摘要：随着我国不断推行节能建筑的建设，在当前机场设计中，需要充分考虑机场建筑的节能能力，另外对于机场建筑来说，需要保证地震时人员的安全性，需要采取相应措施保证建筑拥有较强的抗震能力。本文通过对抗震和建筑节能设计的了解和研究，以乌鲁木齐机场为例进行机场建筑设计，为设计人员提供合理的设计建议。
关键词：乌鲁木齐机场；Ⅷ度抗震；建筑节能
1 机场建筑的抗震措施
1.1 抗震缝和伸缩缝设计
乌鲁木齐机场包括航站楼、交通中心和长廊连桥等系统，建筑顶端为大跨钢网格结构，建筑表面设置玻璃幕墙，为了保证机场建筑拥有较强的抗震能力，需要在各类结构上设置抗震缝和伸缩缝。根据伸缩缝的应用范围，最终确定伸缩缝的位置为机场中各个系统的连接处和玻璃幕墙，而变形缝的尺寸设计需要根据相关设计标准进行确定。隔震缝在其他系统中将得到充分应用，其中水平隔震缝主要位于机场钢桁架与幕墙的连接处，相关尺寸需要根据建筑标准确定。考虑到不同抗震单元地震时各子系统的变形量会有一定差别，在交通中心与航站楼间的伸缩缝设计中，需要加大伸缩缝的尺寸，最终确定伸缩缝最大处为1200mm，另外在伸缩缝和抗震缝的设计中还需要根据机场的布局合理确定位置。需要注意的是，在乌鲁木齐机场建筑设计时，需要充分考虑建筑的节能性能，这就需要对伸缩缝和抗震缝进行有效处理，由于地面隔震缝散失能量很少，所以需要处理的隔震缝主要为幕墙隔震缝和屋面隔震缝，对于幕墙隔震缝，外层采用3mm氟碳喷涂铝单板，内层设置保温连动系统，伸缩缝框架一端与幕墙框连接，另一端通过磁铁与自身框架连接。屋面隔震缝外层为4mm氟碳喷涂铝单板，内层设计保温连动系统，联动机构与屋面结构连接。而地面缝采用可滑移混凝土板搭建模式。
1.2隔震层设计
乌鲁木齐机场位于北天山地震带，为高地震烈度区，另外换乘中心下的地铁结构与上部结构连为一体，同时在幕墙设计时，采用大面积单元网格结构，需要设计隔震层降低地震对建筑的破坏程度。以换乘中心隔震层设计为例，考虑到换乘中心中的一些结构位于地铁结构正上方，在设计中需要与地铁系统联合设计，在具体设计过程中，将地上部分框架柱通过首层的框架梁转换，并要保证隔震层上下柱墩与地铁系统的箱体结构柱对齐，将框架柱的负荷有效转移到地铁结构上，在隔震层中需要安置抗震支座，隔震支座选用普通橡胶隔震支座、铅芯橡胶隔震支座和滑板支座，最终将滑板置于隔震层右侧，保证地震发生后实现结构还原。另外隔震层设计还包括周边地面的隔震层设计和车库隔震层设计，隔震层顶板上的车道部分和人行部分选择的建筑材料会有一定区别，在这两个部分设计中还需要铺设XPS保温板，使其能够满足保温要求。
2 乌鲁木齐机场Ⅷ度抗震设防下的建筑节能设计
在机场建筑采暖系统设计时，需要按照建筑的面积进行设备选择和搭建，而要让建筑能够发挥节能效果，需要对能够散失能量的部分进行充分考虑，基于对建筑能耗因素的研究，发现能够提高建筑能耗的主要为窗体、围护系统、照明系统等方面，需要对这些子系统进行重点设计，对于乌鲁木齐机场来说，航站楼与交通中心的节能设计间存在一定差别。
2.1 航站楼节能设计
2.1.1 各朝向窗体和玻璃参数设计
在乌鲁木齐机场扩建改造时，已经确定了机场建筑朝向，并且机场朝向不得更改，这就要求在机场建筑的节能设计中，需要保证建筑窗体的气密性和窗墙比，其中气密性能够保证建筑中的能量不会发生大幅泄露，窗墙比能够提高建筑采光，实现了对光照的有效利用。要提升窗体的气密性，在外窗设计中采用四玻两腔玻璃，对于屋顶透光玻璃使用双银Low-E中空玻璃，另外玻璃幕墙的气密性要满足相关要求，即建筑幕墙规定中的3级。而要进行窗体的窗墙比设计，需要按照《公共建筑节能标准》的相关标准进行确定，在乌鲁木齐机场的窗墙比设计中，各朝向的窗墙比都大于0.5，提升了建筑的节能性能。
2.1.2 暖通系统设计
乌鲁木齐属于大陆性半干旱气候，春秋两季较短，冬夏两季较长，昼夜温差很大，并且冬冷夏热，所以需要建设暖通系统进行采暖或制冷，为了能够提升机场的节能性能，在暖通系统设计中，要保证暖通系统拥有较高的节能能力，除了需要按照机场的面积和布局进行暖通系统中各设备型号的合理确定，还需要保证暖通系统能够按照机场航站楼的内部温度、气流进行运行状态的即时调整。要满足该要求，需要设计暖通系统的自动控制系统。在自动控制系统设计中，主要包括传感器、中央控制系统的合理搭建，当温度不能够满足航站楼中的温度要求时，控制系统发送指令，对空调的运行状态进行控制。而对于板式热交换系统，需要设置电动调节阀，并通过传感器对航站楼中的温度进行监测，从而调整投入运行的板式热交换设备台数，实现对温度的有效控制[2]。
2.1.3 围护系统设计
围护系统能够对建筑的节能性能造成重大影响，在乌鲁木齐机场航站楼的节能设计中，需要对围护系统的部位进行详细了解，并根据不同的部位进行保温方式的确定。乌鲁木齐机场体形系数为0.19，并属于严寒C区，需要按照相应的建筑标准进行围护系统的建筑材料进行选择。以上人屋面设计为例，可以通过铺设XPS保温层实现建筑降低围护系统能耗，上人屋面的建筑材料选择为细石混凝土、水泥砂浆、轻集料混凝土、XPS保温板和钢筋混凝土屋面板，通过对不同结构厚度的设计保证围护系统的传热系数不高于0.03，蓄热系数为0.24，修正系数为1.1，使上人屋面能够满足隔热要求。
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2.1.4 电气系统设计
在机场航站楼运行过程中，涉及多种电气设备的同时运行，研究结果表明，在电气系统运行时能够消耗大量能量，要实现建筑节能，可以通过合理选择电气设备或降低电气设备的使用量达成目的。在乌鲁木齐机场航站楼的运行过程中，需要长时间提供照明，故而需要对照明系统进行合理设计，对于人员不密集的区域可以降低照明灯具的运行数量，另外在灯具型号选择时，需要保证灯具的节能性能满足相关标准的要求，从而深入提升照明系统的节能能力，同时对于航站楼中的其余子系统也需要进行设备型号的合理选取和系统的合理设计，以达到充分节约能源的目的[3]。
2.2 交通中心建筑节能设计
在乌鲁木齐机场的车库系统设计中，会涉及较多非采暖房间与采暖房间间的联系，并且这种联系包括水平布局连接和垂直布局连接两种方式，要提升车库节能性能，需要提升墙体和底板的隔热能力。对于隔热墙体的设计，通过对多种结构和建材的研究和调查，最终采用加气混凝土砌块的方式进行墙体建设，而对于垂直方向上的采暖和非采暖房间，楼板建设采用XPS铺设方式。为了保证相关结构能够发挥应有的隔热效果，最终确定墙体厚度为200mm，楼板厚度为150mm，通过对传热系数等参数的计算，确定这两种方式能够满足建筑节能要求。
3 乌鲁木齐机场Ⅷ度抗震设防下的基层建设
对于乌鲁木齐机场的地基设计来说，需要对机场为主的地质情况有深入了解，并结合机场的布局图进行地基建设。通过对机场位置的地质勘查发现，机场区域地质较为稳定，并且圆砾层厚度较大，能够满足承力要求，这种表明机场部位的地质条件能够满足对机场的支撑要求，另外通过地质勘查可以发现，机场区域的地质条件为不冻胀地质条件，说明该区域的地质有很强的稳定性。
3.1 地基填方
在地基建设中，需要考虑隔震层的建设绝对高度，通过勘察发现，机场交通中心最高点高离地约34m，交通中心建设区域呈现一定的倾斜性，而通过上文对隔震层的设计过程可以发现，隔震层要求的层高3.7m，同时交通中心南北敞开车库层高3.8m，中间换乘中心车库层高6m。故而在基础部分建设时，针对交通中心，需要对地基部分进行回填。为了保证回填部分的强度，在该过程中需要清除建设区域中承力性能不能满足要求的土质，将这些土质清除后，使用圆砾石进行回填，通过现场勘查发现，回填的最大深度为7m。为了保证回填部分的承载力和变形量在设计要求范围内，需要对回填部分进行夯实，压实系数要保证高于0.97，同时要保证变形模量、差异沉降、地基土承载力特征值等参数都满足设计要求。
3.2 基坑支护系统设计
在基坑清挖的过程中，为了保证施工安全，需要设置基坑支护系统，在施工过程中，需要按照设计图纸进行施工，最终确定需要挖掘的基坑面积为530m2，深度为8.3m，另外根据相应的设计要求，基坑的安全等级为二级。故而最终确定基坑支护系统采用土钉墙支护系统，通过对土钉墙支护系统相关要求的研究，结合具体建设过程的深入了解，最终确定钻孔直径为100mm，坡面应用100mm配筋混凝土喷射面层，并且在设计过程中，对基坑支护系统中各类设施的误差范围进行设计，最终结果为，土钉间距误差不得超过100mm，钻孔角度偏差最大为3°，另外在首道土钉完成施工之前，土钉墙上不得施加任何载荷。另外在土方开挖的过程中，需要按照相应的施工要求尽心施工，要保证施工现场的干燥，方式发生渗水或者降水对地质结构造成严重影响，另外在开挖的过程中，需要保证挖掘的深度差不能高于3m，防止对桩体以及地质结构造成破坏，而对于地面堆土，需要保证地面超载不高于20KPa，在土方开挖过程中，需要按照工程的进度及时建设支护系统，充分保证地基的建设质量。
3.3 基础设计
通过对建设区域的地质勘查可以发现，地基建设区域的圆砾层能够满足承力要求，故而在桩体建设过程中，可以使用圆砾层对桩体进行支撑，通过方案验证可以发现，这种建设方式可以满足设计要求。另外通过上文隔震层设计部分可以发现，交通中心的一部分区域位于地铁站的正上方，而为了保证机场具备相应的抗震能力，需要将一些桩体建设在地铁站箱体结构上，故而在基础设计中，最终方案为上部结构柱承力体系为圆砾层，在独立基础间设置拉梁，中心结构柱大部分承力结构为圆砾层，小部分位于地铁箱体结构上，在独立基础间建设拉梁和防水板，隔震层设计上文已经提到，这里不再赘述。在基础部分设计过程中，需要按照按照相关规定确定基础间距等参数，保证基础能够安全稳定运行。
结论：综上所述，在乌鲁木齐机场建筑设计过程中，对于提升建筑的抗震能力，需要在建筑设计中对不同部分建设抗震缝的达成目的，保证建筑在地震时能够保证结构的稳定性。而在节能部分的设计中，航站楼部分主要对围护系统、窗体、暖通系统和电气系统进行设计，而交通中心需要在此基础上，对架空楼板进行设计，提升建筑整体上的节能性能。
参考文献：
[1]胡妤，周青，张俊杰，赵伯友，邢纪咏.徐州观音机场新航站楼性能化抗震设计[J].建筑结构，2016，46（S1）：312-316.
[2]韩星，张振.夏热冬冷地区机场类建筑能耗特点及节能措施分析[J].建筑科学，2013，29（12）：87-92.
[3]史立刚.大空间公共建筑生态化设计研究[D].哈尔滨工业大学，2007.
张辉 生于1978年2月9日；男；汉族；上海；中级工程师；本科，职位；建筑设计师；研究方向：酒店超高层办公楼空港枢纽设计；单位：华东建筑设计研究院有限公司-事业三部；
论文作者:张辉
论文发表刊物:《基层建设》2018年第28期
论文发表时间:2018/11/14
标签：机场论文; 乌鲁木齐论文; 系统论文; 建筑论文; 结构论文; 伸缩缝论文; 节能论文; 《基层建设》2018年第28期论文;