机场航站楼拱-桁架支撑体系屋盖的设计与施工初探

彭英明 杨伟业

（中交机场勘察设计院有限公司 广东广州 510230）

引言

长期以来，我国国民经济得到了稳定的发展，加快了民航事业的发展进程。各个城市不断加大了的建设力度，而机场航站楼是重要的建设工程之一。将拱—桁架支撑体系应用在航站楼设计与施工中，有利于体现屋盖“刚柔并济”的特点，确保设计效果，不断提高施工质量。

1 浅析我国机场航站楼屋盖设计现状

在改革开放之前，我国在机场航站楼屋盖设计上，主要以实用型结构为主，可将部分设备置于屋顶之上，有利于提高内部空间利用率。但这种设计方式存在很多限制性问题，为了提高航站楼的实用性，其屋顶结构“大同小异”，难以对建筑物的形状、轮廓等进行创新。同时，由于屋顶结构存在明显的限制性，也限制了内部空间的拓展，难以满足综合性需求。自改革开放后，我国加大了对外开放力度，积极引进先进的设计理念与施工技术，使得航站楼设计水平得到了快速提高，开始追求个性化、标志化。目前，我国绝大多数机场航站楼采用了大量的钢结构与玻璃材料，在屋顶设计上以弧形、流线型为主，与飞机外形有一定的相似性，从而体现民航事业的设计主题。在此背景下，推动了拱—桁架支撑体系屋盖设计理念的实现，能充分拓展内部空间结构，提高建筑的艺术性，展现其综合效益价值[1]。

2 探究我国机场航站楼拱—桁架支撑体系屋盖设计与施工策略

2.1 屋盖设计

2.1.1 工程分析

以某机场航站楼屋盖设计为例，建筑总面积为30457m2，主楼为22354m2，各指廊总面积为8103m2，计划该机场每年乘客流量达300万人次，且登机桥每小时最高可通行为1500人次。

2.1.2 明确结构形式

对于机场航站楼来说，应满足大空间、大运量的需求，满足其发展需求。对此，本次设计采用拱形屋面结构，且拱形两端连接地面。共设计5个拱形结构，且每个拱形的高度为27.4m，跨度为72m，并与地面存在60°的夹角，从而形成类似拱形伞的结构。同时，在对各个拱面进行设计时，还要优化主拱、次拱、截面等设计方式，以保障受力结构的质量。

2.1.3 优化参数设计

根据该地区的城市发展情况与地理条件等分析可知，采用7度抗震设防烈度，且地震加速度值为0.10g。当对屋盖的恒载与活荷载进行设计时，需要考虑构件的自重，按照0.5kN/m2进行取值。另外，还需要对风荷载的实际情况进行计算。该地区风压在0.75kPa左右，存在台风登陆的可能性。但为了保障数据的精准性，按照1：1的方式进行bim建模，并在各个位置上共设置了457个测量点。其中，屋盖处有245个测量点，其他结构共有212个测量点，并与常规风压进行结合计算，设计风荷载为1.25kN/m2。

2.1.4 节点设计

在对本次工程的节点进行设计时，主要分为拱顶节点、拱脚节点两部分。其中，拱顶由5个支撑杆、5个主拱组成，为了保障节点的连接质量，可采用铰接节点技术，能有效简化施工流程，保障施工质量。其主要施工材料由外伸钢板及钢管组成，并采用焊接的方式进行连接。而在对拱脚节点进行设计时，需要将基座与拱脚连接在一起。在设计阶段，需要明确钢管的直径，对于拱外翼缘位置设计时，可采用960mm的钢管，且埋入深度在300mm左右[2]。

2.2 施工控制

机场航站楼工程涉及到的内容比较多，给施工阶段带来了很大的难度。因此，需要对航站楼施工现场情况进行数据收集，有利于分析沉降差异，从而明确施工技术。因此，应对机场航站楼的基础部分进行观测，需要对屋盖相连的8个基础圆柱进行观测，每个圆柱上设置2个观测点，以获得相应数据信息（如表1）。

表1 基础圆柱沉降观测标

根据表1可知，YZ-1、YZ-4沉降差异较为明显，其他基础圆柱的沉降差异均≤10，符合施工标准。因此，仅对YZ-1、YZ-4基础圆柱进行处理即可，防止对拱—桁架支撑体系造成影响。

本次工程中采用了大量的钢结构和玻璃材料，应合理控制钢结构的安装质量，确保安装误差在合理范围内，防止对结构应力造成影响。因此，可在钢结构的安装处布置5个测量点，根据数据可知，1号观测点Y轴偏差5mm，X轴偏差-18mm；2号观测点Y轴偏差3mm，X轴偏差-21mm；3号观测点Y轴偏差6mm，X轴偏差-16mm；4号观测点Y轴偏差2mm，X轴偏差-18mm；5号观测点Y轴偏差8mm，X轴偏差-20mm.这些偏差均小于25mm，都在标准范围内，能保障安装施工质量。

3 结束语

综上所述，在改革开放之前，我国在对机场航站楼进行设计时，主要采用了实用型结构设计，使得航站楼的内部空间受到了限制。而自改革开放以来，我国实行“走出去”、“引进来”相结合的策略，有利于引进先进技术，能有效提高我国机场航站楼的设计质量，保障屋盖设计效果，发挥其综合效益价值。

[1]饶关洪.钢管三角桁架支撑工艺在单面模支撑体系中的应用[J].建筑技术，2013，44（02）：174～175.

[2]李欣.软土地基中深基坑双环形桁架支撑体系研究[D].昆明理工大学，2012.