包头市机场航站楼钢结构设计

包头市机场航站楼钢结构设计

1航站楼屋顶建筑特点包头机场改造项目的建筑面积为二层，总建筑面积为360米，宽27.64米，屋顶高度为12.8.22米。航站楼屋盖平面投影呈凸字形,中间为大厅,两侧为指廊;整个屋面轴线水平投影面积为17924m2。航站楼一层采用钢筋混凝土结构;二层钢柱及屋盖采用钢结构。航站楼墙面采用通透的玻璃幕墙围护系统,屋面采用轻型复合保温金属屋面,局部设采光天窗。建筑物整体造型简洁明快,路侧屋面外挑9.3m,采用曲线造型,富有动感,见图1。2屋顶桁架结构包头机场航站楼一层为钢筋混凝土结构,标准柱网尺寸12m×13.5m,楼板和梁采用预应力钢筋混凝土结构,沿纵向分为三个温度区段。中间大厅段为B区,两翼指廊分别为A,C区。包头机场航站楼二层及屋面采用钢结构。大厅屋面造型为由不同弧线组合而成的单向曲面,桁架为两连跨;指廊屋面造型为单向筒壳,桁架为单跨。钢柱采用钢柱焊接箱型截面,与下部混凝土结构刚接。大厅和指廊横向主受力桁架均采用倒三角形变高度空间桁架,桁架断面是由三根钢管作为弦杆组成的等腰三角形,桁架沿屋面外轮廓找型,呈多圆弧曲线。通过在柱顶附近的屋面桁架之间设置纵向的联系桁架和封闭的水平支撑,承受由地震作用和风荷载产生的水平力,形成一个稳定的屋盖结构体系。工程的结构布置图见图2。航站楼大厅纵向长132m,A区指廊纵向长82m,C区指廊纵向长134m,标准柱距12m。大厅桁架为两连跨,陆侧桁架跨度37m,空侧桁架跨度27m;陆侧屋面最大悬挑约9.3m,空侧最大外挑约4.6m;陆侧屋面檐口结构标高约21.6m,空侧檐口标高约17.7m。主桁架高度2.2~1.5m。航站楼大厅剖面图见图3。指廊桁架为单跨,跨度27m,桁架高度2.2~1.7m;陆侧屋面檐口结构标高约16.4m,空侧檐口标高约12.8m。指廊结构剖面图见图4。所有桁架均支承于钢柱顶,钢柱截面为焊接箱型柱。3连接的建模分析航站楼大厅和两侧指廊间设有伸缩缝,构件之间没有连接,独立形成三个结构单体;计算时分别建模分析。大厅和指廊结构均采用Midas/Gen7.8.0结构分析软件进行线弹性三维空间整体模型分析。3.1设计施工单位及分组包括恒载、屋面活载、风载、雪载、地震作用。设计基准期为50年。屋面永久荷载:1.00kN/m2;屋面活载:0.50kN/m2;雪载:基本雪压0.25kN/m2;风载:基本风压0.55kN/m2;地面粗糙度:B类。地震作用:抗震设防烈度:8度,设计基本地震加速度为0.20g。设计地震分组:第一组;场地类别为:Ⅲ类。3.2钢柱、钢柱的设计采用通用空间结构计算分析软件Midas/Gen进行整体结构分析计算。桁架弦杆按拉(压)弯杆件设计;腹杆按轴心受力杆件设计。支撑按轴心受力杆件设计,钢柱按拉(压)弯杆件设计,屋面檩条按受弯构件设计。柔性支撑按单拉杆设计。用板单元模拟屋面板,便于施加风荷载。3.3主桁架及廊-架挠跨比根据三维模型计算结果,在恒活标准值作用下,大厅主桁架的挠跨比为1/661<1/400,指廊主桁架的挠跨比为1/509<1/400,均满足规范要求。风荷载和地震作用下柱顶的结构变形控制见表1~3。4主结构及高温本工程的节点设计尽量做到传力明确简捷、便于施工,避免应力集中和复杂应力状态。主结构用钢材质为Q235B,焊条采用E43××型,高强度螺栓采用10.9S级。构件和节点的设计遵循国家现行的《钢结构设计规范》。4.1连接节点的位置是主脚手架的顶部和主脚手架的顶部钢柱柱顶与主桁架连接节点连接形式为铰接,通过节点板焊接在桁架端头形成支座与柱顶节点板通过螺栓连接(图7)。4.2抗风柱柱前端与框架之间的连接节点抗风柱柱顶与桁架连接节点桁架焊接节点板与抗风柱腹板通过开长圆孔的螺栓连接形成不传第竖向力只传递水平力铰接形式(图8)。4.3悬臂式结构的悬臂式纤维杆的截面增强节点配合建筑造型,大厅陆侧桁架端部弦杆悬挑,考虑檐口风荷载作用加强,弦杆截面增加做法见图9。4.4柱端节点钢柱柱脚通过地脚锚栓与下部混凝土柱刚接见图10。5结构形式合理在包头机场改扩建工程航站楼钢结构设计中,根据建筑造型和室内要求,确定空间桁架结构受力体系。结构形式合理,受力明确。包头机场改扩建工程航站大厅屋盖系统钢结构(包含钢柱、檩条