1 工程概况

　　新郑国际机场T2航站楼工程位于郑州新郑市，是郑州机场二期扩建项目的重要组成部分，总建筑面积约48万m2，共分为三个部分，包括主楼（中间部分）和两个指廊，建筑平面呈扁平的X形，如图1所示。建筑最高点为39.350m，最低点（指廊）为16.750m。

(a) 建筑效果图

(b) 室内效果图

图1 T2航站楼建筑效果图及室内效果图

　　T2航站楼的主楼部分为3层混凝土框架结构，局部有1层地下室，埋深14m。基本柱网尺寸为18m×18m，楼面采用井字梁结构,主梁截面尺寸为500×1300,次梁为300×800。屋面为斜放四角锥空间网架结构，网架结构由中间的8组四叉钢斜撑和上下（东西）两侧的混凝土斜柱、左右（南北）两侧的混凝土直柱共同组成屋盖结构的竖向构件，同时兼作屋盖结构的抗侧力构件，如图2，3所示。

图2 T2航站楼结构剖面

图3 T2航站楼主楼屋面钢结构布置

　　四叉钢斜撑的支座为下部混凝土结构的框架柱，四叉钢斜撑的最大支座间距达90m。屋面网架结构的支座间距为36000×45000，36000×36000和45000×54000，36000×54 000以及27 000×4 500等，四叉钢斜撑为变截面圆钢管，截面尺寸为Φ（900~1 600）×42，最大长度约为32m，其柱脚和柱顶为铸钢件。

　　网架节点分为焊接球和螺栓球两种。屋面檩条通过檩托连接在网架节点上，檩托同网架一起完成加工和安装。为便于吊顶施工，网架下弦球节点预留吊顶连接件。网架使用的材料：直径大于或等于180mm的钢管为Q345B,直径小于180mm的钢管为Q235B，杆件截面尺寸范围为Φ88.5×4～Φ351×16。

　　T2航站楼的指廊部分为3层混凝土框架结构。指廊基本柱网尺寸约为9m×9m，楼面采用井字梁结构，主梁截面尺寸为400×700，次梁为300×600。指廊屋面结构采用实腹H型钢梁结构，梁高为900～1 100mm，材质为Q345B，支承指廊屋盖的基本柱网尺寸为18m×40m。

2 结构设计的特点和难点

　　（1）平面尺寸巨大，左右（南北）向的混凝土结构长度达到1122m，上下（东西）向混凝土结构的最远点距离为405m，主楼中间最窄部分的宽度也达到了192m。T2航站楼结构分缝示意图如图4所示。

图4 T2航站楼结构分缝示意图

　　（2）地面不做现浇混凝土梁板结构。本工程主楼的很大一部分位于原平庄水库的上方，水库的最大深度约14m。同时，整个T2航站楼场地范围均需填方约2m厚，回填土处理好坏是以后能否较好地控制地面沉降的关键。

　　（3）基础选型的特殊性。T2航站楼的地下有城际铁路、市内地铁及城市下穿路通过，如图5所示。它们的存在既影响了结构柱位，也影响了结构的桩基选型。

图5 影响T2航站楼地下基础选型的位置示意

　　受城铁隧道的影响，主楼建筑正中位置间距为18m的两排柱子无法直接支承在基础上，为此在其两侧各9m的位置处做桩基础进行转换，并使其形成三跨连续梁，跨度分别为9，36，9m，如图6所示。转换梁高度为4500mm，为防止梁身裂缝、减少竖向变形，在梁内按构造设置预应力筋。

图6 城铁上方转换梁设计简图

　　（4）工期极短。本工程于2013年9月开始基础施工，2015年底候机楼必须投入使用。因此设计采用的技术越简单越成熟就越有利于保证工期。本工程为典型的“三边”工程，后期的局部调整和修改不可避免。综合考虑决定采用普通混凝土结构、放弃施加预应力的技术措施。

　　（5）支承钢屋盖的四叉钢斜撑采用了变截面锥形管，变截面计算时存在以下难点：首先是其在软件中的参数化描述，其次是其稳定承载力的分析。

3 重要构件及节点的设计与分析

3.1四叉钢斜撑截面形式选择

　　从直观概念而言，四叉钢斜撑截面形式选为矩形（图7（a））应合理，但分析结果表明，图7（b）椭圆形组合截面能够减小板件的厚度，但由于组成截面的板件向组合截面的中心集中，组合截面的回转半径减小，对杆件的稳定承载力损失较大。另外，局部稳定对壁厚的要求较低，因此，最终选择截面形式为圆形变截面（图7（c））锥形圆管。

图7 四叉钢斜撑杆件截面形式

3.2 四叉钢斜撑两端节点的设计处理

　　四叉钢斜撑的下节点在造型上追求一种力量效果，经过几个方案的比对，最终选择了图8（a）所示的“在用力的肘关节”节点。为达到此效果，铸钢节点是不二之选。与此相对，四叉钢斜撑的顶点为图8(b)所示的铸钢节点。

图8 铸钢节点

　　铸钢节点在1倍设计荷载下的最大von Mises应力集中在节点球位置，为141.11MPa，如图9(a),(b)所示。铸钢节点在3倍设计荷载下的最大应力为301.75MPa，稍超屈服强度，大部分位置应力均小于268MPa，铸钢节点满足设计要求，如图9（c）所示。

图9 节点von Mises应力/MPa

3.3 四叉钢斜撑支承柱的设计

　　四叉钢斜撑处支承柱设计时采用了钢骨混凝土柱，柱底节点的力通过钢骨直接下传，同时增强了其抗剪能力和结构的延性，钢骨柱节点见图10。

图10 钢骨柱节点

4 部分施工现场图及建成后实景

更多内容详见2015年第7期文章，题目：《新郑国际机场T2航站楼结构设计与分析》，作者：隋庆海；单位：中国建筑东北设计研究院有限公司。施工图片来源于网络。

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