昆明长水机场总体结构.ppt
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1、昆明新机场航站楼总体结构设计介绍昆明新机场航站楼总体结构设计介绍2009.02.262009.02.261 1 总体结构总体结构2 2 基础结构基础结构3 3 钢结构钢结构4 4 隔震结构隔震结构5 5 幕墙结构幕墙结构昆明新机场航站楼结构设计介昆明新机场航站楼结构设计介绍内容:绍内容:一一 工程概况工程概况 航站楼工程主要经济技术指标航站楼工程主要经济技术指标 建筑面积:建筑面积:航站楼航站楼 548300548300平方米平方米 停车楼停车楼 9064090640平方米,平方米,预留轻轨车站预留轻轨车站1875018750平方米平方米 建筑长度:建筑长度:航站楼:南北长航站楼:南北长 85
2、5.1m855.1m 东西长东西长 1131.8m1131.8m 停车楼:东西长停车楼:东西长 330m330m 南北长南北长 130m 130m 建筑高度:建筑高度:中轴屋脊最高点标高中轴屋脊最高点标高 72.25m72.25m 基本构成:基本构成:地上局部四层,地下三层。地上局部四层,地下三层。20152015年机位国内年机位国内5757、国际、国际8 8 2020 2020年机位国内年机位国内7878、国际、国际1717 2035 2035年机位国内年机位国内9292、国际、国际3939功能布局功能布局四层:四层:陆侧餐饮和陆侧餐饮和VIPVIP旅客休息室旅客休息室三层:三层:值机大厅及
3、国内出发安检区、值机大厅及国内出发安检区、候机区候机区二层:二层:国际出发联检区、候机区;国国际出发联检区、候机区;国 内候机区、到达通廊内候机区、到达通廊首层:首层:国内进港通道、国际进港通道国内进港通道、国际进港通道 及联检区及联检区地下一层:地下一层:行李提取大厅、迎客大厅及行李提取大厅、迎客大厅及 到达车道边到达车道边地下二层:与停车楼以及未来城铁车站地下二层:与停车楼以及未来城铁车站 连接过厅连接过厅地下三层:停车楼及附属用房。地下三层:停车楼及附属用房。二二 结构选型结构选型昆明新机场航站楼工程的特点昆明新机场航站楼工程的特点1.1.属于超长、超大、大跨度建筑属于超长、超大、大跨度
4、建筑2.2.建筑造型复杂建筑造型复杂3.3.面临复杂的场地地质环境面临复杂的场地地质环境4.4.拟建场地临近小江断裂带拟建场地临近小江断裂带5.5.屋顶支承结构为钢彩带屋顶支承结构为钢彩带6.6.前中心区外立面拟采用索幕墙前中心区外立面拟采用索幕墙昆明新机场航站楼结构设计将会遇到的问题昆明新机场航站楼结构设计将会遇到的问题1.1.结构超长(需进行多点地震输入结构分析)结构超长(需进行多点地震输入结构分析)2.2.大跨度空间结构大跨度空间结构3.3.钢彩带结构的设计问题钢彩带结构的设计问题4.4.地基基础将会遇到很多困难地基基础将会遇到很多困难5.5.抗震设计方面的问题抗震设计方面的问题6.6.
5、索幕墙结构与钢彩带共同工作索幕墙结构与钢彩带共同工作7.7.需进行结构超限审查需进行结构超限审查结构选型结构选型1.1.航站楼基础采用人工挖孔大直径灌注桩基础航站楼基础采用人工挖孔大直径灌注桩基础2.2.航站楼下部结构采用现浇钢筋混凝土框架结构航站楼下部结构采用现浇钢筋混凝土框架结构3.3.航站楼上部结构采用钢结构航站楼上部结构采用钢结构 其中:屋顶为曲面空间网架结构,采用四角锥网架和正交桁其中:屋顶为曲面空间网架结构,采用四角锥网架和正交桁架系结合的网架形式;架系结合的网架形式;前中心区的屋顶支承结构为钢彩带结构和钢管柱,其它区域前中心区的屋顶支承结构为钢彩带结构和钢管柱,其它区域为钢管柱。
6、为钢管柱。3.3.在航站楼前中心区采用隔震结构在航站楼前中心区采用隔震结构4.4.在航站楼前中心区外侧采用单层索结构在航站楼前中心区外侧采用单层索结构5.5.结构分段:结构分段:下部结构钢筋混凝土框架结构拟分为下部结构钢筋混凝土框架结构拟分为1616段段1.1.上部屋顶钢结构拟分为上部屋顶钢结构拟分为7 7段段三三 设计依据设计依据中国建筑西南勘察设计研究院提供的中国建筑西南勘察设计研究院提供的昆明新机场新航站区岩土工昆明新机场新航站区岩土工程初步勘察报告程初步勘察报告云南省地震工程研究院提供的云南省地震工程研究院提供的昆明新机场新航站区场地地震安全昆明新机场新航站区场地地震安全性评价报告性评
7、价报告设计地震动参数设计地震动参数5050年超越概率年超越概率63%63%10%10%3%3%Amax(m/sAmax(m/s2 2)0.950.953.003.005.075.072.252.252.252.252.252.25Tg(secTg(sec)0.400.400.450.450.500.50maxmax0.220.220.690.691.161.161 1 设计条件设计条件 结构设计基准期:结构设计基准期:5050年年 结构设计使用年限:结构设计使用年限:5050年年 建筑结构安全等级:建筑结构安全等级:一级一级 建筑抗震设防分类:建筑抗震设防分类:乙类乙类 地基基础设计等级:地基
8、基础设计等级:甲级甲级 基础设计安全等级:基础设计安全等级:一级一级 风荷载:按风荷载:按100100年一遇基本风压取值;年一遇基本风压取值;风压高度变化系数按风压高度变化系数按B B类地面粗糙度类地面粗糙度 雪荷载:按雪荷载:按100100年一遇基本雪压取值;年一遇基本雪压取值;超长混凝土结构考虑温度变化和混凝土收缩影响,综合考虑温差超长混凝土结构考虑温度变化和混凝土收缩影响,综合考虑温差2020 裂缝控制:地下结构裂缝控制:地下结构0.2mm0.2mm 地上结构地上结构0.3mm0.3mm2 2 设计标准设计标准 根据本工程结构的具体情况和特点,非隔震结构确定以下设计根据本工程结构的具体情
9、况和特点,非隔震结构确定以下设计原则:原则:在多遇地震作用下,结构处于弹性状态;在多遇地震作用下,结构处于弹性状态;在中震作用下,重要构件按中震的要求进行设计;在中震作用下,重要构件按中震的要求进行设计;进行结构整体弹塑性分析,验算结构的层间侧移和层间侧移进行结构整体弹塑性分析,验算结构的层间侧移和层间侧移延性比;延性比;对对超长型结构进行超长型结构进行水平双向多点输入时程地震反应分析;水平双向多点输入时程地震反应分析;对屋盖结构支撑钢柱进行抗连续倒塌验算;对屋盖结构支撑钢柱进行抗连续倒塌验算;针对重要部位,按地震作用水准和建筑性能水准,确定建筑针对重要部位,按地震作用水准和建筑性能水准,确定
10、建筑抗震性能目标,进行性能化设计。抗震性能目标,进行性能化设计。3 3 结构设计原则结构设计原则 隔震结构确定以下设计原则:隔震结构确定以下设计原则:在多遇地震作用下,结构处于弹性状态;在多遇地震作用下,结构处于弹性状态;在中震作用下,主要结构构件按不屈服的要求进行设计;在中震作用下,主要结构构件按不屈服的要求进行设计;进行结构整体弹塑性分析,验算结构的层间侧移和层间侧移进行结构整体弹塑性分析,验算结构的层间侧移和层间侧移延性比;延性比;对对超长型结构进行超长型结构进行水平双向多点输入时程地震反应分析;水平双向多点输入时程地震反应分析;对屋盖结构支撑钢柱进行抗连续倒塌验算;对屋盖结构支撑钢柱进
11、行抗连续倒塌验算;针对重要部位,按地震作用水准和建筑性能水准,确定建筑针对重要部位,按地震作用水准和建筑性能水准,确定建筑抗震性能目标,进行性能化设计。抗震性能目标,进行性能化设计。3 3 结构设计原则结构设计原则四四 结构超限分析结构超限分析结构超限分析结构超限分析昆明新机场航站楼工程属于超限大跨空昆明新机场航站楼工程属于超限大跨空间结构,结构超限部分主要在间结构,结构超限部分主要在A A区(核心区(核心区)。其他区的结构超限仅区)。其他区的结构超限仅E E区、区、F F区下区下部混凝土结构分部混凝土结构分4 4段,屋顶钢结构连成整段,屋顶钢结构连成整体,结构计算长度超过体,结构计算长度超过
12、300m300m。A A区(核心区)结构超限主要有以下几个区(核心区)结构超限主要有以下几个方面:方面:航站楼工程中,航站楼工程中,A A区、区、E E区、区、F F区的结区的结构长度超过了构长度超过了300m300m;结构超限分析结构超限分析由于屋顶支承结构为钢彩带结构,水平和垂直方向的抗侧刚度差异很大,会由于屋顶支承结构为钢彩带结构,水平和垂直方向的抗侧刚度差异很大,会引起结构扭转;引起结构扭转;钢结构,屋顶造型复杂,屋顶支承结构为钢彩带结构;钢结构,屋顶造型复杂,屋顶支承结构为钢彩带结构;结构超限分析结构超限分析楼板开洞面积较大;楼板开洞面积较大;结构超限分析结构超限分析钢结构,屋顶造型
13、复杂,屋顶支承结构为钢彩带结构;钢彩带平面外计算长钢结构,屋顶造型复杂,屋顶支承结构为钢彩带结构;钢彩带平面外计算长度取值规范没有规定;度取值规范没有规定;A A区(核心区)区(核心区)1#1#钢彩带为满足建筑要求,采用了索幕墙结构。钢彩带为满足建筑要求,采用了索幕墙结构。计算软件和计算模型计算软件和计算模型 建研科技股份有限公司编制的建研科技股份有限公司编制的“PK-PMPK-PM系列软件系列软件”(新规范(新规范20052005版本);版本);北京金土木软件技术有限公司编制的北京金土木软件技术有限公司编制的“集成化的建筑结构设计与分析软件集成化的建筑结构设计与分析软件ETABS9ETABS
14、9中文版中文版”;北京金土木软件技术有限公司编制的北京金土木软件技术有限公司编制的Sap2000 V9Sap2000 V9中文版集成化结构分析与设中文版集成化结构分析与设计软件;计软件;安世亚太科技有限公司编制的安世亚太科技有限公司编制的ANSYS V10 ANSYS V10 结构计算软件;结构计算软件;北京迈达斯技术有限公司编制的北京迈达斯技术有限公司编制的MIDAS/MIDAS/GgnGgn V.6.9.1 V.6.9.1中文版结构分析与设计中文版结构分析与设计软件;软件;北京理正软件设计研究所编制的北京理正软件设计研究所编制的“5.35.3版理正结构设计工具箱系列软件版理正结构设计工具箱
15、系列软件”。计算软件和计算模型计算软件和计算模型 计算分析模型为两个:计算分析模型为两个:各段混凝土结构与屋顶钢结构;各段混凝土结构与屋顶钢结构;下部混凝土结构与屋顶钢结构组合模型;下部混凝土结构与屋顶钢结构组合模型;性态设计目标性态设计目标 核心区(核心区(A A段)采用基础隔震体系,隔震计算时,地震作用分析结果应满足段)采用基础隔震体系,隔震计算时,地震作用分析结果应满足抗震规范抗震规范第第5.2.55.2.5条及其条文说明规定的楼层最小地震剪力要求。补充条及其条文说明规定的楼层最小地震剪力要求。补充进行非隔震模型抗震验算时,宜满足规范中进行非隔震模型抗震验算时,宜满足规范中7.57.5度
16、设防烈度时的设计要求。度设防烈度时的设计要求。彩带和钢柱结构的抗震性能彩带和钢柱结构的抗震性能抗震设防水准第一水准(小震)第二水准(中震)第三水准(大震)抗震性能没有破坏没有破坏不产生严重破坏地震影响系数0.12(隔震后7.5度)0.34(隔震后7.5度)1.15(安评、罕遇地震)水平地震加速度 55 gal150 gal490 gal分析模型没有隔震的模型没有隔震的模型带隔震层的整体计算模型分析方法反应谱法为主时程法补充计算反应谱法为主时程法补充计算时程法计算控制标准按照弹性设计层间位移角1/200钢柱不屈服彩带宜按弹性设计层间位移角1/80彩带、钢管柱、节点不屈服性态设计目标性态设计目标
17、屋顶结构的抗震性能屋顶结构的抗震性能抗震设防水准第一水准(小震)第二水准(中震)第三水准(大震)抗震性能没有破坏没有破坏不倒塌地震影响系数0.12(隔震后7.5度)0.34(隔震后7.5度)1.15(安评、罕遇地震)水平地震加速度55 gal150 gal490 gal分析模型没有隔震的模型没有隔震的模型带隔震层的整体计算模型分析方法反应谱法为主时程法补充计算反应谱法为主时程法补充计算时程法计算控制标准按照弹性设计构件不屈服支座构件、支座节点不屈服性态设计目标性态设计目标 其它区采用抗震设计其它区采用抗震设计 钢管柱结构的抗震性能钢管柱结构的抗震性能抗震设防水准第一水准(小震)第二水准(中震)
18、第三水准(大震)抗震性能没有破坏没有破坏不倒塌地震影响系数0.188(安评)0.61(安评)1.15(安评)水平地震加速度 80 gal260 gal490 gal分析方法反应谱法为主时程法补充计算反应谱法为主时程法补充计算时程法计算控制标准按照弹性设计层间位移角1/200构件不屈服层间位移角1/40节点不屈服性态设计目标性态设计目标 其它区采用抗震设计其它区采用抗震设计 屋顶结构的抗震性能屋顶结构的抗震性能抗震设防水准第一水准(小震)第二水准(中震)第三水准(大震)抗震性能没有破坏没有破坏不倒塌地震影响系数0.188(安评)0.61(安评)1.15(安评)水平地震加速度 80 gal260
19、gal490 gal分析方法反应谱法为主时程法补充计算反应谱法为主时程法补充计算时程法计算控制标准按照弹性设计构件不屈服支座构件、支座节点不屈服控制标准控制标准 1.1.钢管柱和彩带设计控制参数钢管柱和彩带设计控制参数在多遇地震作用下弹性层间相对侧移 h/200在风荷载作用下弹性层间相对侧移 h/300在罕遇地震作用下弹塑性层间相对侧移 h/40(非隔震区域)h/80(隔震区域)彩带部分不考虑地震作用时,结构强度、稳定应力 0.7材料设计强度钢管柱部分不考虑地震作用时,结构强度、稳定应力 0.7材料设计强度 彩带部分在多遇地震作用下,结构强度、稳定应力 0.6材料设计强度 (考虑承载力调整系数
20、)钢管柱部分在多遇地震作用下,结构强度、稳定应力 0.6材料设计强度 (考虑承载力调整系数)彩带在中震作用下,结构强度、稳定应力 材料设计强度 (考虑承载力调整系数)钢柱在中震作用下,结构强度、稳定应力 材料强度标准值 (不考虑承载力调整系数)彩带及钢管柱长细比 99 1.彩带及钢柱板件宽厚比、高厚比 30摇摆柱长细比 120控制标准控制标准 屋顶网壳结构设计控制参数网架挠度 L/250非抗震组合和常遇地震组合,重要杆件应力比 0.75(考虑承载力调整系数)非抗震组合和常遇地震组合,一般杆件应力比 0.80(考虑承载力调整系数)中震组合,杆件应力比 材料强度标准值 (不考虑承载力调整系数)压杆
21、长细比(压杆及拉力小于50kN的拉杆)150(一般压杆)120(重要压杆)拉杆长细比 200针对性抗震措施针对性抗震措施 A A区(核心区)区(核心区)1.1.采用基础隔震结构采用基础隔震结构2.对超长结构进行多点输入地震反应分析对超长结构进行多点输入地震反应分析3.按性态设计目标进行结构设计按性态设计目标进行结构设计E区、区、F区的结构区的结构1.对超长结构进行多点输入地震反应分析对超长结构进行多点输入地震反应分析2.按性态设计目标进行结构设计按性态设计目标进行结构设计其它区的结构其它区的结构 按性态设计目标进行结构设计按性态设计目标进行结构设计五五 多点输入地震反应分析多点输入地震反应分析
22、昆明新机场航站楼最大分块单元为核心区(昆明新机场航站楼最大分块单元为核心区(A A区),平面两个方向的尺寸区),平面两个方向的尺寸分别为分别为325m325m和和256m256m,其它分块区域的尺寸也在,其它分块区域的尺寸也在200m300m200m300m之间,属于超长之间,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。特别是对于平面尺寸型结构,应当对该结构进行多点输入地震反应分析。特别是对于平面尺寸最大的最大的A 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。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。核心区(核心区(A区)多点地震输入区)多点地震输入
23、根据国内外目前对于多维多点输入地震反应分析的研究,得到的一致结论根据国内外目前对于多维多点输入地震反应分析的研究,得到的一致结论是:一致地震动激励下的结构响应是高于或是低于空间相关地震动(多维是:一致地震动激励下的结构响应是高于或是低于空间相关地震动(多维多点输入)激励下的响应,取决于结构的动力特性、截面形式、位置、反多点输入)激励下的响应,取决于结构的动力特性、截面形式、位置、反应类型以及地震动变异性的大小等,即使是最简单的结构形式也无法确定应类型以及地震动变异性的大小等,即使是最简单的结构形式也无法确定何种激励会引起最大的响应。因此对于实际结构工程,计算时只能针对具何种激励会引起最大的响应
24、。因此对于实际结构工程,计算时只能针对具体问题进行具体分析,不能一概而论。在没有定论的情况下,应当对结构体问题进行具体分析,不能一概而论。在没有定论的情况下,应当对结构进行多点输入地震反应数值计算分析,这样做可以使结构的抗震计算更加进行多点输入地震反应数值计算分析,这样做可以使结构的抗震计算更加准确合理。准确合理。进行多维多点输入地震反应分析的普遍结论进行多维多点输入地震反应分析的普遍结论 在单点输入问题中结构的绝对位移相对位移支座位移,在设计中在单点输入问题中结构的绝对位移相对位移支座位移,在设计中我们通常仅关心相对位移;在多点输入问题中结构的绝对位移拟静我们通常仅关心相对位移;在多点输入问
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