摘要：本工程屋盖跨度34米，采用平面桁架支撑体系，桁架两端支承与下部框架结构柱顶，屋盖纵向支撑采用圆钢系杆，在屋盖的端部布置横向水平支撑，本屋盖采取的结构体系简洁、轻巧，对今后类似规模的小型航站楼及大跨度空间是一种借鉴的设计方法。
关键词：结构选型 航站楼屋盖 支撑系统 周期 位移
1工程概况
二连浩特抗震设防烈度为6.0度，地震加速度0.5g，地震分组第一组，场地类别Ⅲ类，特征周期0.35s，基本风压0.65kN/m2，航站楼长94米，宽52米，高度16m。一层采用框架结构，柱跨8×6米，二层为无柱大空间结构，屋盖采用单榀桁架，两端各悬挑9m雨篷，桁架沿纵向布置，每榀间距为8米，航站楼外立面造型见下图1。
图1 建筑效果图
2 结构方案的提出及结构体系选择
目前国内航站楼一般采用型钢混凝土柱或混凝土柱作为竖向受力构件，屋面多采用三角桁架或空间网架、网壳结构。因大部分航站楼空间高大且多为无柱空间，导致钢管混凝土柱设计困难、截面很大。本工程在设计前期阶段同建设单位进行了充分沟通，也了解了当地的钢结构加工及施工能力。本工程屋盖跨度适中，因此，下部采用是砼柱，考虑到钢结构加工的便利性，本工程采用简单且易现场拼装的桁架结构。
本工程采用平面桁架作为屋面受力体系及竖向承重体系，该结构体系受力简洁，节约成本，同时也能较好的实现建筑造型效果。
3 结构设计
结合建筑的曲面造型，屋盖跨中矢高为2.4m，上弦受力较大，其杆件形式设定为工字钢截面。下弦考虑美观性并与建筑外形变化一致，桁架的方案大致为鱼腹式曲线形式，上下弦在支座处相交，桁架支座与柱顶铰接，采用销轴联结，结构方案简单，便于施工。腹杆分为竖向杆与斜向杆，竖杆间距为3m。下弦杆与腹杆规格均为圆钢管。上弦在柱两边各悬挑9m，两端支座按铰支座设计，柱顶无绕Y轴方向的弯矩，可有效较少柱顶弯矩。
3.1支撑系统
考虑到整个航站楼屋盖成长方形布置，长宽比接近3：1，在屋盖的两端受地震扭转作用较大，且在屋盖的边跨受风荷载的影响也较大，因此，在屋盖的两端跨布置了交叉的水平支撑，水平支撑同桁架的上弦杆焊接，以增强屋盖的整体刚度。在屋盖中部纵向设置三道贯通的系杆增强桁架的平面外约束，系杆同桁架连接处设置隅撑。考虑到纵向的边跨有柱顶的混凝土梁起到固定约束柱沿Y方向位移的有利条件，且桁架在柱顶位置已无下弦杆的存在，因此本工程沿边跨纵向未设置纵向支撑，仅在柱纵向位置设置系杆。
图 2 屋盖系杆与支撑布置
表1主要杆件规格
3.2结构模型建立及计算
本工程采用MIDAS-gen进行了计算分析，采用三维整体模型，模型中包含全部砼结构、主桁架、水平支撑、钢檩条等构件，并进行整体建模及计算。考虑到本工程上下弦杆为贯通的钢梁，因此在计算模拟中将弦杆定义为梁单元，即：能承受三维受力模式，可以传递弯矩、剪力、轴力，此杆件定义更接近实际受力情况，腹杆在程序中定义为桁架单元，属于二力杆，仅传递拉压轴力。
荷载组合了恒载、活载、风载、地震作用及温度作用。温度作用设定合拢温度为15±5º度，升高温30度，降温-45度，与风荷载和活荷载同时考虑或与地震荷载组合时取0.3，其它组合取0.6。
4 结论
1）本工程的屋盖采用桁架形式，降低了施工和加工难度，同样实现了建筑的美观造型。
2）航站楼屋盖的总用钢量为212t，本工程的屋盖投影面积约为4600m2，折合每平米的用钢量为49kg/m2，用钢量较为经济。
3）由于柱顶的桁架采用铰接，柱顶弯矩释放，较小了下部框架柱的截面和配筋量，节约了投资。
4）对于类似大跨度结构是一种借鉴。
参考文献：
[1]GB50010-2010（2015年版），混凝土结构设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010
[2]GB50011-2010（2016年版），建筑抗震设计规范[S].北京：中国建筑工业出版社，2010.
[3]GB50017-2003，钢结构设计规范[S].北京：中国计划出版社，2003
论文作者:南步涛
论文发表刊物:《基层建设》2018年第29期
论文发表时间:2018/11/17
标签：桁架论文; 结构论文; 纵向论文; 工程论文; 下弦论文; 荷载论文; 弯矩论文; 《基层建设》2018年第29期论文;