成都双流国际机场航站楼屋盖钢管结构工程相关技术研究

摘要

钢管结构因其诸多优越性在现代建筑尤其是大跨度建筑结构中应用广泛。而相贯连接钢管结构更以其受力性能好、节约钢材、施工简单、轻巧优美等优点成为目前钢管结构中最主要的结构形式之一。1999年开始修改实施的成都双流国际机场航站楼工程，其一、二期工程均分别在大厅与指廊的屋盖结构中采用圆钢管相贯连接的空间桁架结构和单层网壳结构。本文结合成都双流国际机场航站楼屋盖钢管结构设计和施工的实际情况，探讨了屋盖结构选型、在结构分析中考虑结构系统对子结构(屋盖结构)的影响及其与结构系统的相互作用、圆钢管相贯节点的节点试验和理论分析、单层柱面网壳结构的稳定性、大跨度空间钢管桁架与单层柱面网壳的施工技术等方面的问题。 经分析研究，主要得到以下几点认识和结论： (1) 本工程通过技术经济比较选用的相贯节点空间钢管桁架和圆弧线拱单层柱面网壳能够较好满足各方面的要求，是技术可行、经济合理的结构方案。 (2) 为了合理确定结构计算模型、正确进行结构受力分析和采取合理的构造措施，有必要在结构分析中考虑结构系统对子结构(屋盖结构)的影响及其与结构系统的相互作用；本工程在进行钢桁架和网壳结构的计算模型选取与整体分析时，根据实际情况将下部支承结构作为水平弹性约束，通过对水平弹簧的刚度系数K的合理取值，既有利于降低钢桁架和网壳结构本身的内力，又有利于下部支承结构的合理设计，取得了良好的技术经济效果。 (3) 在目前情况下，应当重视采用足尺或大比例试件的试验研究结合理论分析的方法解决实际相贯节点节点承载力计算和刚度问题。本工程的试验结果和分析表明：本工程的空间桁架ΚΚ型相贯节点强度是足够的；直接焊接的钢管桁架节点具有较大的刚度，在设计分析中适当考虑其刚度是合理可行的；单层网壳结构的平面KK型相贯节点具有足够的节点刚度及抗弯承载力，能够符合设计分析中将其简化为刚接节点的假定，是安全可靠，也是合理的。 (4) 单层网壳的整体稳定分析，应充分考虑边界条件、初始缺陷、结构刚度、荷载分布等方面的影响；本工程经对上述诸方面影响下的单层网壳的整体稳定性试验研究和理论分析比较表明：本工程网壳在正常情况下是稳定的，结构发生失稳时为极值型失稳。 (5) 对于结构复杂，施工难度大的结构工程，应当重视施工过程是与实际工作状态差异，通过预先分析并选择合理的方案，对结构的施工过程进行适当监测、测试也是必要的；按照这一原则实施的本工程钢管结构施工方案合理可行、施工过程安全可靠，其施工技术可为类似工程提供借鉴。