昆明新机场航站楼工程结构设计

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北京市建筑设计研究院:束伟农副总工程师
 
束伟农：各位来宾、各位专家、早上好，下面由我简单介绍一下昆明机场航站楼工程的结构设计。第一个介绍工程概况，这是昆明机场的一个区位图，这是一个总规图，是一个新机场，一个新建的机场，在一个空地上新建的一个项目，这是十一五的一个重大项目，因为地形比较复杂，因为它是在一个丘陵上来建机场的，航站楼现在的面积是548300平方米，还有一个停车楼90640平方米，还专门预留轻轨车站18750平方米，这次工程宽度比较宽，南北长是855.1米，东西长1131.8米，停车楼东西长330米，南北长130米，它的高度也是比较高的，达到7225米，这几张图看一下就行了。这是拱门情况，地上三层，局部四层，主要以三层为主。2015年机位国内57、国际8，2020年机位国内78、国际17，2035年机位国内92、国际39，这里面比较特别的地方，它这一块全部采取的是钢做成的。这是里面往外看的情况。这是一个效果图，这是二首层面，这是大厅。大家看一下就行了，这个大厅这个前区的彩带一共有上彩带和下彩带，这个图看的比较清楚一点，上面还有一个彩带，上面彩带从17米到37米的变化空间的两个彩带是中间彩带。这是地下一层，地下二层，地下二层车库和航站楼是连通的。地下三层也是通在一起的，这个工程地面以下看不见的地方。它的前期宽度有324米。也是一个效果图。大家看一下。这个看的比较清楚，它这条因为是7条彩带，一条中间交叉的两条，前驱有四条彩带，后面有三条彩带，因为这个面积宽度324，从这里到这里256米，这个跨度也比较特别一点，前面的跨度是72米，后面的跨度是60米，其他跨度是24和28米，这个工程比较大，我简单讲一下这个工程的特点，这个项目因为是在一个新建的山地上来建这个机场，面临很多的问题，首先是面临地形崎岖不平，而且有一个比较突出的地方，因为云南这个地区岩溶比较发育，另外还有多条断层从场区穿过。这张图可以看出来，我们这里是一个断裂带，原来航站楼前通区我们南移了，但是最大的问题这个前驱的地方也存在一个断层，地理条件比较复杂，一个颜色代表一块情况，你可以看出这个地方是相当复杂的，这个地理是比较复杂的。
第二个面临严峻的地震形势，小江断裂带比较活跃，这个地图上我们可以看出来，我们在这个位置上，这条是汶川地震的位置就在这里，在我箭头指的地方，可能是这个位置。因为地震完了以后要释放出来，我们的机场位置在这里。因为我们在这个位置上，这里断裂带大家可以看出来。这下面因为这个场地，我们目前的场地在这里，主要是这两个，这是一个预测图，这个预测图从云南预测图可以看出来，另外一个特点这个工程比较复杂，属于超长超大，另外一个造型比较复杂。第三个房顶支撑结构。因为这个工程从这里长1.1公里，我们肯定要增段，我们按照原则上120米左右，分成4段，因为它的飘带不能跨区，所以当时就没有分段，这个位置是300公里，这里是200公里，这里是400公里，我们讲的是操控300米的。
第二个建筑造型比较复杂，一般来说都是比较复杂的。第三个是彩带结构，我们从正面看，从侧面看，它这个体系是用腕袋结构，因为腕袋结构比较简单，比较早，而且它的建筑是上面吊顶，这样比较简洁一点这是前期飘带的情况，这个飘带最复杂的是1号飘带，和4号飘带之前是空的，有50多米高，这里都是空的。对稳定比较重要的问题，这是把那个飘带拉开的情况。目前飘带的尺度，一般来说条带是2米宽，高度75高，然后下面的彩带是4米到4米5，这个比较大感觉很薄片。下面是索幕墙结构，带来什么问题，索网结构不规则，支撑索结构的为钢彩带结构，索节点比较复杂，这个节点很复杂的，这个次彩带和主彩带，主彩带为主，特别是这些角度长度为3米多，从数据上是比较复杂的，对我们这个设计还是影响的。平常我们所看到的结构，一个是在外层结构受到一些影响对主题影响比较大，而这个工程结构的影响飘带影响的问题。我们当时考虑设计原则的时候，我们首先要有一个设计原则。456的问题，主要我们需要做水平双向多点输入时程地震反应分析。这个项目的重要部件进行。
其次是软件模型和计算模型，因为这个模型计算是比较复杂的，因为下面是混凝土结构，来做一个计算分析。房屋钢结构。软件就不说了，因为软件不会常用到。针对性措施，第一个是隔震，这个项目主要采取的是这几点，因为面积比较大，目前国内最大的，总体思路简单说一下，当时我们这个针对的目标，原来实际上可以调整到7度，这个目标定到7度，当时因为现场安置高的是8.2到8.5米之间。另外一个就是5.2，因为最高要求实际上满足5.2这个要求，根本满足不了这个要求，所以这两个是矛盾的，这5.5基本上匹配了。第二个是采用组合隔震理念。中心区叠层橡胶隔震支座，外围采用铅芯橡胶隔震的组合来提高隔震效率，同时限制隔震层的偏心率，避免隔震结构的扭转。为了解决柱轴力过大，而隔震产品尺寸受限制的问题，采用了在一个柱下并联多个隔震支座的做法。另外一个问题，因为我们航站楼有5000吨左右，因为不可能做很大的，这样会带来很多问题，我们避免了一个方式，我们最多用6个就是123456，这种方式来做隔震，也可以解决这个问题。但是这个是可以更换的。构造问题，大家看一下这个关系。这个隔震层，我们现在用的是1米的，有651个，阻尼力每秒达到1500KN，这是它简单的参数我就不说了。隔震垫布置示意图，周边是布置的情况，这是我们布置的核心，按照两个方向来布置阻尼器。地震波的输入方式，地震波的选择，讲一个输入问题，输入问题主要是目前的输入，是单方向水平输入。按双向水平输入，规范的是0.85：1，我们有三项输入，我们按照三个输入方式，1.85：0.6。这个工程通过计算可以达到的一个目标，因为这个审查也通过很多次，比较特殊的地方，相对混凝土结构比较小，主要是它整个主体的刚度，因为小于一秒是增期，我们发现以后虽然是支撑结构是钢结构，但是也可以达到一定的效果。另外一个温度荷载和风荷载下。隔震层的位移均很小。下面简单介绍一下彩带钢构情况，当时考虑的情况基本上钢珠屈服，因为刚带比较重要，在第三水准的时候，彩带、钢管柱、这个标准比较高的。制作构建、制作节点不屈服。其他部位就是构建不屈服。因为我们有很多区，有的区做了一个目标，因为前面的目标控制完以后落后一个控制标准的问题。这个标准前面的目标，我们举例彩带结构，如果这个工程大于0.6，不屈服是可以达到要求的，实际上它是大的一个控制目标，定完以后具体一个量化的指标，这个指标经过解释论证，我就不简单说了。可能常规规范要求严格一点。另外一个这个工程里面最大的问题，彩带结构里面，最大面积结算问题，因为这个结构体系，彩带模型局部，平面内的我们怎么处理，我们在单面积作用下，考虑模式。然后平面外计算长度系数，我们也做了一个分析，这样结果出来，通过计算我们按照模式，我们做平面内平面外的计算长度，我们通过这个方式也可以达到要求。另外一个彩带结构非线性稳定分析。对曲线是不是敏感，我们也要考虑，因为曲线敏感也会导致安全问题，我们做了无曲线的和有曲线的来做一个稳定性分析。这样也做了一个稳定分析。下面再讲一个，因此时间比较短，我只能简单介绍一下，航站楼核心区A区平面两个方向的尺寸分别为324m和256m，属于超长型结构，应当对该结构进行多点输入地震反应分析。特别是A区，采用了隔震结构，多点地震输入对其影响还未见详细的研究。多点输入时考虑回填区与非回填区场地剪切波速的差别，回填区采用200m/s，非回填区采用500m/s，对90度、135度、180度和225度四个方向进行了计算。因为我们是第一次做，我们做了一个研究，我们分析的时候和以往不太一样的，我们计算的统一的波数，而我们这个工程会导致剪切波速的，我们趋于200和500的来做。波数不太一样我们从各个方向的来做。这是做输入的时候，因为改变了一种方式，因为这个目前怎么做也没有一个具体的计算要求，做的情况看一下就行了。另外一个EF区，因为我们下面结构是，这样的结构我们也做了一个，接近400米长了，因为它的宽度比较窄，我们按照一个波数来考虑的。我们讲一席它的结论。通过这个情况分析出来的结果我们做的分析，由于地震动输入存在相位差，多点输入对E、F结构的扭转影响较大；多点输入对隔震结构隔震层的位移影响较小，多点输入的位移较单点输入的位移稍小；多点输入对隔震结构的内力影响较小，柱的剪力较单点输入的剪力稍小。对非隔震区，多点输入对不同部位柱子的剪力影响不同，在小震承载力设计时，需要对柱的内力进行调整。因为这个项目，为了工程安全性我们做了实验，主要是了解一下，通过这个实验来了解性能，验证一下它的效果，另外一个看整体结构有没有问题，去年10月份做的实验，这个模拟是16米，我们这个项目因为太长了，300米长，因为没有做成，因为实在是没有办法，因为台子有限，做不了大的。通过这个结论看出来，简单说一下。下面看一下现场照片，时间差不多了，这是安装照片，这是安装螺栓，我们这次考虑的是抗拉，长度，这是施工完的平台，这是那个彩带的制作，这个彩带目前这两天要安装，这是在加工的时候照的。这下面几块板都是混凝土结构高度很高，宽度也很宽。这是目前的施工情况，因为这个工程没有经验的问题，因为填起来，这一点负17米，这个地方负10米，因为这个场地是填出来的，通过填土以后才能盖楼，这是工程比较特别的地方。好了，今天我的介绍到这里，谢谢大家。