烟台机场结构抗震超限审查报告.docx

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目录

一、工程概况 2

二、设计依据 2

2.1结构基本参数 2

2.2结构设计资料及规范 2

2.3场地工程地质情况 3

2.31工程地质条件 3

2.4设计荷载、结构设计基本参数及概况 3

2.5主要结构材料 8

2.6结构性能设计目标 8

2.7计算程序 8

三、基础设计 8

四、结构超限判别及结构计算结果分析 9

4.1结构体系 9

4.2钢屋盖结构形式选取 10

4.3超限情况说明 11

4.4整体计算结果对比 11

4.5整体模型震动模态 12

4.6竖向荷载作用下钢结构屋盖挠度 15

4.7结构弹性动力时程分析 15

4.8波纹腹板梁腹板抗剪屈曲分析 18

五、结构超限对策及抗震加强措施 20

5.1加强结构计算分析 20

5.2注重结构抗震概念设计与构造 21

六、关键构件设计 21

6.1钢管混凝土柱稳定分析 21

6.2钢结构屋盖主要构件中震弹性设计 24

6.3大跨混凝土结构设计 25

6.4温度荷载作用下楼板设计 25

七、静力弹塑性计算及结构抗震性能分析 26

7.1计算程序、结构分析模型和材料模型 26

7.2结构分析步骤和推覆力分布方式 26

7.3计算分析主要结果 2.6

7.4、小结 2.7

八、结论 28

附件一、航站主楼计算书：

结构计算输入信息及计算结果

附件二、主要建筑和结构扩初设计图纸

一、工程概况

烟台新机场近期规划以2020年为设计目标年，定位为国内民用航空中型干线机场，对外籍飞机开放的一类口岸机场， 1～2家航空公司基地机场，青岛、济南及周边机场的备降机场，飞行区技术等级指标为4D，本期拟建跑道长度3400米，年旅客量650万人次；远期则以2040年为设计目标年，规划为国内民航大型机场，飞行区技术等级指标为4E年旅客量2600万人次。

本次初步设计以2020年的近期规划目标为依据进行设计。

总建筑面积7.95万m2，其中地下0.62万m2，地上7.33万m2。

图1-1总平面图

航站主楼8.00m标高及以下为钢筋混凝土框架结构，主楼东西方向设置两条结构缝兼作抗震缝。

将结构从底层（0.000）以上分成三个结构单体A、B、C。

A段平面尺寸144×33m；B段平面尺寸230×105m，C段平面尺寸144×33m。

航站楼8.000m标高以上为钢结构部分，依据下部混凝土结构分段原则将整个结构分成3段，屋盖采用波纹腹板梁的大跨屋面结构。

A区、C区8m以下为二层混凝土框架结构，标高13m局部设置混凝土夹层；8m以上为钢结构屋架，屋盖最高点标高20.180m。

B区8m以下为单层混凝土框架结构，标高8m及13m局部设置混凝土夹层；8m以上为钢结构屋架，B区屋盖最高点标高26.810m。

本工程结构设计基准期为50年，设计使用年限为50年，建筑安全等级为一级，地基基础安全等级为甲级。

二、设计依据

2.1 结构基本参数

序号

项目

数据内容

1

设计基准期

50年

2

设计使用年限

50年

3

建筑结构的安全等级

一级

4

地基基础安全等级

甲级

5

抗震设防类别

乙类

6

抗震设防烈度

7度

7

设计基本地震加速度值

0.15g

8

设计地震分组

第二组

9

场地类别

Ⅰ类

10

结构抗震等级

混凝土部分为二级，局部大跨度梁为一级

钢结构为三级

2.2 结构设计资料及规范

a. 烟台潮水机场建筑初步设计资料；

b.现行国家标准、行业标准和地方标准为依据：

Ø《建筑结构设计可靠度统一标准》GB50068–2008

Ø《建筑抗震设防分类标准》GB50223-2008

Ø《建筑结构荷载规范》GB50009-2001（2006年版）

Ø《建筑抗震设计规范》GB50011-2010

Ø《混凝土结构设计规范》GB50010-2010

Ø《型钢混凝土组合结构技术规程》JGJ138-2001

Ø《地下工程防水技术规范》GB50108-2008

Ø《钢结构设计规范》GB 50017-2003

Ø《建筑地基基础设计规范》GB50007-2002

Ø《建筑桩基技术规范》JGJ94–2008

Ø《混凝土结构耐久性设计规范》GB/T50474-2008

Ø《地下工程防水技术规范》GB50108－2008

Ø《波纹腹板钢结构技术规程》CECS291-2011

Ø中华人民共和国建设部《建筑工程设计文件编制深度规定》（2003年4月）

Ø中华人民共和国《工程建设标准强制性条文》房屋建筑部分（2002年版）

c．烟台金宇岩土有限责任公司2011年9月提供的“烟台潮水机场航站楼项目岩土工程勘察报告（金勘字第2011003号）”

d．山东省地震工程研究所2008年12月提供的“烟台国际机场工程场地安全性评价报告”

2.3 场地工程地质情况

2.3.1 工程地质条件

根据《烟台潮水机场航站楼项目岩土工程勘察报告》，拟建场区位于烟台蓬莱市潮水镇东南地带，现为农田，场地地形起伏较大。

现地面标高最大值60.70m，最小值31.980m，地表相对高差28.720m。

在空间内场区地势总体西高东低，局部稍有起伏。

勘察揭露：

场地沿线分布的地层主要为全新统人工层、第四系坡洪积层及下伏郭家岭超单元侵入花岗岩。

划分为5个工程地质层，分别为：

①耕土；②粉质粘土；③全风化花岗岩；④强风化花岗岩；⑤中风化花岗岩；⑥微风化花岗岩。

各地层特性见地层特性表。

2.3.2 场地水文地质条件

拟建场地地下水主要为基岩裂隙水，主要赋存于强风化花岗岩中。

由于场地地势起伏较大，地下水主要沿地表快速向坡脚排泄，少量下渗至基岩深部。

地下水在空间上分布不均匀，多数钻孔钻探深度范围处于疏干状态，全区仅在个别钻孔测得水位，测得稳定水位埋深介于2.1~14.6m，稳定水位标高介于29.57~48.96m。

本场地地下水对混凝土结构具微腐蚀性，地下水在长期浸水的情况下对钢筋混凝土中钢筋微腐蚀性，在干湿交替的情况下对钢筋混凝土中钢筋具微腐蚀性。

场地土质对混凝土结构、混凝土结构中的钢筋均具微腐蚀性。

航站楼区抗浮设计水位标高为37.7m（绝对标高）。

2.3.3各土层地基承载力特征值、桩侧极限侧阻力标准值及极限端阻力标准值值见下表：

岩土层

承载力特征值fak（kPa）

桩极限侧阻力标准值qsik（kPa）

桩极限端阻力标准值qpk（kPa）

钻（冲）孔灌注桩

人工挖孔桩（干作业）

钻（冲）孔灌注桩

人工挖孔桩（干作业）

①耕土

22

20

②粉质粘土

200

75

70

③全风化花岗岩

350

145

130

④强风化花岗岩

500

230

180

3500

⑤中风化花岗岩

2000

400

400

饱和单轴抗压强度标准值frk=16.8MPa

⑥微风化花岗岩

2500

500

500

饱和单轴抗压强度标准值frk=119.5MPa

2.4设计荷载、结构设计基本参数及概况

2.4.1结构楼面恒载及活荷载

2-1航站楼楼（屋）面及车库均布恒载及活荷载一览表（KN/m2）

楼面用途

恒载

活荷载

找平层与铺面

吊顶与设备

间隔墙

出发中转办票大厅

2.0

0.7

-

3.5

办票柜台

2.0

1.0

-

7.0

行李提取大厅

2.0

0.7

-

3.5

行李转盘

2.0

0.7

-

7.0

候机大厅

2.0

0.7

-

3.5

边防、卫检、落地签证区域

2.0

1.0

1.0

3.5

行李处理机房

2.5

-

-

15.0

设备机房

2.5

0.7

按实际布置

7.0

设备共同沟

22

-

-

7.0

各类内部业务用房

2.0

0.7

1

2.5

各类出租商业用房

2.0

0.7

1

3.5

厨房

2.5

0.7

-

4.0

洗手间

2.0

0.5

1

2.0

楼梯/消防疏散楼梯

1.2

0.5

-

2.5/3.5

车库顶板

6.0

0.5

-

4.0

钢结构屋面

1.5

0.5

-

0.5

储藏（仓库）

2.0

-

按实际布置

4.0

商务中心

2.0

0.7

3.5

玻璃幕墙

1.1（垂直立面）

-

-

-

以上各项荷载未包括建筑填充外墙、分户填充墙及梁、板、柱、墙结构的自重；玻璃幕墙重量未包括钢支架重量；对于有行李系统吊挂支架的部位，整个区域均另加4KN/m2的活荷载。

2.4.2 风荷载

根据同济大学土木工程防灾国家重点实验室提供的《烟台机场风洞试验报告》表述：

对烟台新机场项目来说，风荷载是控制结构设计的主要荷载之一。

为保证结构安全，烟台潮水机场工程建设有限公司委托同济大学土木工程防灾国家重点实验室结构风效应研究室，对此工程的刚性模型进行了风洞试验，测量了模型表面的平均压力和脉动压力，并计算了结构的风致效应和等效静力风荷载（试验模型见图2-1）。

研究结果可用于整体结构设计和围护结构设计。

图2-1 试验模型

在风洞中模拟大气边界层风场是建筑模型风洞试验的重要内容。

根据烟台新机场数公里范围内的建筑环境，确定本试验的大气边界层流场模拟为A 类地貌风场（A 类风场定义见我国建筑结构荷载规范（GB50009-2001））。

以1/250 的几何缩尺比模拟了A 类风场，同时模拟了位于周边约700 米半径范围内的主要建筑。

风洞测压试验模型为刚体模型，用有机玻璃板和ABS板制成，具有足够的强度和刚度，在试验风速下不发生变形，并且不出现明显的振动现象，以保证压力测量的精度。

模型与实物在外形上保持几何相似。

试验时将测试模型放置在转盘中心，通过旋转转盘模拟试验风向角间隔15°，这样共有24 个试验工况下体型系数（各风向角下体形系数详见风洞试验报告）。

图2-2 试验风向角示意图

参照结构荷载规范GB50009-2001中风荷载计算的定义有：

式中：

为风荷载标准值（50年重现期取0.55，100年重现期期取0.60）；为高度z处的风振系数（报告给出各关注情况的风振系数）；为风荷载体型系数（报告给出24个典型风向角各部分体型系数）；为风压高度变化系数（按规范取值）。

利用计算所获得的结构整体风振系数及试验所测的风荷载体型系数，结合具体的模型就可以得到整体结构在各个风向角下的风荷载大小。

为了提供便于设计人员使用的等效静力风荷载，利用结构在不同风向下的响应，得到位移及内力响应对应的阵风响应因子及起控制作用的风向。

将阵风响应因子和本研究报告给出的平均风荷载（），可得用于整体结构设计的等效静力风荷载。

航站楼结构由三部分组成，分为A、B、C三个区，其中钢结构屋面A区和C区的两个侧边结构完全相同。

根据所关注的响应，从中选取对应的阵风响应因子构成等效静力风荷载；或者根据设计需要，取不同响应类型对应的阵风响应因子的包络，作为统一的阵风响应因子，来构成等效静力风荷载。

对于A、C区及B区结构分别确定了Wind_S01~ Wind_S07、Wind_M01~ Wind_M08 共十四组控制性的工况的阵风响应因子，这些工况与响应类型的对应关系见图2-3、2-4及表2-2、表2-3。

图2-3A区、C区区域构成

图2-3B区区域构成

表2-2 A区、C区阵风响应因子及控制作用的风向

响应类型

跨中竖向位移（竖直向上）

跨中竖向位移（竖直向下）

Wind_S01

区域Ⅰ悬挑端竖向位移

（竖直向上）

Wind_S02

区域Ⅰ悬挑端竖向位移（竖直向下）

Wind_S03

起控制作用的风向

15