北京首都国际机场专机与公务楼玻璃幕墙工程栓接T型钢梁结构设计与试验_技术热点_幕

1.工程概况 　　北京首都国际机场专机与公务机楼工程位于北京首都国际机场内(如图1)，总用地面积为178222平方米，新建专机与公务机楼面积为6352平方米，地上两层，局部夹层（词条“夹层”由行业大百科提供），主体结构形式采用钢结构。整个专机与公务楼分二期进行，其中一期工程包括专机与公务机楼、交运行李服务楼和停车场服务楼三座建筑及室外道路、广场、绿化、停车场及室外管线等，二期为公务机停机坪远期发展用地、附属设施用地及部分景观绿化用地。该工程2006年12月建成，2007年6月正式投入使用。 　图1专机与公务机楼立面效果 　　北京首都国际机场专机与公务机楼玻璃幕墙工程幕墙面积约为28000平方米，主要由石材幕墙、铝合金玻璃幕墙、玻璃采光顶等组成。其中铝合金（词条“合金”由行业大百科提供）玻璃幕墙部分支撑结构采用了栓接T型钢梁结构(如图2)。 　　图2栓接T型钢梁节点构造示意图 　　2.结构说明 　　专机与公务机楼玻璃幕墙工程采用T型钢梁作为主要承力体系。施工图深化设计初始采用焊接T型梁，并要求在加工完成后将焊缝刨平，以保持外观简洁，美观。这种做法，对焊缝的要求很高，必须全熔透，否则会因为焊缝高度降低而对结构的受力产生不利影响。所以这种设计必然导致工艺复杂，施工周期长。为了保证进度，同时又不影响外观。将焊接T型梁改为栓接T型梁。T型梁翼缘和腹板采用大六角头8.8级M8高强螺栓（词条“高强螺栓”由行业大百科提供）连接，间距300mm，加劲板兼平面（词条“平面”由行业大百科提供）外栓接T型横梁的连接板每1200mm一块(具体布置参见图3)。这样变更后，T型钢梁加工速度快，外观更简洁。但其受力性能需要经过试验和理论分析验证。 　 　　图3栓接T型钢结构布置图 　　3.材料性质 　　栓接T型梁的主体结构采用Q235（词条“Q235”由行业大百科提供）钢，其材料的本构关系曲线见图4(a)。螺栓采用8.8级M8高强螺栓，有效截面直径6.827mm。有效截面面积S=36.587mm2。该类螺栓的抗拉，抗剪强度检测值分别为：Ft=32.67KN;Fv=25.83KN。所以根据《钢结构设计规范(GB50017-2003)》，其屈服强度为：fu=32.67/36.587×1000=892.94Mpa;抗拉强度设计值ft=fu/2=446Mpa;抗剪强度（词条“强度”由行业大百科提供）设计值fv=Fv/s/2.5=282Mpa。该螺栓经测试满足规范规定的抗拉强度（词条“抗拉强度”由行业大百科提供）设计值ftb=400n/mm2;抗剪强度设计值fvb=250N/mm2的要求。螺栓由于是高强钢，其本构关系采用双折线模型，见图2(b)，曲线强化段Es=0.03E。结构计算采用美国CSI公司的结构设计（词条“结构设计”由行业大百科提供）软件Sap2000进行结构的初步分析。采用美国ANSYS公司著名的通用有限元分析软件ANSYS进行详细的三维结构有限元分析。 　　图4钢材应力（词条“应力”由行业大百科提供）应变关系曲线 　　4.结构分析荷载 　　4.1标准荷载 　　北京地区基本风压:0.45KN/m2;抗震设防烈度：8度(0.20g);地面粗超度:B类;风荷载体型系数：1.2;玻璃横向网格为1.548米, 设计标高10.6米。T型钢为连续梁，总长10.04米，一层跨度5.17米，二层跨度4.89米。 　　幕墙构件自重标准值：Gks=0.8 KN/m2 　　4.2荷载计算 　　单根T型钢重力方向荷载：Gkt=1.2×1.548×10.04×0.8=14.92KN. 　　4.2.1风荷载计算 　　标高为10.600m处风荷载计算: 　　Wk=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001) 　　式中：Wk---作用在幕墙上的风荷载标准值(kN/m2)，方向垂直于板面; 　　βgz---10.600m高处阵风系数(按B类区计算); 　　μf=0.5×(10.600/10)-0.16=0.495; 　　βgz=0.89×(1+2×0.495)=1.772; 　　μz---10.600m高处风压高度变化系数(按B类区计算)，μz=(10.600/10)0.32=1.020; 　　μs---风荷载体型系数，取1.200 　　Wk=βgz×μz×μs×W0 　　=1.772×1.020×1.200×0.450 　　=0.976 kN/m2 　　计算值小于1.0kN/m2，取Wk=1.0kN/m2 (JGJ 102-2003 5.3.2) 　　4.2.2水平地震作用计算 　　qEK=βE×αmax×Gks (JGJ102--2003 5.3.4) 　　式中：qEK---水平地震作用标准值(kN/m2)，方向垂直于上翼缘表面; 　　qEK=βE×αmax×Gks 　　=5.0×0.16×0.8 　　=0.640 kN/m2 　　4.2.3水平向荷载组合 　　qK：荷载组合标准值(kN/m2); 　　q：荷载组合设计值(kN/m2); 　　风载：组合系数1.00，分项系数1.40; 　　地震荷载：组合系数0.50，分项系数1.30; 　　qK=1.00×1.000+0.50×0.64=1.32 kN/m2 　　q=1.00×1.40×1.000+0.50X1.30×0.64=1.815 kN/m2 　　4.3工况组合 　　刚度工况： 　　工况1 1.0恒载+1.0风载+0.5地震荷载 　　强度工况： 　　工况2 1.0恒载+1.4正向风载+0.5×1.3地震荷载 北京首都国际机场专机和公务机楼建设单位： 北京首都国际机场扩建指挥部 工程地点： 北京首都国际机场内 设计单位： 中国航空工业规划设计研究院 建筑高度：33m 幕墙面积：46800m2 幕墙类型：铝合金玻璃幕墙、铝板查看详细资料欲了解本文中提到的"北京首都国际机场专机和公务机楼"工程，
幕墙参建企业、材料供应商情况，
请访问中国幕墙网[工程库]子站。>>>>点击图片　　工况3 1.0恒载+1.4负向风载+0.5×1.3地震荷载 　　5.结构初步分析及试验设计 　　5.1结构初步分析