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这可是全国最大单体错层隔震建筑,你去看了吗?
来源:   发布时间:2019-01-31   点击:394次

1.工程概况

    海口美兰国际机场位于海南省海口市美兰区,是国内大型机场和区域枢纽机场,同时也是海南航空公司和南方航空公司的基地机场。海口美兰国际机场二期(T2)扩建工程按照2025年旅客吞吐量3500万人次、货邮吞吐量40t的目标设计。航站楼总建筑面积29.6m2,其中地上建筑面积27.52m2,地下建筑面积2.06m2,由中心区和4个指廊组成。中心区地上4层,局部地下1层;指廊区地上3层,无地下室。中心区基础上设隔震层。

建筑效果图

    主体混凝土结构分为9个单元,单元之间设置防震缝。中心区为一个结构单元,中间不设结构缝,长宽两个方向的尺寸较大:450m×195m。为满足建筑灵活布局的需要,主体结构均采用钢筋混凝土框架结构,混凝土柱网为9m×9m9m×18m,钢筋混凝土柱均为圆柱,楼盖采用钢筋混凝土全现浇主次梁楼盖体系。中心区钢结构屋盖采用主次桁架+支撑结构体系,支承结构为锥形钢管柱。指廊区屋盖采用平面桁架支承单层交叉网格结构,支承结构为钢管柱。钢管柱柱底按嵌固条件设计,下插一层。

混凝土结构分段示意图

A区为中心区,B1,B2,C1,C2,D1,D2,E1,E2均为指廊区 


2.中心区隔震层设计

    本工程位于8度(0.30g)的高烈度地震地区,是旅客集聚的主要区域,具有面积大、空间大、跨度大、造型复杂、内装设备系统昂贵、服务要求高等特点,属于重点设防类别。为提高结构的抗震性能目标,减小结构超长温度应力,对中心区(A区)采用基础隔震。结合各专业意见综合评估决定采用跨层设置隔震层方案。即地下室区域隔震支座设置于地下室底板以下,无地下室区域设置于首层底板以下。

a)地下室区域分布

b)跨层位置剖面

地下室分布及跨层典型剖面

    隔震层由铅芯橡胶隔震支座、普通橡胶隔震支座、滑移隔震橡胶支座组成。具体为:外面3~4圈为直径9001000mm及少数1200mm的铅芯橡胶支座,共计482个;内部为9001000mm及少数1200mm直径的普通叠层橡胶支座,共计405个;内部竖向反力较大处,采用直径1000mm弹性滑板支座,共计32

4隔震层支座布置图

    为了确保隔震效果的实现,隔震支座的变形需统一协调,概念设计为将局部地下室设计为与首层底板变形基本一致的刚性体。为实现该设计概念,从两个方面入手:1)加大局部地下室的水平刚度,结合建筑功能双向布置剪力墙,并控制剪力墙的间距不宜过大,确保地下室区域的具有足够的整体抗侧刚度;2)尽量减小地下室区域的隔震支座刚度,该区域竖向荷载大的柱位布置弹性滑板支座,其余位置布置刚度较小的无铅芯支座,减小地震作用下水平力。

    通过对非隔震及隔震模型分别进行非线性时程分析,得到减震系数为0.29,满足隔震的预期目标,隔震效果良好。

3.圆管型钢混凝土梁柱节点形式创新与实践

    国内大型机场的结构形式通常为屋面采用大跨空间钢结构而下部采用钢筋混凝土结构。为满足支撑钢屋面的钢柱柱底嵌固条件,需将钢柱下插到下层钢筋混凝土柱中,由此产生了钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱连接的问题。标准构造图集给出的连接方式有套筒连接、短牛腿焊接、搭接三种形式。

    针对海口美兰国际机场T2航站楼的梁钢筋直径大、根数多且工期紧张等情况,套筒连接形式可大量减少现场焊接,是最优选择,但标准图集中未给出圆管柱上焊接套筒的做法,因此本工程尝试了一种新的连接方式,将焊接短牛腿和套筒连接整合在一起。

     节点构造与分析

    在海口美兰国际机场T2航站楼工程中所采用的钢筋混凝土梁与型钢混凝土柱连接的标准节点大样如图6和图7所示,轴线交点为型钢混凝土柱,柱内圆钢管截面有D1100×30D1300×35D1500×40等几种,材质为Q345B,柱混凝土强度为C50,与之相连的钢筋混凝土梁有600×600600×8001200×1200等多种截面规格,梁混凝土强度为C40

5  梁柱型钢标准节点平面大样

    在钢筋混凝土梁端设置钢牛腿与柱内圆钢管等强焊接,钢牛腿形式为焊接H型钢,长度取从型钢混凝土柱外表面开始算起往外1倍混凝土梁高,钢牛腿截面高度取混凝土梁高减去340mm(钢筋保护层厚度+箍筋直径+双排梁纵筋的高度=170mm),宽度取混凝土梁宽减去100mm。在钢牛腿上下翼缘的根部,即型钢混凝土柱外皮的位置设置竖向肋板,高度150mm,厚度50mm,其侧面根据梁纵筋的排布在工厂内焊上相应数量的机械连接套筒。为了使梁纵筋的力实现有效传递,分别在对应梁上、下最外排套筒的高度设置30mm厚的水平肋板,相应钢管柱内也要设置30mm厚的水平内隔板。根据混凝土梁内力包络图可知,钢牛腿上翼缘受拉,钢管柱内相应位置也应该设置水平内隔板,但是由于此内隔板与其上排的内隔板间距太近,两隔板间混凝土很难浇实,因此把此内隔板下移至距离上排套筒隔板200mm的位置。另外由于50mm厚竖肋板承受的由钢筋传来的侧向力很大,因此在竖肋板中心位置,在其与圆钢管柱之间增加一道竖向加劲肋,厚度同钢牛腿腹板厚度为30mm

6  梁柱型钢标准节点剖面大样

    由于此节点构造较复杂且没有其他工程经验借鉴,因此采用ANSYS软件对此节点形式进行有限元分析,研究了节点的受力性能和破坏形式,并且验证了此节点形式在工程中使用的可靠性。选取整体结构中最典型的一处正交梁柱节点为例进行计算,计算结果如图8所示,水平肋板和钢牛腿翼缘应力最大位置在板件两端的边缘位置,水平肋板应力约为100~250MPa,钢牛腿翼缘应力约为40~150MPa。竖向肋板应力最大位置在其与水平肋板和侧板的交角处,约为140MPa。节点应力分布较为均匀,节点传力合理、可靠,各部分均能满足设计要求。此种型钢节点做法可以为今后其他工程中的类似情况提供参考。

4.缓粘结预应力技术的应用

    缓粘结预应力技术是一项新颖但尚未广泛应用的结构技术。缓粘结预应力是通过缓粘结剂的固化实现预应力筋与混凝土之间从无粘结逐渐过渡到有粘结的一种预应力形式。缓粘结预应力筋的受力性能与有粘结预应力筋相同,但施工与无粘结预应力筋一样方便,不需要后灌浆。这种新型预应力技术突破了传统的预应力理念,以其承载力高、抗震延性能好、施工工艺简单、抗裂性好、节点布置灵活等优点,受到业内关注。缓粘结预应力筋构造见下图。在海口美兰国际机场T2航站楼结构设计中,应用这一技术解决了钢绞线穿过型钢梁柱节点的难题。

7  缓粘结预应力构造图

    (1) 缓粘结预应力技术在大跨度框架梁中的应用

    海口美兰国际机场T2航站楼中心区由于建筑使用功能的要求,行李机房及行李提取大厅为18m柱网,部分4层柱落在3层框架梁上,形成梁托柱结构。这些大跨度框架梁均采用缓粘结预应力技术

8  转换梁缓粘结预应力筋布置示意图

    由于缓粘结预应力钢绞线与无粘结预应力钢绞线都是单根布置、单根锚固的,与有粘结钢绞线相比,张拉端布置起来更加灵活,尤其对张拉端在框架梁端且非预应力钢筋布置比较密集的情况,有效解决了有粘结的波纹管布置及钢绞线群锚相对困难的问题。

    (2) 缓粘结预应力技术在型钢混凝土结构中的应用

    航站楼屋顶钢结构支撑柱采用锥形钢管柱,该钢管柱需要下插1层满足柱底嵌固条件,下层型钢混凝土柱与混凝土梁连接采用在梁端设置钢牛腿的做法,这样的节点就给有粘结预应力筋的布置带来困难,构造比较复杂,考虑到缓粘结预应力钢绞线的自身特点,可以很好地解决上述问题。

 图 9  型钢混凝土柱与混凝土梁节点做法

 图10 缓粘结预应力筋穿型钢节点布置示意

    若型钢混凝土节点区域布置有粘结预应力筋,预应力筋需要穿过牛腿腹板,腹板需要开洞处理。当改为缓粘结预应力筋时,因缓粘结预应力筋布置与无粘结预应力筋布置相同,采用单孔锚具,单根预应力筋可以从型钢牛腿上方穿过,避免有粘结预应力筋波纹管需要穿型钢腹板的缺点,这样给施工带来极大的方便。

5.施工最新进展

    中心区主体混凝土结构于20188月全部完工,目前正在进行屋面钢桁架的拼装。指廊区主体结构已经全部完工,正在进行屋面金属面板的安装。

10月 

海口美兰机场二期航站楼钢结构屋盖提升

??施工现场大型钢柱、网架分布有序,约300余名焊接工人同时作业。

??闪耀的钢花在烈日中飞溅,“磁磁磁”的焊声此起彼伏,18台液压提升机器轰隆作响。

    10月30日,随着施工人员对讲机里传来“提升高度32.8米到位”的报告声,单块面积1.1万平方米、重达1000吨的屋盖网架整体安装到位,标志着美兰机场T2航站楼钢网架结构正式实现封顶2.5万平方米钢结构同步液压提升将创海南第一。此次钢结构同步提升是海南省第一次在如此大面积结构上应用液压同步提升施工技术,钢结构液压同步提升施工技术预计节约屋盖施工总工期20天以上,T2航站楼钢结构整体屋盖也于10月底完成提升。


屋盖提升到位后,为后续幕墙及屋面专业创造工作面,并于10月15日开始大规模安装玻璃幕墙及中心区金属屋面,更为实现2018年底T2航站楼屋面结构闭水奠定坚实基础。

(此部分来源于海航物流集团)


以下施工图由北京市建筑设计研究院有限公司提供:

                                                                                                      

                                                                                       转自《减震技术》

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