建筑方案：意大利FUKSAS建筑设计公司

中方设计团队：北京市建筑设计研究院

钢结构与幕墙设计顾问：德国HKING事务所

幕墙设计实施顾问：珠海晶艺幕墙公司

建筑绿色节能与消防性能化顾问：香港ARUP工程顾问公司

建筑照明设计顾问：英国SPEIRS照明设计公司

深圳宝安国际机场T3航站楼于2013年11月28日正式启用。年旅客吞吐量约4500万人次。工程选址距深圳市区直线距离约32km，项目2009年开工。总建筑面积50万m2，建筑由双层表皮系统包裹覆盖，前部体量由玻璃幕墙围合。表皮系统采用金属板与玻璃相间布置方式，所有玻璃部分形态统一，形成均匀点阵，由尺寸大小控制组成均匀过渡的纹理。建筑整体色调上，以白色金属材质与花纹玻璃相间形成均匀的纹理，建筑庞大的体量如同由半透明的薄纱包覆，形成由建筑到环境的自然过渡。对于终年不断的海风和突如其来的台风，建筑符合流体力学的外形在降低风荷载的同时能够在视觉上带给人们安全感。

一、建筑与幕墙设计

深圳国际机场T3航站楼是一个充满未知和梦想的建筑。无论从宏观起伏变幻的生态型建筑空间构成还是到微观转折开合的蜂巢型幕墙单元设计，T3航站楼都以超乎想象的难度挑战着建筑设计的极限。单就建筑的屋面天窗数量是北京T3航站楼的220倍，幕墙接缝数量是国家大剧院的60倍，如此巨大、复杂且以幕墙形式完成屋面设计这一项在全球范围内也是绝无仅有的。

T3航站楼将室内空间与外部造型整体设计，主楼部分大公共空间均采用大跨度柱网，由中央的跃层空间上下贯穿。双层表皮系统将自然光由上部导入。指廊区出发层为数百米长的连贯无柱空间，双层表皮幕墙全方位包裹，每个方向都有自然光透过，结合上下起伏的开洞设计，形成令人兴奋的流动空间体验。两个方向的指廊交叉形成戏剧性的空间中心，通透的空间由上而下直达首层远机位候机大厅。

指廊剖面

深圳机场的蜂巢表皮由三部分构成：外表皮的屋面、幕墙体系，中部的自由网壳结构，内部的空间吊顶体系。屋面主要由双层表皮系统组成，其基本形式为六边形天窗单元组成网格系统，两层网格系统间以结构体系相连形成双层表皮，并通过控制天窗尺寸形成表皮的图案纹理变化。在主楼区和翼廊区，屋面结合玻璃幕墙组成建筑外围护结构；在指廊区，双层表皮系统向下弯曲包裹建筑，形成屋面幕墙一体的外围护系统。

六边形天窗网格系统

幕墙形成外围护结构

外部表皮需要完成采光、遮阳、防水等众多功能。德国幕墙顾问公司HKING坚持采用单元式幕墙构造，整个幕墙表皮采用5万多个六边形单元构成，单是Y型单元接缝就高达30万m，最终通过参数化设计完成了建筑成型和优化。首先，造型建筑师利用RHINO软件根据Fuksas先生的概念草图和BIAD提出的机场功能需求生成最初的三维概念模型，并根据建筑师和结构工程师的建议不断深化，最终形成光滑表皮的RHINO三维模型作为各方工作的基础表皮。此外，另一组造型建筑师根据初期确定的剪纸型单元形式，通过标准单元和标准段落形成基础的单元理念，比如单元为4.5m×3.0m模块造型，由“几”字形空间金属板和六边形玻璃窗共同构成。“几”字形金属板通过空间转折角度的变化与玻璃形成0°、2°、4°、8°、12°五种标准模式，而其间的玻璃窗也根据空间造型需要，窗高分为0.9、1.2、1.5、1.8、2.4m五种规格。此外，建筑的屋面部分需要以实板为主体渐变到立面以玻璃为主体，而根据日照分析玻璃的开窗模式将自东向西渐变开合，这一切控制性单元设计的思路确定后，转交幕墙设计公司将这些建筑理念系统化和参数化，并且扩展到全建筑。

幕墙单元构成模拟

在实际操作中，德国幕墙顾问公司HKING经过近半年的研究，在RHINO软件的基础上为本工程开发了一款专用的单元生成软件，通过高速计算机一个月的运算形成了T3航站楼蜂巢表皮，但由于建筑造型过于复杂，幕墙设计师对初步三维模型进行了6个月的“手动”模型调整，并在建筑过于复杂的区域改用折边实体面板替代蜂巢面板进行设计，最终完成了整个表皮模型。

此后，北京市建筑设计研究院（BIAD）在接手幕墙设计后，与外方建筑师、外方幕墙顾问、中方幕墙顾问以及幕墙厂家反复协商，最终确定将幕墙表皮与下部构造分离，形成独立的装饰面层；幕墙内层基础面板和幕墙钢结构采用单元式模式，而其上的表皮防水层必须为现场生成的整体防水层。此外，通过深化设计在复杂的屋面系统中增加了屋面排水系统，而中方幕墙顾问KGE又经过半年的深化设计终于将幕墙系统招标图纸深化为幕墙施工图纸，使这一复杂的屋面、幕墙系统最终从设计和造价上得以实现，创造出良好的室内外视觉感受，同时满足其在热工、光学、声学以及安全性能上的特点和要求。

深圳机场的参数化设计起源于建筑表皮理念与传统建筑的分道扬镳，相比于2005年设计完成的北京机场T3航站楼，经典的直立锁边配有造型天窗的整体屋面系统以及竖向通透的玻璃幕墙系统在这里已经完全交织在一起，光滑柔软的表皮和编织着无限光影变化的单元肌理，将把建筑的表皮设计带进全新的世界。在全球建筑正在多方探索，从必然形体走向自由形体的革命中，深圳机场T3航站楼项目无疑具有重要意义。

二、结构设计

1 项目概况

航站楼中央主指廊南北长约为1128ｍ，东西次指廊宽约640ｍ，地下层包括行李传送通道、预留的捷运通道及轨道交通枢纽，建筑面积约45万ｍ2。航站楼主体结构为钢筋混凝土框架结构，其中航站楼主楼地下２层，地上4/5层，主指廊地上2层，地下2层，翼廊地上2层，主楼中心区屋顶采用钢网架结构，支承屋顶的柱子为钢结构，屋面最高点约45ｍ，指廊部分采用双层网壳钢结构，基础采用钻孔灌注桩和预应力管桩。

深圳宝安国际机场T3航站楼效果图

深圳宝安国际机场T3航站楼整体结构透视图

２ 基础设计

在基础的方案比选中，深圳本地应用较多且较成熟的基础形式主要有钻冲孔灌注桩、预应力管桩、人工挖孔桩和抗浮锚杆等。最终选择的布桩形式见下图。

布桩平面图

3 超长混凝土结构

受建筑造型和工艺流程限制，结构分缝间距均大大超过规范要求，形成超长混凝土结构，基础底板全部连通，南北长约1000ｍ，东西宽约600ｍ，结构最大分区长度254ｍ，最小分区长度79ｍ，如下图所示。针对工程施工和使用阶段的具体情况考虑温度变化和混凝土收缩影响，综合确定计算温差值，进行内力分析，根据分析结果重点采取相应的技术措施。

下部混凝土分段图

4 航站楼主体钢结构

屋顶为自由曲面，长边1128ｍ，宽640ｍ，采用网(架)壳结构，分为7块。包括主指廊Ｄ1、次指廊Ｇ和Ｈ、交叉指廊Ｃ、过渡区Ｂ以及大厅Ａ共七块。

屋顶钢结构分段图

交叉指廊Ｃ区的屋顶由南北指廊(Ｂ，Ｄ区)和次指廊(Ｇ，Ｈ区)屋顶交叉形成，采用带加强桁架的斜交斜放网壳结构。图中主指廊方向屋顶长度为162ｍ，包括４榀落在层2楼面上(标高＋4.4ｍ)的加强桁架，次指廊方向长度为198ｍ，包括８榀落在层2楼面上的加强桁架，在56ｍ×72ｍ的中心区域四周布置由四组双Ｖ型摇摆柱支承的加强桁架，双Ｖ型摇摆柱落在层３楼面(标高＋8.8ｍ)上。另外，为改善结构的受力状态、提高结构刚度、减小关键加强桁架的内力，设置８根水平拉杆将相应轴的加强桁架与层３楼面的混凝土结构拉结，Ｃ区网格尺寸与Ｄ区相差不大，支座采用沿切线弹簧的铰支座。

C区屋顶结构图

大厅屋顶跨越Ｅ，Ａ和Ｆ共３个区块的混凝土结构，东西方向长约636ｍ，南北方向宽约324ｍ，投影面积约为12.3万ｍ2，结构的最高点标高为43ｍ。屋顶支承结构由钢框架柱、钢筒体、两榀拱形桁架以及摇摆柱组成，承担屋顶的竖向荷载、水平荷载以及幕墙的各种荷载，其中框架柱、摇摆柱、筒体的柱网为36ｍ×36ｍ和36ｍ×27ｍ两种，拱形桁架间距18ｍ。

大厅屋顶结构图

为验证结构的抗震性能，进行了振动台试验。试验结果标明，结构满足抗震设防目标，建议对钢结构与混凝土连接部位适当加强。

大厅振动台试验照片

(本文部分实景图片由深圳华森总建筑师王晓东拍摄，部分来源于网络，其余图片由原作者提供)

三、 消能减震设计

因屋顶网壳面内刚度较大且网壳较长，为减小屋顶的温度内力，除在屋顶侧面开洞的加强桁架处设置固定铰支座外，其余支座沿网壳纵向布置刚度为4 000kN/m的弹簧支座。同时弹簧支座也能减小由于屋顶分块和混凝土分块不对应、下部混凝土和上部网壳变形不一致造成的上、下部相互影响。

工程纵向采用弹簧支座后，减小了结构支撑刚度，降低了温度作用，延长了屋顶结构的纵向周期，起到了对屋顶的隔震作用，但大震下弹簧支座的最大水平位移达到220mm，远超出弹簧的变形限值。为限定地震作用下结构沿长向的位移，在加强桁架支座附近安置了速度相关型黏滞阻尼器。

弹簧支座与黏滞阻尼器关系示意图

阻尼器参数确定是消能减震结构设计的关键问题。首先确定结构的减震目标，然后从反应谱理论出发计算实现控制目标所需的附加阻尼比，运用能量理论根据附加阻尼比确定阻尼器的参数，将确定好的阻尼器参数附加给简化结构，评估控制目标的实现程度。最后将确定好的阻尼器参数附加给实际结构。阻尼器参数设置流程见下图。

阻尼器参数设置流程

根据设计情况并与弹簧厂家协商，在次指廊长向设置弹簧刚度为K=4000kN/m，大震下结构支座最大位移达到190mm，考虑支座的性能要求，支座位移控制在60mm以内。由此确定的控制目标将大震下支座沿长向的相对位移U=190mm降到60mm，也就是将原位移降低到1/3左右。

将航站楼次指廊模型简化为单自由度结构，在单自由度结构中选择控制参数这一方法是可行的，与单自由度结构相比，实际结构最大相对位移误差仅为8.3%，非线性黏滞阻尼器出力的误差为8.2%，适合工程应用。

结构简化示意

对深圳宝安国际机场次指廊结构选用阻尼系数Cα=200（kN·s）/m，α=0.35的非线性黏滞阻尼器，能满足控制目标。实际结构的最大相对位移由190mm减到61mm，阻尼器在结构抗震特别是大震下的作用是相当明显的。

更多深圳T3结构设计详情请查看《转自：建筑结构-公众号》杂志文章：

2013年第17期（9月上）：《深圳宝安国际机场T3航站楼结构设计》；作者：束伟农， 朱忠义， 王国庆， 陈清， 秦凯， 靳海卿， 张琳；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。

2015年第18期（9月下）：《深圳宝安国际机场T3航站楼消能减震结构研究》；作者：杨育臣，朱忠义，秦凯，张琳；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。

更多建筑设计详情请查看《建筑技艺》杂志2011年第1期文章《深圳国际机场T3航站楼的参数化设计实践》。作者：马泷；单位：北京市建筑设计研究院有限公司。

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