機場航站樓結構設計咨詢

【摘要】討論了航站樓結構設計技術咨詢的四個方面：基礎選型、荷載取值、結構設計和結構計算與施工圖的合規性判斷。在基礎選型方面，采用多方案比選的咨詢方法，找到最適合的基礎型式。荷載取值方面，對于航站樓承受的外部和內部荷載進行了分析和計算，確保了航站樓的安全和可持續性。在結構設計方面，根據航站樓的規模、功能和預算等因素，提出了合理化建議。最后，通過結構計算與施工圖的合規性判斷，確保結構設計的符合標準和規范，從而保證了航站樓的質量和安全。

【關鍵詞】結構設計咨詢； 航站樓； 基礎選型； 荷載取值； 合規性

【中圖分類號】TU318.2A

0 引言

機場航站樓作為一個重要的交通樞紐，其建設和運營對于城市的經濟、社會和文化發展都具有重要的意義。航站樓不僅是進出港旅客的主要場所，還是航空公司、機場管理部門等各方面的重要工作區域。一座好的航站樓設計不僅可以提升機場形象，還能提高旅客的體驗感，提高機場的運營效率。航站樓的設計需要考慮多方面的因素，如結構、環境、功能等，為了確保航站樓的安全和高效運作，需要進行結構設計技術咨詢，以確保航站樓的結構設計符合國家標準和最佳效果。本文將討論機場航站樓結構設計技術咨詢的主要內容。

結構設計是指對航站樓的整體結構進行規劃和設計，確保航站樓能夠承受外部荷載和內部負荷，例如人員和設備的重量，以確保安全和可持續性。咨詢工程師將根據航站樓的規模、功能和預算等因素來對結構設計提出合理化建議。

1 基礎選型

航站樓基礎選型需要綜合考慮所在區域地質情況、水文條件、航站樓結構的特點、荷載、鄰近建筑基礎類型的選取及施工條件限制等因素。（1）地基類型：地基類型包括淺基礎、復合地基、深基礎。（2）基礎形式：基礎形式包括獨立基礎、條形基礎、筏板基礎和樁基礎等。（3）基礎選型咨詢：選擇哪種形式需要根據地基的情況以及航站樓結構的特點來確定，具體流程詳見圖1。

2 荷載（作用） 取值

2.1 樓、屋面恒、活載標準值

航站樓作為一種特殊的建筑類型，與普通民用建筑在恒荷載和活荷載方面有一些不同之處。比如：航站樓樓面的建筑面層一般較厚，通常具有大跨度和高度，其恒荷載通常比普通民用建筑更大；航站樓的活荷載通常比普通民用建筑更大和更復雜，這是因為航站樓需要承載巨大的人流量和行李、貨物等，同時還要考慮車輛、設備和貨物的運輸和移動。這些需要結構工程師在設計和施工過程中進行特殊考慮，咨詢工程師加以復核，以確保航站樓的安全、實用和高效。

2.2 風荷載

通常航站樓工程體量大、體型復雜，屋蓋跨度大，為風敏感建筑，無法直接利用規范方法獲得設計需要的風荷載參數（如體形系數、風振系數等），也無法借鑒類似結構的研究成果評價其風荷載特性。GB 55001-2021《工程結構通用規范》［1］中4.6.8條規定：工程結構的風荷載非常復雜，列舉了應當進行風洞試驗的三種情況。航站樓屬于第一條規定，體型復雜。這類建筑物或構筑物的表面風壓很難根據規范的相關規定進行計算，一般應通過風洞試驗確定其風荷載。

2.3 地震作用

首先根據GB 50011-2010《建筑抗震設計規范》 ［2］、GB 18360-2015《中國地震烈度區劃圖》 ［3］的規定，查詢航站樓工程所在地區的建筑場地地震抗震設防烈度、設計地震分組、設計基本地震加速度值；其次航站樓通常為重大工程，根據《中華人民共和國防震減災法》［4］第三十五條規定：重大建設工程和可能發生嚴重次生災害的建設工程， 應當按照國務院有關規定進行地震安全性評價，并按照經審定的地震安全性評價報告所確定的抗震設防要求進行抗震設防。最后將地震安全性評價報告與抗震規范中的地震參數對比，一般取兩者包絡設計。表1給出某航站樓工程所在地區的建筑場地地震抗震設防烈度6度的地震安全性評價報告與規范地震參數對比。

2.4 溫度作用

航站樓平面尺度大，即使結構按使用功能及結構需要設伸縮變形縫，分縫后的單體尺寸也較長、較寬，溫度對結構的影響不容忽略。航站樓設計時均需考慮溫度作用，結構技術咨詢按照流程審查設計的溫度取值，提出合理的意見。

溫度取值流程：收集航站樓當地氣象資料—根據氣象資料，確定室內外結構可能遭遇的氣候溫度—確定結構的合攏溫度區間—計算航站樓工程的升降溫度—考慮收縮、徐變及開裂剛度的折減，確定最后的混凝土結構當量溫差。

3 結構設計

3.1 結構縫的設置

通常航站樓平面尺度大，開洞、連廊等造成平面形狀復雜，豎向各樓層之間差別很大。選擇合理 的結構分縫， 可以減少由于溫度等引起的結構復雜內力， 以及有利于抗震設防， 從而降低結構成本， 同時不過多影響建筑功能。

3.1.1 鋼筋混凝土結構設縫

航站樓指廊一般為細長結構，長寬比較大，設縫間距為100～200 m之間，過長溫度應力會較大，需要配置較多預應力鋼筋來抵抗溫度應力，這樣造價會較高。大廳的平面尺寸一般都在400～500 m之間，如果按照普通建筑100～200 m設置伸縮縫，對建筑功能影響較大；不設縫對造價影響大。因此非常有必要要求設計公司對大廳的設縫作多方案比選，供業主決策。表2舉例給出某航站樓大廳混凝土結構設縫多方案比選。該大廳平面尺寸為480 m×246 m，見圖2。

案二作為航站樓大廳的實施方案。

3.1.2 鋼屋蓋設縫

屋蓋設縫原則：鋼屋蓋設縫通常比下部鋼筋混凝土結構設縫少，一般下部混凝土2～3個結構單元對應上部鋼屋蓋1個單元；這樣有效的降低屋面漏雨的風險。

3.2 下部鋼筋混凝土樓蓋結構選型

航站樓大廳部分結構主要柱網尺寸通常為9 m×9 m、 12 m×18 m和18 m×18 m， 根據建筑高度、 抗震設防烈度、建筑使用功能及建筑使用維護要求等因素， 結構體系采用全現澆鋼筋混凝土框架梁板結構。初步設計階段，宜對對不同樓蓋布置方式的技術經濟指標進行了多方案對比分析，舉例18 m×18 m柱網如圖3所示。

某航站樓在進行初步設計階段時，咨詢宜協助設計公司或自己獨立進行樓蓋布置方案比選工作，選出經濟性及結構受力合理性的方案。在進行樓蓋布置方案比選工作時， 主要從結構受力合理性、經濟性、施工便利性三方面進 行對比分析。比如圖3的樓蓋方案，結構計算模型中板厚取為 120 mm，結構自重程序自動計算， 樓面附加恒載取為 3.9 kN/m2，均布活載分別取 3.5 kN/m2 、5.0 kN/m2、10.0 kN/m2（考慮附加行李系統吊掛荷載 5.0 kN/m2）、13.0 kN/m2（考慮附加行李系統吊掛荷載 8.0 kN/m2）。在上述荷載作用下，各方案材料單方造價對比如圖4所示， 從圖4中可以看出， 在相同荷載作用下各方案造價差別不大，方 案 D 最低，方案A 次之。但方案 D 樓板受荷面積大，樓板配筋較大，因航站樓工程為超長結構，混凝土收縮和溫度變化引起的結構的約束應力越大，混凝土越容易開裂，且后期改造對其影響也比較大。方案A 樓板受荷面積和梁板構件配筋率適中， 較方案D 結構冗余度和后期改造適應性較高，橫向及縱向框架受力均勻。綜合考慮經濟性及結構受力合理性，推薦方案A。

3.3 上部屋蓋結構選型

機場航站樓屋蓋鋼結構形式多樣，常見類型有：桁架結構、拱結構（拱+單層網殼）、張弦梁結構、網架結構、單層網殼及各種雜交結構等，其中最常見的為桁架結構和網架結構。

3.3.1 屋蓋結構型式對比

機場航站樓屋蓋通常為大跨度鋼結構屋蓋，宜通過比較航站樓工程可行的結構型式，來確定最適合的屋蓋型式，以36 m×72 m跨度的航站樓鋼屋蓋為例進行經濟性對比見表3。

3.3.2 支承柱端節點形式

對柱上鉸下剛及下鉸上剛兩種節點構造形式的結構性能進行了分析咨詢，結果見表4。

支承屋蓋的柱采用下鉸上剛的連接方式時具有柱頂溫度應力較小、梁柱節點構造簡單的優點，但網架用鋼量較大。上鉸下剛的連接方式可通過在柱頂設置水平可滑動彈簧支座的辦法來減少溫度應力，其本身又具有網架用鋼量相對較低的優點，因此從經濟性、 可靠性推薦采用上鉸下剛方案。

3.3.3 彈性支座布置

航站樓大廳鋼屋蓋平面尺寸大，在溫度作用下，如果采用固定鉸支座水平向剪力較大，對支座以及支承柱的設計帶來很大困難。因此需要計算比選在屋蓋合適的部位設置部分彈性滑動支座，達到釋放溫度內力的效果。

4 結構計算與施工圖的合規性判斷

結構計算與施工圖的合規性判斷是工程設計咨詢的重要環節，以下是合規性判斷的一些基本步驟。

4.1 檢查設計文件的完整性和準確性

首先，需要檢查設計文件的完整性和準確性，包括建筑結構計算書、結構平面圖、構件圖、標準和規范等。這些文件應該完整、準確、清晰，并符合國家和地方的相關規定。

4.2 檢查設計參數和荷載的合理性

其次，需要檢查設計參數和荷載的合理性。這包括荷載類型、大小、方向等，以及設計參數的選取和計算方法。同時，需要檢查設計參數和荷載是否符合相關的規范和標準。

4.3 檢查結構計算的正確性和合理性

然后，需要檢查結構計算的正確性和合理性，包括計算公式的正確性、計算方法的合理性、計算結果的準確性等。同時，需要檢查計算結果是否符合相關的規范和標準。

上述合規性判斷的過程中，需要依據相關的規范和標準，并嚴格按照程序進行，保證判斷的準確性和合理性。

5 結束語

隨著航空業的不斷發展和人們對航空交通的需求不斷增長，機場航站樓已成為一個重要的基礎設施，各地新建、擴建航站樓工程不斷涌現。在該背景下，本文通過對機場航站樓結構設計咨詢進行綜述，旨在為相關領域的研究提供參考，以及為航站樓結構設計咨詢的應用和推廣提供指導。

參考文獻

［1］ 工程結構通用規范： GB55001-2021［S］.北京：中國建筑工業出版社，2021.

［2］ 建筑抗震設計規范： GB50011-2010［S］. 北京：中國建筑工業出版社，2016.

［3］ 中國地震烈度區劃圖： GB18360-2015［S］. 北京：中國建筑工業出版社，2015.

［4］ 中華人民共和國防震減災法［S］. 2008.

［5］ 王鐵夢.工程結構裂縫控制［M］.北京：中國建筑工業出版社，1997.