摘要：大型机场航站楼对外部造型、空间跨度和通透性有着特殊要求，本文首先对大型机场航站楼幕墙设计的特殊性进行阐述，进而分析其整体结构、构造节点、连接方式设计以及受力计算与荷载分析等要点，探讨如何通过应用新技术、新材料以及模拟分析等方式，对机场航站楼幕墙结构体系的构造和节点连接等进行优化，确保其符合航站楼建筑设计在功能、热工、安全以及声光等方面的特殊要求。
关键词：幕墙设计；结构形式；节点设计；计算分析
引言
为了满足机场航站楼外观造型的设计要求，大型机场航站楼的幕墙体系存在多种不同材质的支护和连接构件，节点数量多且对连接的可靠性要求极高。所以，在构件功能与受力分析、施工技术可行性以及经济性等方面进行全面的论证与权衡。
一、机场航站楼幕墙设计的特殊要求
幕墙是大型场馆以及高层建筑常用的围护结构形式，由于铝合金以及钢结构等轻质建筑工程材料的使用，不仅可以按照设计师的构想打造出变化丰富和线条优美的建筑外形，还可以在建筑内部分割构造出大跨度、通透性强的空间。而机场航站楼则由于其建筑使用功能、对安全的要求以及整体建筑结构的特殊性，使机场航站楼幕墙设计的要求也相对特殊和复杂。
（一）整体构造的复杂性
做为机场航站楼的围护结构，幕墙体系的设计包括屋面系统和立面系统两大部分。由于面积大且有大量斜面、曲面以及表面的大幅度起伏，因此为了满足幕墙体系的稳定性要求，需要在结构设计方面同时应用多种类型的支撑结构，平面与空间桁架、索网以及预应力桁架系统的同时应用使机场航站楼幕墙的构造十分复杂[1]。此外，幕墙结构体系中构件之间、幕墙承重构件与航站楼建筑主体结构之间的连接和受力关系也同样错综复杂，需要设计人员与建筑师之间进行协调，并且对建筑设计图纸和所依据的文件进行深入研究，从而才能确保幕墙结构设计的合理性和可靠性。
（二）荷载及其传递路径的分析
由于机场航站楼围护结构几何尺寸大且多曲线、斜面，因此幕墙设计需要考虑风力荷载的作用。加之作为大型公共建筑需要满足的抗震强度需要，给结构设计阶段的荷载分析计算带来很大难度。通常幕墙设计人员需要在概念设计阶段就做好准备，初步选择好基本结构形式的同时设计荷载计算简图，以便进行幕墙设计方案可行性和科学性的论证。此外，由于机场航站楼幕墙体系所受外力包括横向的风动荷载、纵向的重力载荷，而幕墙支撑构件需要将这些荷载有效的传递到主体承重和支护系统。因此，在进行幕墙结构设计时，还要求设计人员对各部分构件的荷载和相互之间的受力关系进行分析，设计出最简洁有效的荷载传递路径，确保幕墙体系的稳定性。
（三）空间结构形式与材料的应用
机场航站楼出于客流组织和运营的特殊需要，内部空间跨度大且需要视野通透、体感舒适。因此，作为围护结构的幕墙体系不仅外观造型要完美展示设计师的构想，还要兼具隔音、保温以及调节光照等作用。所以，为了实现这些目标需要使用很多新型建筑材料和施工技术，利用具有节能作用的玻璃、铝合金以及钢材等满足幕墙结构的各项功能要求。通过使用与建筑主体结构相适应的钢索、框架或单元式结构提升幕墙的热工、声光性能以及可靠性。在常见的幕墙结构形式中，框架式结构施工技术相对简单，对主体结构的适应性良好。但是建筑风格的表现力逊于大跨度钢索结构，而点支式钢索结构虽然打造的幕墙结构通透性最好，但却对主体结构的设计要求较高[2]。应用时应与主体结构设计师进行沟通，确认不会因钢索张拉应力影响航站楼整体结构的安全性。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆
二、机场航站楼幕墙设计的关键步骤
（一）幕墙体系的结构概念设计
机场航站楼的幕墙设计通常在主体建筑设计方案确认后开始，而概念设计首先需要确认幕墙体系的整体结构形式，根据建设方以及建筑设计的要求结合过往的设计经验确认幕墙结构方案。其次，对幕墙结构各部分之间以及幕墙与主体建筑结构之间的受力关系进行分析，进一步明确幕墙体系的荷载传递路径以及幕墙结构的总体布局。最后，需要对幕墙结构的节点连接方式以及各部分系统的承载力进行分析核算，且对设计方案进行优化和深化设计，确定原材料与施工技术的应用。
（二）连接节点与连接方式的设计
由于机场航站楼的幕墙受到风力荷载的动态影响，因此其结构设计中的节点空间分部、使用何种连接方式以及连接构件的选择和施工工艺设计都非常关键。首先，节点设计不仅需要满足对不同方向荷载的承载力要求，有足够的刚度并保证连接的可靠和稳固，还需要考虑在风力作用下幕墙体系的变形，让整个结构在风力作用下具备一定的柔性，从而避免因变形和位移导致幕墙体系甚至航站楼主体结构称重构件的破坏。
（三）幕墙结构及构件受力分析与荷载传递路径设计
幕墙结构体系能否达到理想的稳定性取决于结构受力分析和荷载传递路径设计的是否科学。而目前各类幕墙结构设计都有相应的分析软件可供使用，但是由于机场航站楼的幕墙体系庞大而复杂，屋面以及立面系统由很多结构单元构成，不同系统单元的结构受力既相对独立又存在内在联系，因此分析模型的选择非常关键[3]。首先，在各部分结构和具体构件的受力分析中，应注重运用工程设计和施工经验数据对通过计算机软件分析计算得出结果的合理性进行判断，从而可以发现软件应用和模型构建存在的问题。其次，荷载传递路径的设计要力求简洁，从而降低整体结构设计的工作量并简化节点设计。
三、机场航站楼幕墙的设计与优化
（一）合理运用新技术简化幕墙结构
机场航站楼的幕墙设计和施工都非常复杂，而合理的运用最新的施工技术和原材料等可以一方面简化幕墙体系的结构和提升经济性，另一方面降低施工技术难度。首先，在目前的机场航站楼幕墙设计中，最常见的手段是整合构件的承重、装饰以及遮阳等功能，例如北京大兴的新机场幕墙结构设计就采用了内外双层的铝合金柱无悬梁式结构，立面的竖向铝合金明框和立柱既是称重构件，又起到了装饰与遮阳的作用[4]。其次，可以运用人工智能技术提升幕墙结构的节能性和运行的可靠性，例如昆明机场航站楼幕墙设计中的智能化电动门窗可以自动感应温度、光照、风压等的变化并实现智能化控制，对动态控制室内环境参数和满足消防要求都取得了良好效果。
（二）通过模拟施工优化节点和构件设计
机场航站楼幕墙不仅结构和节点分布复杂，而且在施工过程中还需要控制所有构件的空间位置精度、节点连接的可靠性以及结构受力关系的合理性。因此，运用模拟施工技术对节点连接以及构件的加工工艺进行优化设计可以提高施工的效率并确保幕墙结构的稳定性。首先，通过BIM软件进行节点设计的优化，并且模拟幕墙安装施工时构件吊装和节点固定验证其工艺的可行性。其次，随着安装进程通过软件模拟分析并计算和校正各部分构件的位置和预应力，以便确保幕墙安装精度和整体结构的可靠。
四、结束语
出色的幕墙结构设计可以在满足航站楼外部造型美感要求，实现大跨度和简洁通透的内部空间构造，使各地的民航机场航站楼成为了地标建筑和新型施工技术应用的典范。
参考文献
[1]任炳文.大空间建筑幕墙设计——郑州机场T2航站楼及GTC[J].深圳土木与建筑,2017.
[2]秦凯.索幕墙结构设计若干问题探讨[J].建筑技艺,2017(F12):26-27.
[3]陈雄,潘勇,赖文辉,et al.大型航站楼建筑的多学科一体化设计——以新白云国际机场T2航站楼为例[J].城市建筑,2017.
[4]束伟农,朱忠义,秦凯,et al.北京新机场航站楼钢结构设计[J].建筑结构,2017(18):6-10.
论文作者:杜怡静
论文发表刊物:《基层建设》2019年第14期
论文发表时间:2019/7/30
标签：幕墙论文; 结构论文; 航站楼论文; 荷载论文; 机场论文; 构件论文; 节点论文; 《基层建设》2019年第14期论文;