首都国际机场T3号航站楼结构设计

第38卷第1期建 筑 结 构2008年1月

首都国际机场T3号航站楼结构设计

王春华 王国庆 朱忠义 柯长华 周 钢 陈 清

(北京市建筑设计研究院 100045)

[提要] 北京首都国际机场T3航站楼是北京2008年奥运会的重点工程,南北总长约3000m,东西宽750m,包括T3A,T3B航站楼和T3C国际候机厅,总建筑面积约100万m2。航站楼主体为钢筋混凝土框架结构,屋顶为曲面钢网架结构,支承屋顶悬臂结构的是锥形和梭形钢管柱。主要介绍在超大规模结构设计中遇到的关键技术问题,包括超长结构的混凝土收缩和温度变形、多点多维地震波输入分析、结构转换、超大面积屋顶的温度内力、新型节点的设计等问题。在试桩的基础上,桩基础采用桩底和桩侧后压浆技术提高承载力40%~50%。结构体系中大量采用清水混凝土技术。对超长混凝土结构设计从设计和施工两方面采取措施,分缝处采取了异形型钢混凝土柱。航站楼的主体钢网壳周边大量采用变截面圆形钢柱,给出了其在大震下的弹塑性分析结果和节点构造措施。

[关键词] 航站楼 桩基础 超长结构 结构转换 钢结构

StructureDesignofBeijingCapitalInternationalAirportTerminal3PWangChunhua,WangGuoqing,ZhuZhongyi,KeChanghua,ZhouGang,ChenQing(BeijingInstituteofArchitecturalDesign,Beijing100045,China)

Abstract:TheBeijingcapitalinternationalairportT3isanextensionprojectforBeijingOlympicGamesin2008,thelengthbetweennorthandsouthisabout3000meters,themaxwidthbetweeneastandwestisabout750meters.TheareaoftheentireT3newairportisapproximately110millionsquaremeters,andiseividedintofourpartsT3A,T3B,T3CandGTC.ThemainstructureoftheT3isthereinforcedconcreteframeconstruction,theroofisthespaceframestructure,andtheroofissupportedbythevariablecross-sectionsteelpipecolumnwhichextendstothebuildingsurfaceorperipheralinclinestooutside.Theessentialtechnology,applicationcharacteristicandanalysisofthedesignandconstructionmethodareintroduced.Keywords:Beijingcapitalinternationalairportterminal3;pile;ultralongstructure;transferstructure;steelstructure

1 工程概况

北京首都国际机场T3航站楼是首都机场扩建工程的核心项目,也是迎接北京2008年奥运会的重点工程。项目2004年开工,其建筑方案及初步设计主要由JV设计联合体完成,我院配合并优化调整初步设计,并完成全部施工图设计。新航站楼位于现有首都机场东跑道东侧,南北总长约3000m,由T3A,T3B航站楼、T3C国际候机厅和交通运输中心(GTC)组成。T3A和T3B航站楼南北对称,平面呈/人0字形,T3C位于中间,整个航站楼通过捷运系统和行李传送通道连接,总建筑面积约98万m,建成后年旅客吞吐量约4700万人次,如图1所示。

T3航站楼主体结构为钢筋混凝土框架结构,其中央大厅地下2层,地上3~6层,两翼及指廊地上2~3层。T3B航站楼中心区地下3层,地上2~3层,两翼及指廊地上2层。T3C国际候机厅地上2层。屋顶及支承屋顶的柱子为钢结构,屋面最高点约45m。基础采用钻孔灌注桩。工程的特点是平面面积大,工艺流程复杂,建筑造型新颖,建筑装修采用清水混凝土,结构完成面直接作为公共区域的建筑装修面,

建筑对结构

2

图1 总平面图

从断面到外观形状严格控制。

工程的结构设计基准期为50年,结构安全等级为一级,抗震设防类别为乙类,抗震设防烈度为8度,基本地震加速度为012g,设计地震分组为第一组,建筑场地类别Ó类。2

基础设计

工程场区自然地坪低于建筑?0100标高3~5m,

场区内需大面积回填土。场区土层地质较软,承载力较低,压缩模量小,抗浮水位高出自然地坪,接近设计地面,建筑荷载分布不均匀,相差较大,且捷运系统与行李传送系统的运行对结构变形要求较高。根据工程特点,最终采用摩擦型钻孔灌注桩基础,其优点是:1)避开了软土地基承载力不足问题;2)控制由于上部荷载相差较大产生的地基不均匀沉降问题;3)可同时解决地基承载力和基础抗浮问题;4)适应施工单位分段流水作业的施工要求,保证施工工期。

由于基础面积大,桩总量大,为提高单桩极限承载力,采用桩底桩侧后压浆技术,预估单桩承载力可提高40%~50%。为保证经济安全,除按规范要求在现场对后压浆钻孔桩进行单桩承载力的破坏性试验外,还进行了单桩抗水平荷载的破坏性试验和非后压浆钻孔灌注桩单桩承载力的破坏性试验。破坏性试桩场地选在工程场地内,紧邻航站楼,根据土层变化、不同桩长及不同桩径分组进行,位置确定在土质相对较差即粉土层(粘土层)较厚的区域,以T3B为例的试桩组分布见图2。工程基础底板全部连通为整体,属超长混凝土结构,混凝土收缩变形和温度变形都会对桩基产生水平推力,水平荷载试桩可以为验算桩基水平承载力提供依据。

非后压浆钻孔灌注桩单桩承载力的破坏性试验,一方面可验证预估承载力是否安全,提供设计依据;另一方面,目前国家规范中还没有关于后压浆钻孔灌注

4100kN,单桩承载力特征值2050kN;3)与非后压浆试桩在单桩极限承载力4100kN的桩顶变形同等条件下,对应的后压浆试桩的单桩承载力为7000kN,后压浆单桩极限承载力提高了117倍。对于直径<1000桩,后压浆单桩极限承载力提高约1145倍。由此可见,采用桩底桩侧后压浆技术对桩的承载力提高明显,直径越小效果越好,其经济效益越明显。

试验桩设计施工基本参数

试验

区NB区NC区ND区NE区NE区桩端持力层

桩号NB-TP1NC-TP1ND-TP1NE-TP1NE-TP3

桩径(mm)800800800800800

有效桩长(m)25.025.025.025.025.0

主筋1010101010

ooooo

表1

是否采用后压浆是是是否否

桩侧P端压浆水泥量(kg)600P1000600P1000600P1000

))

桩身混凝土强度C40C40C40C40C40

充盈系数1.101.051.151.101.06

L22L22L22L22L22

层Á细中砂

图3 荷载Q-沉降s曲线

桩承载力的计算方法,因此在同等条件下进行后压浆

和非后压浆桩的对比试桩是很有必要的。

试验区NB区NC区ND区综合取值

桩号NB-TP1NC-TP1ND-TP1

静载试验成果汇总

桩径

(mm)800800800

后压浆与否是是是

表2

有效桩长试验最大单桩极限承载(m)加载(kN)力取值(kN)251025102510

160001280014400

9600112001000010000

3根试桩单桩极限承载力取值极差

小于平均值的30%

3 结构体系

根据航站楼建筑公共区域面积大,建筑空旷通透

的特点,主体结构采用全现浇钢筋混凝土框架结构,对于建筑竖向交通形成的/混凝土筒0,设计成小框架,使

图2 试桩试验区分布示意图

整个结构受力均匀,避免局部应力集中。屋顶及支承屋顶的结构构件采用钢结构,以满足顶层大厅大跨和屋面造型的要求。

T3航站楼除中央大厅中心区域为正交柱网外,其他柱网均为三角形,结构柱网分为两套:1)柱网彼此呈60b角,边长1318m的三角形小柱网支承主体混凝土结构;2)边长4114m、垂直高度为36m的三角形大柱网支承屋顶钢结构。柱子形状由建筑造型确定,混凝土柱截面为圆形,支承屋顶结构的钢柱为梭形或锥形。

桩径<800后压浆与非后压浆试桩静载试验的桩荷载沉降Q-s曲线对比见图3,试验桩设计施工基本参数见表1,静载试验成果汇总见表2。以直径<800桩为例,在设计桩顶标高-71800m,有效桩长2510m的条件下,试桩单桩抗压承载力试验结果显 …… 此处隐藏：13730字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……