海口美兰国际机场2号航站楼
隔震层设计
圆形钢-混凝土梁柱节点形式的创新
慢粘结预应力技术的应用
最新施工进度
项目概况
海口美兰国际机场位于海南省海口市美兰区，是国内大型机场、区域性枢纽机场，也是海南航空、南方航空的基地机场。海口美兰国际机场二期（T2）扩建工程按照2025年旅客吞吐量3500万人次、货邮吞吐量40万吨的目标进行设计。航站楼总建筑面积29.6万平方米，其中地上建筑面积27.52万平方米，地下建筑面积2.06万平方米。由一个中心区和4个候机厅组成。中心区地上4层，局部地下1层；候机厅地上3层，无地下室。中心区基础设隔震层。
图1 建筑效果图
主体混凝土结构分为9个单元，单元间设有抗震缝。中心区域为中间无结构缝的结构单元，长宽尺寸较大：450m×195m。为满足灵活建筑布置的需要，主体结构采用钢筋混凝土框架结构，混凝土柱网为9m×9m和9m×18m，钢筋混凝土柱均为圆形，楼面采用钢筋混凝土满浇主次梁楼盖体系。中心区域钢结构屋面采用主次桁架+支撑结构体系，支撑结构为锥形钢管柱。通廊区域屋面采用平面桁架支撑的单层十字网格结构，支撑结构为钢管柱，钢管柱底部按预埋情况设计，下插一层。
图2 混凝土结构分段示意图
（A区为中心区域，B1、B2、C1、C2、D1、D2、E1、E2均为指状走廊区域）
中心区隔震层设计
本工程位于8度（0.30g）高烈度地震区，是旅客聚集的主要区域，具有面积大、空间大、跨度大、体型复杂、内部设备系统造价昂贵、使用要求高等特点，属于重点防御类别。为提高结构的抗震性能，减少结构过大的温度应力，对中心区域（A区）进行隔震。结合各专业人员的意见，决定采用跨层隔震层方案。即地下室区域的隔震支座设置在地下室层板以下，无地下室区域的隔震支座设置在首层层板以下。
（一）地下室面积分布
（b）跨层位置剖面
图3 基底分布及典型跨层剖面
隔震层由铅芯橡胶隔震支座、普通橡胶隔震支座、滑动隔震橡胶支座组成。具体为：外侧3~4圈为铅芯橡胶支座，直径为900、1000mm及少数1200mm，共计482个；内侧为普通板式橡胶支座，直径为900、1000mm及少数1200mm，共计405个；内部竖向反力较大处，采用直径1000mm弹性滑板支座，共计32个。
图4 隔震层支撑布置
为保证隔震效果的实现，隔震支座的变形需要统一协调。概念设计是将局部地下室设计为与首层楼面变形基本一致的刚体。为实现这一设计理念，我们从两个方面入手：1）增加局部地下室的水平刚度，根据建筑功能在两个方向布置剪力墙，并控制剪力墙间距不宜过大，保证地下室区域有足够的整体抗侧刚度；2）尽可能减小地下室区域隔震支座的刚度，在此区域竖向荷载较大的柱位布置弹性滑板支座，其他位置布置刚度较小的无铅芯支座，以减小地震作用下的水平力。
对非隔震模型和隔震模型分别进行非线性时程分析，得到阻尼系数为0.29，满足隔震预期目标，具有良好的隔震效果。
圆形钢-混凝土梁柱节点形式的创新与实践
国内大型机场的结构形式通常为屋面大跨度钢结构钢结构屋面图集，下部为钢筋混凝土结构。为满足支撑钢屋面的钢柱底部预埋条件，需要将钢柱插入下部钢筋混凝土柱中，这就产生了钢筋混凝土梁与钢筋混凝土柱的连接问题。标准施工图提供了三种连接方式：套筒连接、短支架焊接、搭接。
鉴于海口美兰国际机场T2航站楼结构直径大、梁钢筋数量多、工期紧的特点，套筒连接可大大减少现场焊接，是最佳选择。但标准图集并未提供圆管柱上焊接套筒的方法。因此，本项目尝试了一种新的连接方法，将焊接短支架与套筒连接结合起来。
节点构建与分析
海口美兰国际机场T2航站楼工程所采用的钢筋混凝土梁、钢混柱标准节点详图如图6、图7所示，轴线交点处为钢混柱，柱内圆钢管截面为D1100×30、D1300×35、D1500×40等，材质为Q345B，柱混凝土强度为C50。与其连接的钢筋混凝土梁截面为600×600、600×800、1200×1200等多种截面规格，梁混凝土强度为C40。
图5 梁柱钢结构标准节点平面样例
钢筋混凝土梁端部设置钢支架，与柱内侧圆钢管焊接。钢支架为焊接H型钢形式，长度为距钢筋混凝土柱外表面1倍混凝土梁高，钢支架截面高度为混凝土梁高减340mm（钢筋保护层厚度+箍筋直径+双排梁纵筋高度=170mm），宽度为混凝土梁宽度减100mm。在钢支架上下翼缘根部，即钢筋混凝土柱外蒙皮位置，设置高度为150mm、厚度为50mm的竖向肋板。侧面根据梁纵筋布置情况，在工厂内焊接相应数量的机械连接套筒。 为了有效传递梁纵筋的力，在相应梁的上下最外套筒高度处设置了30mm厚的水平肋板，在相应的钢管柱内也设置了30mm厚的水平内隔板。根据混凝土梁内力包络图可知，钢牛腿上翼缘处于受拉状态，应在钢管柱内相应位置设置水平内隔板。但由于此内隔板与上排内隔板距离过近，两隔板之间混凝土浇筑困难，故将此内隔板下移至距离上排套筒隔板200mm的位置。另外，由于钢筋传递给50mm厚竖肋的侧向力很大，因此在竖肋中心处，在其与圆钢管柱之间增加竖向加劲肋，厚度与钢牛腿腹板厚度相同，为30mm。
图6 梁柱型钢标准节点截面
由于该节点结构相对复杂，且没有其他工程经验可以借鉴，因此采用ANSYS软件对该节点形式进行有限元分析，研究节点的受力性能及破坏形式，验证该节点形式在工程中的可靠性。选取整体结构中最典型的正交梁柱节点为例进行计算，计算结果如图8所示。水平肋板及钢牛腿翼缘的最大应力位置均在板两端边缘位置钢结构屋面图集，水平肋板应力约为100~250MPa，钢牛腿翼缘应力约为40~150MPa。竖向肋板的最大应力位置在其与水平肋板及边板的交接处，约为140MPa。节点应力分布较为均匀，节点力传递合理可靠，各部位均能满足设计要求。该类钢节点做法可为今后其他工程中类似情况的处理提供借鉴。
慢粘结预应力技术的应用
慢粘结预应力技术是一项新颖但应用并不广泛的结构技术。慢粘结预应力是通过慢粘结剂的凝固，使预应力筋与混凝土由无粘结逐渐过渡到粘结的一种预应力形式。慢粘结预应力筋的力学性能与有粘结预应力筋相同，但施工与无粘结预应力筋一样方便，不需要后压浆。这种新型预应力技术突破了传统的预应力理念，以其承载力高、抗震延性好、施工工艺简单、抗裂性能好、节点布置灵活等特点，受到业界的关注。慢粘结预应力筋结构如下图所示。在海口美兰国际机场T2航站楼结构设计中，应用了该技术，解决了钢绞线穿过钢梁柱节点的问题。
图7 慢粘结预应力结构示意图
（1）慢粘结预应力技术在大跨度框架梁中的应用
由于建筑功能需求的要求，海口美兰国际机场T2中心区行李室及行李领取厅柱网长度为18m，部分4层柱落在3层框架梁上，形成梁支柱结构。这些大跨度框架梁均采用慢粘结预应力技术。
图8 转换梁慢粘结预应力筋布置示意图
由于慢粘结预应力钢绞线和无粘结预应力钢绞线均为单独布置和锚固，其张拉端布置方式较有粘结钢绞线更加灵活，尤其适用于张拉端位于框架梁端部且非预应力钢筋布置密集的情况，有效解决了有粘结波纹管布置和钢绞线群锚固相对困难的问题。
（2）慢粘结预应力技术在钢-混凝土结构中的应用
航站楼屋面钢结构支撑柱为锥形钢管柱，需向下插入一层以满足柱底预埋的条件。下部钢筋混凝土柱通过在梁端设置钢支架与混凝土梁连接。此类节点给有粘结预应力筋的布置带来困难，结构相对复杂。考虑到慢粘结预应力钢绞线的特点，可以很好地解决上述问题。
图9 钢筋混凝土柱与混凝土梁连接方式
图10 慢粘结预应力筋穿过钢节点布置示意图
若在钢-混凝土节点区布置有粘结预应力筋，预应力筋需穿过牛腿腹板，需在腹板处开洞。当改为慢粘结预应力筋时，由于慢粘结预应力筋的布置方式与无粘结预应力筋相同，采用单孔锚具，单根预应力筋即可从钢牛腿顶部穿过，避免了有粘结预应力筋波纹管需穿过钢腹板的弊端，给施工带来很大方便。
最新施工进度
中心区主体混凝土结构已于2018年8月完工，目前正在组装屋顶钢桁架；连廊区主体结构已完工，正在安装屋顶金属板。
十月
海口美兰机场二期航站楼钢结构顶板吊装
大型钢柱、网架在施工现场有序分布，约300名焊接工人同时作业。
耀眼的钢铁火花在烈日下飞舞，“咚咚咚”的焊接声此起彼伏，18台液压起重机发出轰鸣声。
10月30日，随着施工人员在对讲机中汇报起升高度32.8米，单块面积1.1万平方米、重量1000吨的屋面网架安装到位，标志着美兰机场T2航站楼钢网架结构正式完工！2.5万平方米钢结构同步液压顶升将创海南之首。本次钢结构同步顶升，是海南省首次将液压同步顶升施工技术应用于如此大型结构。钢结构液压同步顶升施工技术预计将为屋面总施工工期节省20天以上。T2航站楼钢结构屋面整体也于10月底实现顶升。
屋面吊装到位后，为后续的幕墙、屋面工程创造了专业的施工场地。10月15日，玻璃幕墙及中部区域金属屋面大规模安装开始，为2018年底实现T2航站楼屋面结构防水打下了坚实的基础。
（此部分内容来自海航物流集团）
以下施工图纸由北京市建筑设计研究院有限公司提供：
详见《建筑结构》杂志2018年第20期文章：《海口美兰国际机场2号航站楼结构设计要点》，王奎、吴忠群、舒伟农、方云飞、岑永毅（北京市建筑设计研究院有限公司）；《海口美兰国际机场2号航站楼跨层隔震设计研究》，卜龙贵、吴忠群、舒伟农、朱忠毅、刘飞（北京市建筑设计研究院有限公司）。
建筑结构近期事件
（点击下方图片可查看活动详情）
《建筑结构》代理产品
在线培训课程
★解密建筑结构荷载规范（第一季）现已开启！
★装配式混凝土结构设计培训班现已开放报名！
★2018年企业学习年卡申购
