北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构C1区抗震性能模型试验研究（英文）

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构的最大结构单元长度504 m,最大跨度125 m,属于超长超限大跨度建筑结构,该结构的特点是8个C型非对称截面格构柱支撑航站楼整个屋盖结构,其抗震性能需要模型试验验证。C1区屋盖结构平面形状近似呈直角三角形,东西宽248 m,南北长210 m,北侧网架悬挑47 m,是航站楼屋盖钢结构最大的结构单元。综合考虑试验场地大小、模型制作加工难易程度、加载设备能力大小等因素,采用1∶10的比例制作了缩尺模型,进行静力和拟静力试验,研究C形柱体系与上部屋盖结构组成的整体结构的静力和抗震性能。研究结果表明:在竖向荷载下结构响应的试验值与理论值吻合较好,C形柱结构的破坏形式为局部杆件的屈曲和断裂,局部破坏发生后C形柱结构的承载能力没有显著下降,变形没有显著增大,整体稳定性能良好; C1区整体结构的耗能能力比较稳定,进入弹塑性工作阶段后结构刚度衰减较快; C1区整体结构的破坏模式为广义的梁端出现塑性铰,满足"强柱弱梁"的结构设计要求; C1区整体结构可以承受超过9度的罕遇地震作用,结构具有很高的安全储备,抗震性能良好。     

北京新机场航站楼钢结构设计

北京新机场屋顶及支承系统采用钢结构,航站楼屋顶钢结构分为6个区,分别为中央大厅和5个指廊区域,大厅部分屋顶支承结构由C形柱、支承筒、北侧幕墙支承框架、钢管柱和其他幕墙柱组成,指廊由钢管柱和幕墙柱支承,屋顶为自由曲面,结构形式为网架和桁架,屋面围护系统为带装饰板的直立锁边金属屋面,外墙围护系统为玻璃幕墙。介绍了北京新机场航站楼屋顶钢结构的结构体系,对其中最为复杂的结构单元中央大厅屋顶支承结构(C形柱)的承载能力做了详细的分析研究,并对中央大厅整体屋顶钢结构的非线性稳定承载能力做了细致的研究,同时对屋顶钢结构支承结构的整体竖向承载能力和水平承载能力分别进行了分析,总结了多个角度下水平承载能力大小,为确定支承结构的抗震性能提供了依据。     

北京新机场航站楼核心区钢屋盖C形柱施工技术

北京新机场航站楼核心区屋盖采用不规则自由曲面钢网格结构,整个核心区屋盖中央区域下部由6组C形柱支撑,是屋盖结构的主要受力支撑。根据C形柱的结构特征及施工环境,介绍了C形柱在工厂加工制作阶段对三维激光扫描和数字化预拼装技术的应用,系统地介绍了C形柱的安装技术和焊接技术。吊装结果表明,钢结构的施工精度和焊接质量符合规范要求。     

北京新机场航站楼屋顶钢结构抗连续倒塌分析

北京新机场航站楼屋顶及其支承屋顶的结构均为钢结构,屋顶钢结构分为6个区域,包括中央大厅主楼及5条指廊。中央大厅主楼设置6组C形柱,形成直径180m的中央大厅空间,在跨度较大的北中央大厅加设2组C形柱减小结构跨度,C形柱采用格构柱的结构形式;指廊区由钢柱和外幕墙柱形成稳定结构体系。采用有限元分析方法,研究了航站楼C形柱的抗连续倒塌性能、航站楼整体结构的抗连续倒塌性能、C形柱失效影响范围以及指廊结构的抗连续倒塌性能。结果表明,C形柱抗连续倒塌性能良好,局部柱失效后其他柱柱底反力变化值可以为下部混凝土支承结构提供极限承载力设计依据;整体结构抗连续倒塌性能及失效影响范围分析可以为C形柱的性能目标提供制定依据;在1根主支承柱失效时,指廊钢结构不会发生连续倒塌。     

北京新机场航站楼结构设计研究

北京新机场总建筑面积约143万m2,包括航站楼、停车楼、综合服务楼,航站楼平面为五角星形,南北长996m,东西宽1 144m,顶点标高约为50m,主体结构为钢筋混凝土框架结构,核心区采用层间隔震技术。屋盖及支承系统采用钢结构,屋盖投影面积35万m2,分为中央大厅和指廊。中央大厅部分屋盖由C形柱、支撑筒、北侧幕墙支撑框架、钢管柱和其他幕墙柱支承。指廊由钢管柱和幕墙柱支承,屋盖为自由曲面,结构形式为网架和桁架,围护系统为带铝合金装饰板的直立锁边屋面。主要阐释航站楼结构设计的关键问题,包括隔震设计、复杂钢结构、结构转换、温度作用对主体结构的影响、高铁穿越航站区对结构设计的影响、桩筏基础差异沉降变形控制设计与分析。     

北京新机场航站楼屋顶钢结构抗震设计研究

北京新机场航站楼屋顶钢结构因体量大、造型复杂、跨度大、支承构件数量较少且存在异形柱,成为该工程抗震设计的重点和难点。中央大厅北侧屋盖面积大,同时存在大悬挑,整体结构质心偏向北侧,而屋面标高中北侧高、南侧低,支承北侧屋盖的幕墙柱、C形柱柱高较大,抗侧刚度较小,整体结构刚心偏向南侧,会导致钢结构发生扭转。通过调整支承结构布置,增大北侧屋顶支承结构刚度同时减小南侧屋顶支承结构刚度,有效减小结构质心与刚心偏差,提高结构抗扭刚度,降低结构扭转效应。中央大厅屋顶钢结构由六块主要结构单元通过中心采光穹顶及六道中心放射采光带连为一体,采光穹顶及采光带结构为较轻巧的桁架结构,结构厚度较薄,同六块主体网架结构相比,为整体结构相对薄弱的部位。一旦采光穹顶及采光带结构失效,整体结构成为相互独立的六个结构单元,每个结构单元独立承担各自区域荷载,与整体受力状态相差较大。对结构分块模型进行非抗震组合及设防烈度地震组合下的钢构件承载力验算,结果表明,即使中心采光穹顶及六道采光带结构失效,主体钢结构仍有足够的承载能力不发生倒塌破坏。由于C形柱、钢支撑筒、北侧幕墙支撑框架、独立钢管柱及其他幕墙柱等各类屋顶支承结构构件抗侧刚度差异较大,为提高整体结构在地震作用下的安全性,进行地震作用下的多道防线分析研究。考虑到该工程屋顶钢结构为大跨度空间结构,屋顶支承构件能承担各自负荷质量所产生的地震作用比较合理,对各屋顶支承构件承担重力荷载和地震剪力比例进行分析,对于承担地震剪力比例小于其承担重力荷载比例的屋顶支承构件,按重力荷载比例对其地震剪力进行调整,提高整体结构多道防线抗震能力。通过建立中央大厅结构动力弹塑性时程分析模型,进行罕遇地震作用下的动力弹塑性时程分析,重点讨论屋顶支承钢结构与混凝土结构的塑性变形及其发展程度。结果表明,虽有部分构件进入弹塑性工作状态,出现强度、刚度退化,但退化程度不大,整体结构具有足够的能力进行内力重分布以维持其整体稳定性,并承受地震作用与重力荷载。     

信息

<正>北京新机场航站楼钢结构封顶。6月30日,随着最后一榀钢网架吊装拼接完成,北京新机场航站楼钢结构顺利实现封顶,巨大钢网架以展翅欲飞的姿态跃然呈现。记者从负责航站楼施工的北京城建和北京建工项目部获悉,新机场航站楼将转入金属屋面、玻璃幕墙施工阶段,逐渐穿上"美丽外衣"。2017年3月16日,北京新机场航站楼混凝土主体结构已经封顶;6月30日封顶的航站楼钢网架结构由支撑系统和屋盖     

喀什体育馆钢结构设计

新疆喀什体育馆A区的钢结构屋盖平面呈马鞍形,长轴为105.571 m,短轴为89.768 m,周边支承在32根型钢混凝土柱顶。钢桁架与型钢混凝土柱通过弹性球形钢支座连接,与型钢混凝土柱相互约束,共同承担竖向荷载,抵抗水平荷载作用。介绍了钢屋盖的结构特点和设计参数,分析了钢结构设计中温度作用对结构的影响,钢结构和主体结构的整体模态分析,并从主要杆件的应力比、钢屋盖的竖向位移和支座的设置等多方面验证钢结构屋盖的安全、可靠。     

北京新机场航站楼钢结构实现封顶攻克“钢结构施工难度的世界之最”

<正>6月30日,北京新机场航站楼钢结构顺利实现封顶。至此,北京新机场航站楼钢网架搭建完毕。自2014年12月26日飞行区工程局部开工、2015年9月26日航站区工程开工以来,北京新机场建设按计划稳步推进,各项工程进展顺利。其中,航站楼混凝土主体结构已于2017年3月16日封顶;6月30日封顶的航站楼钢网架结构由支撑系统和屋盖钢结构组成,形成了一个不规则的自由曲     

工程

<正>北京新机场主航站楼主体结构封顶近日,北京新机场主航站楼主体结构封顶。据规划显示,新机场主航站楼的总建筑面积60×104m~3,主体结构为全现浇钢筋混凝土框架结构,屋盖钢结构采用空间网架结构体系。施工方北京城建的微信公众号披露,主航站楼标段也是北京新机场工程所有标段中建筑面积最大、技术含量最高、施工组织最难的标段。主体结构施工期为10个月,     

北京大兴国际机场航站楼大跨度钢结构整体缩尺模型振动台试验研究

北京大兴国际机场航站楼大跨度曲面钢网格结构超长超大,支承C形柱结构形式新颖受力情况复杂。为此,设计并制作了1/60缩尺模型,通过振动台试验研究其在8度多遇、设防、罕遇地震作用下的动力特性,并分析其在单向、双向、三向地震动情况下的加速度、位移和应变等地震响应。试验结果表明：模型整体结构在三向地震动作用下反应最大,且结构受竖向地震作用影响较大,中心区竖向反应强烈,其余各区域水平地震反应均匀,模型整体性较好,支承结构应变反应受水平地震作用影响较大,具有良好的抗侧刚度;模型在8度多遇地震作用下对应层间位移角为1/639,8度罕遇地震作用下,层间位移角为1/54,满足抗震规范要求,模型在9度罕遇地震作用下没有发生倒塌和明显的破坏,验证了结构原型具有合理的安全储备,满足“小震不坏,中震可修,大震不倒”的抗震设计原则,结构设计合理。C形柱结构设计合理,具有良好的支承作用及抗侧刚度。     

北京新机场航站楼C形柱复杂钢管相贯节点受力性能研究

以北京新机场航站楼C形钢柱典型复杂钢管相贯节点为研究对象,设计了9个足尺节点,对其进行空间静力加载试验,研究不同加劲肋设置、钢材强度和加载方式对节点受力性能的影响。结果表明：未设置加劲肋的节点承载力较低,无法满足结构安全需求;采用Q345C钢材设置加劲肋的节点在设计荷载作用下有部分区域会进入塑性工作状态;采用Q460GJC钢材设置加劲肋的节点能够在1.4倍设计荷载作用下保持完全弹性工作状态;不同的加载方式仅对未设置加劲肋的节点影响较大,对设置加劲肋的节点影响较小。在试验研究基础上,对节点破坏模式和承载能力进行了研究,对加劲肋的设置进行优化,以设置三道加劲肋为优。     

火电厂钢框排架-支撑结构抗震性能试验研究

为研究我国高烈度大容量机组火力发电厂钢框排架-支撑结构的抗震性能,以某典型火电厂主厂房为实例,选取横向某榀结构为研究单元,设计1∶10比例模型,进行了有侧限低周往复加载试验。根据试验现象和所获滞回曲线、骨架曲线、刚度退化曲线、位移延性和等效黏滞阻尼系数等综合评价结构的抗震性能。研究结果表明：钢框排架-支撑模型结构的荷载-位移曲线饱满,结构延性和耗能能力较好,具有良好的抗震能力;结构底部支撑为最初破坏部位,塑性铰发展顺序为先梁端后柱端,最终框架柱呈压弯变形,排架柱呈弯扭变形;框架平面内加载下结构正向最大承载力比反向偏大11.3%,存在不对称性;结构第2层层间位移角达到1/22,为薄弱层所在,设计中应予以加强。钢支撑受压屈曲是局部出现平面外变形、节点连接处变形和残余变形等问题的重要原因。     

三明沙县机场航站楼屋盖钢结构设计

三明沙县机场航站楼屋盖为单层弧形曲面。屋盖钢结构采用平面弧形刚架结构体系。结构设计包括动力特性和静力分析,以及稳定分析。结构体系稳定,选用的构件截面、连接节点形式合理、美观。很好的体现了建筑形态和设计理念。     

高含钢率SRC压弯柱滞回性能试验研究

中央电视台新台址工程采用的高强度SRC组合柱具有高达30%的含钢率。为了研究其滞回性能,分两个阶段进行了SRC柱的拟静力试验。本文介绍了其中9个试件的试验过程以及试验现象,分析了试件的滞回曲线、延性比以及极限承载力,给出了截面NP-MP理论曲线并与试验结果进行对比。研究结果表明此种高含钢率SRC柱具有良好的抗震性能和变形能力,与普通含钢率的SRC柱有较大差别;采用极限分析方法求得的NP-MP曲线作为计算高含钢率SRC柱截面强度是偏于安全的。     

冷弯薄壁型钢组合楼盖和自攻螺钉连接的抗剪性能试验研究

对3个足尺冷弯薄壁型钢楼盖试件的面内受力性能进行了水平低周往复加载试验研究,得到其破坏特征、承载力指标以及自攻螺钉连接的破坏模式,试验结果表明C形边梁与压型钢板间的自攻螺钉连接破坏导致了楼盖试件破坏。基于楼盖试件面内破坏现象,对C形楼盖梁与U形边梁间、C形楼盖梁与压型钢板间两种自攻螺钉连接形式进行了抗剪性能试验研究,得到自攻螺钉连接的破坏形态和单颗自攻螺钉的抗剪承载力,分析了中国规范GB 50018-2002对于计算单颗自攻螺钉抗剪承载力的适用性。采用基于性能的抗震设计理论对冷弯薄壁型钢楼盖中自攻螺钉连接的性能水平、性能目标以及承载力指标进行了探讨,其结果可用于指导冷弯薄壁型钢结构体系的抗震设计。     

成都双流国际机场T2航站楼结构设计

成都双流国际机场T2航站楼总建筑面积29.624万m2,南北长799m,东西宽440.5m。下部结构采用钢筋混凝土框架结构,屋盖为斜拱和网壳组合空间钢结构。航站楼结构复杂,抗震要求高,且结构超长,需进行钢斜拱、网壳组合结构整体稳定分析和复杂节点设计等。针对上述关键问题,在设计中采取有效的措施给予了解决。     

上海浦东国际机场R2钢屋盖模型模拟三向地震振动台试验研究

通过模型试验及其理论分析,测得了Ｒ２钢屋盖的自功率谱及自振周期,分析了它的 振动模态,比较了其在三向地震作用下的加速度反应和位移反应,揭示了Ｒ２钢屋盖结构在单向及 三向地震作用下试验测得、理论算得的地震反应特征和抗震薄弱环节,为评价Ｒ２钢屋盖结构在三 向地震作用下的抗震性能提供了试验数据和理论依据,验证了按我国现行建筑抗震设计规范进行 Ｒ２钢屋盖结构抗震设计的可行性。     

半刚性连接钢框架-钢板剪力墙结构抗震性能试验研究

通过对半刚性连接框架-钢板剪力墙结构在水平反复荷载作用下的试验研究,得到了结构的滞回曲线、延性指标、水平刚度、梁柱应变、转角及各关键部位的变形。从耗能能力、刚度退化、承载力、延性等方面分析该种结构的抗震性能和耗能机理;依据应力分布、梁柱转角研究半刚性节点与钢板剪力墙的相互影响效果;分析结构的内力转换和破坏模式。结果表明：该结构具有良好的延性和耗能性能;半刚性节点在反复荷载作用下没有明显变形,节点刚度退化小,框架和钢板剪力墙协同工作良好;梁柱半刚性连接弱化了结构的整体刚度,框架自身承担的水平荷载有限;破坏模式为内填钢板剪力墙局部撕裂,拉力带作用明显,钢框架柱脚及梁柱半刚性连接部位形成塑性铰,框架整体呈弯曲破坏模式。图12表4参10     

不同方式连接下钢柱-一体式预制混凝土墙组合构件抗震性能试验研究

钢框架与内部混凝土墙形成的组合构件具有优越的抗震性能。为进一步分析钢柱-一体式预制混凝土墙不同方式连接（梁柱刚接与柱边焊接、梁柱刚接与柱边不焊、梁柱铰接与柱边焊接、梁柱铰接与柱边不焊）时的抗震性能,分别对4个不同连接形式的钢柱-一体式预制混凝土墙的1/2缩尺模型进行了低周往复加载试验。得到了该类构件的滞回曲线及骨架曲线,并通过分析各构件的试验现象、承载力、刚度、耗能能力、延性及应变和变形,得出了不同连接形式对该类构件抗震性能及受力机理的影响。试验结果表明：钢柱 一体式预制混凝土墙体呈现三道防线特征,其中混凝土墙板为第一道防线,内斜撑为第二道防线,边框为第三道防线。柱边焊接对构件的承载力、刚度及边框与内墙组合作用的影响最为明显;内支撑对构件的刚度贡献最为显著且对边框与内部墙板组合作用的发挥具有关键作用。节点铰接且柱边不焊的构件位移延性系数可达2.83,可按1/20作为其弹塑性最大层间位移角限值,其他连接方式的构件位移延性系数在1.22～1.53之间,建议按1/100作为其弹塑性层间位移角限值。按位移控制进行设计的结构推荐采用节点铰接且柱边不焊的构件,而按承载力控制进行设计的结构推荐采用节点刚接且柱边焊接的构件。