站樓一層為鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),標(biāo)準(zhǔn)柱網(wǎng)尺寸12m×13.5m,樓板和梁采用預(yù)應(yīng)力鋼筋混凝土結(jié)構(gòu),沿縱向分為三個溫度區(qū)段。中間大廳段為B區(qū),兩翼指廊分別為A,C區(qū)。包頭機場航站樓二層及屋面采用鋼結(jié)構(gòu)。大廳屋面造型為由不同弧線組合而成的單向曲面,桁架為兩連跨;指廊屋面造型為單向筒殼,桁架為單跨。鋼柱采用鋼柱焊接箱型截面,與下部混凝土結(jié)構(gòu)剛接。大廳和指廊橫向主受力桁架均采用倒三角形變高度空間桁架,桁架斷面是由三根鋼管作為弦桿組成的等腰三角形,桁架沿屋面外輪廓找型,呈多圓弧曲線。通過在柱頂附近的屋面桁架之間設(shè)置縱向的聯(lián)系桁架和封閉的水平支撐,承受由地震作用和風(fēng)荷載產(chǎn)生的水平力,形成一個穩(wěn)定的屋蓋結(jié)構(gòu)體系。工程的結(jié)構(gòu)布置圖見圖2。航站樓大廳縱向長132m,A區(qū)指廊縱向長82m,C區(qū)指廊縱向長134m,標(biāo)準(zhǔn)柱距12m。大廳桁架為兩連跨,陸側(cè)桁架跨度37m,空側(cè)桁架跨度27m;陸側(cè)屋面最大懸挑約9.3m,空側(cè)最大外挑約4.6m;陸側(cè)屋面檐口結(jié)構(gòu)標(biāo)高約21.6m,空側(cè)檐口標(biāo)高約17.7m。主桁架高度2.2~1.5m。航站樓大廳剖面圖見圖3。指廊桁架為單跨,跨度27m,桁架高度2.2~1.7m;陸側(cè)屋面檐口結(jié)構(gòu)標(biāo)高約16.4m,空側(cè)檐口標(biāo)高約12.8m。指廊結(jié)構(gòu)剖面圖見圖4。所有桁架均支承于鋼柱頂,鋼柱截面為焊接箱型柱。3連接的建模分析航站樓大廳和兩側(cè)指廊間設(shè)有伸縮縫,構(gòu)件之間沒有連接,獨立形成三個結(jié)構(gòu)單體;計算時分別建模分析。大廳和指廊結(jié)構(gòu)均采用Midas/Gen7.8.0結(jié)構(gòu)分析軟件進(jìn)行線彈性三維空間整體模型分析。3.1設(shè)計施工單位及分組包括恒載、屋面活載、風(fēng)載、雪載、地震作用。設(shè)計基準(zhǔn)期為50年。屋面永久荷載:1.00kN/m2;屋面活載:0.50kN/m2;雪載:基本雪壓0.25kN/m2;風(fēng)載:基本風(fēng)壓0.55kN/m2;地面粗糙度:B類。地震作用:抗震設(shè)防烈度:8度,設(shè)計基本地震加速度為0.20g。設(shè)計地震分組:第一組;場地類別為:Ⅲ類。3.2鋼柱、鋼柱的設(shè)計采用通用空間結(jié)構(gòu)計算分析軟件Midas/Gen進(jìn)行整體結(jié)構(gòu)分析計算。桁架弦桿按拉(壓)彎桿件設(shè)計;腹桿按軸心受力桿件設(shè)計。支撐按軸心受力桿件設(shè)計,鋼柱按拉(壓)彎桿件設(shè)計,屋面檁條按受彎構(gòu)件設(shè)計。柔性支撐按單拉桿設(shè)計。用板單元模擬屋面板,便于施加風(fēng)荷載。3.3主桁架及廊-架撓跨比根據(jù)三維模型計算結(jié)果,在恒活標(biāo)準(zhǔn)值作用下,大廳主桁架的撓跨比為1/661<1/400,指廊主桁架的撓跨比為1/509<1/400,均滿足規(guī)范要求。風(fēng)荷載和地震作用下柱頂?shù)慕Y(jié)構(gòu)變形控制見表1~3。4主結(jié)構(gòu)及高溫本工程的節(jié)點設(shè)計盡量做到傳力明確簡捷、便于施工,避免應(yīng)力集中和復(fù)雜應(yīng)力狀態(tài)。主結(jié)構(gòu)用鋼材質(zhì)為Q235B,焊條采用E43××型,高強度螺栓采用10.9S級。構(gòu)件和節(jié)點的設(shè)計遵循國家現(xiàn)行的《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》。4.1連接節(jié)點的位置是主腳手架的頂部和主腳手架的頂部鋼柱柱頂與主桁架連接節(jié)點連接形式為鉸接,通過節(jié)點板焊接在桁架端頭形成支座與柱頂節(jié)點板通過螺栓連接(圖7)。4.2抗風(fēng)柱柱前端與框架之間的連接節(jié)點抗風(fēng)柱柱頂與桁架連接節(jié)點桁架焊接節(jié)點板與抗風(fēng)柱腹板通過開長圓孔的螺栓連接形成不傳第豎向力只傳遞水平力鉸接形式(圖8)。4.3懸臂式結(jié)構(gòu)的懸臂式纖維桿的截面增強節(jié)點配合建筑造型,大廳陸側(cè)桁架端部弦桿懸挑,考慮檐口風(fēng)荷載作用加強,弦桿截面增加做法見圖9。4.4柱端節(jié)點鋼柱柱腳通過地腳錨栓與下部混凝土柱剛接見圖10。5結(jié)構(gòu)形式合理在包頭機場改擴建工程航站樓鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計中,根據(jù)建筑造型和室內(nèi)要求,確定空間桁架結(jié)構(gòu)受力體系。結(jié)構(gòu)形式合理,受力明確。包頭機場改擴建工程航站大廳屋蓋系統(tǒng)鋼結(jié)構(gòu)(包含鋼柱、檁條