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機場工程結構設計(工業和信息化部十四五規劃教材) 版權信息
- ISBN：9787030728753
- 條形碼：9787030728753 ; 978-7-03-072875-3
- 裝幀：一般膠版紙
- 冊數：暫無
- 重量：暫無
- 所屬分類：>
機場工程結構設計(工業和信息化部十四五規劃教材) 內容簡介
本書面向機場工程結構對象，以機場工程建筑物（結構物）為索引，每種結構物單獨列章，共7章，包括緒論、航站樓結構設計、塔臺結構設計、機庫結構設計、地下儲油庫（含卸油站）結構設計、滑行道橋結構設計、其他配套設施結構設計。以土木工程建筑結構、橋梁工程相關內容為背景知識，突出機場工程結構的特點，以“選型一構造一分析一設計”為統一邏輯進行編排。 本書可作為民航院校及土木類專業機場工程方向本科生的教材，也可作為相關方向研究生的參考教材或工程技術人員的參考書。
機場工程結構設計(工業和信息化部十四五規劃教材) 目錄
目錄
第1章 緒論 1
1.1 機場的起源與發展 1
1.2 機場工程結構類型 1
1.3 機場工程結構設計原則 4
1.3.1 作用效應組合 4
1.3.2 結構可靠性設計原則 5
第2章 航站樓結構設計 7
2.1 航站樓功能需求 7
2.1.1 航站樓功能設計 7
2.1.2 航站樓設計布局及面積 9
2.2 航站樓建筑設計 9
2.2.1 航站樓平面設計 9
2.2.2 航站樓剖面設計 14
2.2.3 航站樓立面設計 14
2.3 航站樓結構選型 16
2.3.1 航站樓室內主體混凝土結構選型 16
2.3.2 航站樓屋蓋鋼結構選型 17
2.4 航站樓靜力設計 20
2.4.1 荷載取值及荷載組合 20
2.4.2 航站樓結構設計 21
2.5 航站樓實例分析 32
2.5.1 實例1：上海浦東國際機場航站樓設計 32
2.5.2 實例2：江蘇某機場航站樓設計 39
第3章 塔臺結構設計 51
3.1 塔臺的建筑設計 51
3.2 塔臺的結構體系 52
3.3 塔臺結構設計的一般規定 53
3.4 圓形混凝土塔臺 56
3.4.1 塔身變形和截面內力計算 56
3.4.2 塔筒截面承載力及裂縫寬度驗算 57
3.4.3 混凝土塔筒的構造要求 60
3.5 塔臺基礎設計 61
3.5.1 地基計算 61
3.5.2 基礎設計 63
第4章 機庫結構設計 69
4.1 機庫建筑要求及形式 69
4.1.1 機庫建筑設計 69
4.1.2 機庫建筑防火設計 72
4.1.3 機庫大門設計 72
4.2 機庫結構選型 73
4.2.1 機庫結構選型原則 73
4.2.2 常用結構方案 73
4.2.3 機庫大門開口處理 76
4.3 機庫結構靜力設計 77
4.3.1 網架結構的選型 77
4.3.2 荷載取值及荷載組合 78
4.3.3 機庫結構內力計算 79
4.3.4 網架構件設計 80
4.3.5 網架節點設計 81
4.4 機庫抗震及抗風設計 83
4.4.1 機庫抗震設計 83
4.4.2 機庫抗風設計 84
4.5 機庫實例分析 84
4.5.1 機庫實例工程簡介 84
4.5.2 機庫實例工程建筑設計 85
4.5.3 機庫實例工程結構選型 86
4.5.4 機庫實例工程結構設計 86
第5章 地下儲油庫(含卸油站)結構設計 90
5.1 沉井的設計原則 90
5.2 結構設計計算 90
5.2.1 沉井下沉系數與穩定性計算 90
5.2.2 沉井井壁與刃腳計算 92
5.2.3 沉井底板及底梁計算 102
5.2.4 沉井封底計算 103
第6章 滑行道橋結構設計 108
6.1 滑行道橋結構形式 112
6.1.1 橋梁結構類型 112
6.1.2 上部結構構造 118
6.1.3 下部結構構造 119
6.1.4 附屬構造 120
6.1.5 案例介紹 122
6.2 滑行道橋荷載 125
6.2.1 飛機荷載 125
6.2.2 作用效應組合 130
6.3 滑行道橋結構設計 131
6.3.1 橋面板計算 133
6.3.2 主梁內力計算 136
6.3.3 案例計算分析 138
第7章 其他配套設施結構設計 140
7.1 貨運業務樓結構設計 140
7.1.1 主要結構形式 140
7.1.2 排架結構的組成 141
7.1.3 排架結構的設計 141
7.1.4 排架結構的計算簡圖 142
7.1.5 排架結構上的荷載 143
7.1.6 排架內力計算 145
7.1.7 排架結構的控制截面和內力組合 148
7.1.8 牛腿及基礎設計 149
7.2 航空配餐樓結構設計 160
7.2.1 結構體系 160
7.2.2 抗震設計 160
7.2.3 內力計算 161
7.3 行政辦公樓結構設計 163
7.3.1 結構體系 163
7.3.2 抗震設計 164
7.3.3 內力計算 165
參考文獻 170
第1章 緒論 1
1.1 機場的起源與發展 1
1.2 機場工程結構類型 1
1.3 機場工程結構設計原則 4
1.3.1 作用效應組合 4
1.3.2 結構可靠性設計原則 5
第2章 航站樓結構設計 7
2.1 航站樓功能需求 7
2.1.1 航站樓功能設計 7
2.1.2 航站樓設計布局及面積 9
2.2 航站樓建筑設計 9
2.2.1 航站樓平面設計 9
2.2.2 航站樓剖面設計 14
2.2.3 航站樓立面設計 14
2.3 航站樓結構選型 16
2.3.1 航站樓室內主體混凝土結構選型 16
2.3.2 航站樓屋蓋鋼結構選型 17
2.4 航站樓靜力設計 20
2.4.1 荷載取值及荷載組合 20
2.4.2 航站樓結構設計 21
2.5 航站樓實例分析 32
2.5.1 實例1：上海浦東國際機場航站樓設計 32
2.5.2 實例2：江蘇某機場航站樓設計 39
第3章 塔臺結構設計 51
3.1 塔臺的建筑設計 51
3.2 塔臺的結構體系 52
3.3 塔臺結構設計的一般規定 53
3.4 圓形混凝土塔臺 56
3.4.1 塔身變形和截面內力計算 56
3.4.2 塔筒截面承載力及裂縫寬度驗算 57
3.4.3 混凝土塔筒的構造要求 60
3.5 塔臺基礎設計 61
3.5.1 地基計算 61
3.5.2 基礎設計 63
第4章 機庫結構設計 69
4.1 機庫建筑要求及形式 69
4.1.1 機庫建筑設計 69
4.1.2 機庫建筑防火設計 72
4.1.3 機庫大門設計 72
4.2 機庫結構選型 73
4.2.1 機庫結構選型原則 73
4.2.2 常用結構方案 73
4.2.3 機庫大門開口處理 76
4.3 機庫結構靜力設計 77
4.3.1 網架結構的選型 77
4.3.2 荷載取值及荷載組合 78
4.3.3 機庫結構內力計算 79
4.3.4 網架構件設計 80
4.3.5 網架節點設計 81
4.4 機庫抗震及抗風設計 83
4.4.1 機庫抗震設計 83
4.4.2 機庫抗風設計 84
4.5 機庫實例分析 84
4.5.1 機庫實例工程簡介 84
4.5.2 機庫實例工程建筑設計 85
4.5.3 機庫實例工程結構選型 86
4.5.4 機庫實例工程結構設計 86
第5章 地下儲油庫(含卸油站)結構設計 90
5.1 沉井的設計原則 90
5.2 結構設計計算 90
5.2.1 沉井下沉系數與穩定性計算 90
5.2.2 沉井井壁與刃腳計算 92
5.2.3 沉井底板及底梁計算 102
5.2.4 沉井封底計算 103
第6章 滑行道橋結構設計 108
6.1 滑行道橋結構形式 112
6.1.1 橋梁結構類型 112
6.1.2 上部結構構造 118
6.1.3 下部結構構造 119
6.1.4 附屬構造 120
6.1.5 案例介紹 122
6.2 滑行道橋荷載 125
6.2.1 飛機荷載 125
6.2.2 作用效應組合 130
6.3 滑行道橋結構設計 131
6.3.1 橋面板計算 133
6.3.2 主梁內力計算 136
6.3.3 案例計算分析 138
第7章 其他配套設施結構設計 140
7.1 貨運業務樓結構設計 140
7.1.1 主要結構形式 140
7.1.2 排架結構的組成 141
7.1.3 排架結構的設計 141
7.1.4 排架結構的計算簡圖 142
7.1.5 排架結構上的荷載 143
7.1.6 排架內力計算 145
7.1.7 排架結構的控制截面和內力組合 148
7.1.8 牛腿及基礎設計 149
7.2 航空配餐樓結構設計 160
7.2.1 結構體系 160
7.2.2 抗震設計 160
7.2.3 內力計算 161
7.3 行政辦公樓結構設計 163
7.3.1 結構體系 163
7.3.2 抗震設計 164
7.3.3 內力計算 165
參考文獻 170
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機場工程結構設計(工業和信息化部十四五規劃教材) 節選
第1章 緒論 航空運輸作為高效率運輸方式，在國內外得到了大力發展，成為拉近地區間距離、增進國際文化交流以及經濟持續快速發展不可或缺的重要組成部分。相比其他運輸方式，其安全性、舒適性及運輸效率也得到了很大提高。在各種運輸方式當中，航空運輸的地位逐步提高，并成為不可或缺的運輸方式之一。機場是空中交通與地面交通相互轉換的設施，主要用于飛機的起降、停放與活動，其中包含相關的建筑物及設施，以確保飛機的穩定運行，保證貨物、旅客的順利轉接，保證空中與地面的交通秩序。 1.1 機場的起源與發展 1910年，在德國出現了世界上真正意義上的機場，該機場用帳篷作為如今的機庫停放飛機，同時飛機的起飛與降落完全借助人為揮動信號旗來實現。由于缺少夜間照明設施，飛機無法在夜間安全起降。 20世紀20～40年代，歐美國家航線大量開通，因此混凝土跑道、候機大廳等設施應運而生，這也是現代機場的前身，當時的機場建設僅僅針對飛機的工作。第二次世界大戰時期，飛機的重要性日益凸顯，到戰爭結束時，世界范圍內飛機的運輸與機場設施均得到了進一步發展。 隨著國際之間交往逐漸頻繁，航空技術與飛行技術也快速發展，這使得民用航空與航空運輸的規模日趨龐大，對機場規模的要求越來越高，因此大型機場開始出現。 空中運輸大眾化始于20世紀50年代末期，航空運輸成為地方經濟發展的重要組成部分，對機場設施與建設的要求也越來越高。先進的機場設施可以滿足航空運輸發展需求，同時也使得周邊的商業、旅游業等得到發展，并帶動所在地區的經濟發展。但隨著飛機制造能力的提升，機場功能與規模的發展，以及飛機噪聲的增加，機場改建和擴建對居民區的干擾問題也逐漸凸顯出來，機場建設要考慮長期的城市協調發展等多種要素。 1.2 機場工程結構類型 機場的建設既要滿足飛機的起降需求，也要具有飛行與地面轉接等功能。機場的主要設施包含航站樓、塔臺、機庫以及其他配套設施等。機場建筑對大空間的要求較高，同時對通風采光的需求較大，因此根據機場規模的不同，多采用大跨空間結構，通過鋼結構或鋼筋混凝土框架與鋼結構的組合等形式實現。 機場的主要結構形式多為混凝土以及平板網架組合結構，混凝土結構的主要特點是取材方便，具有更好的整體性、耐久性及抗火性等，一些小型民用機場采用了此種結構，是普及較早的結構形式。沈陽桃仙國際機場老航站樓(圖1-1)以混凝土框架結構的形式建設，柱網較小，而且沒有采光天窗；深圳寶安國際機場老航站樓盡管采用三角形平板網架來搭建值機大廳以改善大廳空間，但仍然沒有設置采光天窗，因此于2003年進行了改建，增加了漫射光天窗；鄭州新鄭國際機場老航站樓在設計時采用了斜交柱網，但斜交柱網的使用導致結構設施影響行人流動，因此在改造時取消了此種結構形式；北京首都國際機場老航站樓(圖1-2)的屋頂為空間曲線形焊接預應力薄壁鋼管結構，指廊采用板柱、剪力墻結構，將曲線形鋼結構用在屋頂建設上。高聳結構也可以采用混凝土框架剪力墻的形式，如機場塔臺的建設，西安咸陽國際機場在新塔臺結構設計時*終采用型鋼混凝土結構，使其自重減輕、結構抗彎和抗拉能力得到改善。 圖1-1 沈陽桃仙國際機場老航站樓 圖1-2 北京首都國際機場老航站樓 巴黎戴高樂機場將混凝土做成曲線狀的殼體單元，由外側曲線狀的鋼結構受拉構件進行加強，使得混凝土結構在形式應用上得到了創新，但這種創新并不成功，2004年發生倒塌事故，造成人員傷亡(圖1-3)。 圖1-3 巴黎戴高樂機場事故現場 混凝土結構自身重量大、抗裂性差限制了大型機場的設計與建造，而鋼結構具有強度高、塑性韌性好、材質均勻、方便計算、計算結果可靠等特點，因此大型機場工程多以鋼筋混凝土作為豎向支撐或基座部分，上方采用空間桁架、網殼結構以*大限度地擴大機場建筑的空間，提高人與設備的流動性。上海浦東國際機場一期工程將鋼筋混凝土結構用于基座和地上二層部分，并且布置了剪力墻，用來保證基座部分的剛度，鋼結構則用在二層以上部分；廣州白云國際機場航站樓分為主樓、東西兩幢連續樓，由四條高架連廊連接。北京大興國際機場航站樓、北京首都國際機場航站樓、上海浦東國際機場T1航站樓、成都雙流國際機場航站樓等均以鋼結構為主(圖1-4)。塔臺結構體系則大多采用鋼筋混凝土筒體結構，為高聳結構(圖1-5)。 (a)北京大興國際機場(b)北京首都國際機場 圖1-4以鋼結構為主建設的機場航站樓 (a)西安咸陽國際機場(b)廣州白云國際機場 圖1-5 機場塔臺 同樣地，鋼結構也滿足機庫的建設需求，北京首都國際機場機庫采用箱型空間桁架兩跨連續剛架(圖1-6)，屋蓋選用了三層網架方案以滿足變形要求、減少內力等；澳門國際機場則采用預應力鋼拱結構建設機庫屋蓋。該技術起源于澳大利亞，并已推廣到美國、加拿大、英國、日本等。 圖1-6 北京首都國際機場機庫 1.3 機場工程結構設計原則 1.3.1 作用效應組合 為了保證機場在施工和使用時滿足安全性要求與功能性要求，同時保證荷載產生的內力導致結構發生的變形在規定限值內，需要在結構設計時進行結構計算。 基本荷載組合為恒載+活載+風荷載，其中風荷載根據工程所處地域情況分為常風荷載和臺風荷載。風荷載由風荷載試驗確定。 結構或結構構件的破壞或過度變形的承載能力極限狀態設計，以荷載效應小于抗力來控制，采用式(1-1)進行設計： (1-1) 式中，為結構重要性系數；為荷載組合的效應設計值；為結構抗力的設計值。 非抗震設計組合依據《建筑結構可靠性設計統一標準》(GB 50068—2018)及《工程結構通用規范》(GB 55001—2021)，抗震設計組合依據《建筑抗震設計規范(附條文說明)(2016年版)》(GB 50011—2010)。 (1)非抗震設計組合。 非抗震設計根據結構設計要求進行基本組合和偶然組合。 基本組合： (1-2) 式中，為第i個永久作用的標準值；為預應力作用的有關代表值；為第1個可變作用的標準值；為第j個可變作用的標準值；為永久作用的分項系數，按表1-1采用；為預應力作用的分項系數，按表1-1采用；、為可變作用的分項系數，按表1-1采用；、為考慮結構設計使用年限的荷載調整系數，按表1-2采用；為可變作用的組合值系數，按表1-3采用。 表1-1 建筑結構的作用分項系數 表1-2 考慮結構設計使用年限的荷載調整系數 表1-3 組合值系數 偶然組合： (1-3) 式中，為第i個偶然作用的設計值；為第1個可變作用的頻遇值系數，按有關標準的規定采用；、為第1個和第j個可變作用的準永久值系數，按有關標準的規定采用。 (2)抗震設計組合。 對內力組合設計值的計算： (1-4) 式中，為重力荷載分項系數；為重力荷載代表值的效應；、分別為水平、豎向地震作用分項系數，應按表1-4采用；為水平地震作用標準值的效應；為豎向地震作用標準值的效應；為風荷載組合值系數，一般結構取0.0，風荷載起控制作用的建筑應采用0.2；為風荷載分項系數，應采用1.4；為風荷載標準值的效應。 表1-4 地震作用分項系數 對于鋼結構，應進行變形控制，其設計式為 (1-5) 式中，為鋼結構構件的變形值；為起控制作用的**個可變荷載標準值在結構或結構構件中產生的變形值；為結構中由第i個其他可變荷載標準值產生的變形值；為容許變形值。 按表1-2取用結構活荷載的設計使用年限調整系數。一般情況下，機場建筑的設計使用年限為50～100年，因此調整系數取1.0或1.1。 1.3.2結構可靠性設計原則 結構的可靠度主要取決于兩方面：一是結構上的作用；二是結構自身的內力。影響結構自身內力的主要因素是材料性能、構件尺寸參數以及計算精度等。可以用結構功能函數描述結構的工作性能，在進行結構設計時有n個隨機變量影響結構可靠性，即 ，用結構功能函數表達這n個隨機變量： (1-6) 簡化為只有結構構件的荷載效應S和抗力R來表達結構的功能函數： (1-7) 通過不同取值，可以描述結構的工作狀態： (1)當時，結構處于可靠狀態； (2)當時，結構處于極限狀態； (3)當時，結構處于失效狀態。 按照《建筑結構可靠性設計統一標準》(GB 50068—2018)內容所述，由結構構件的失效模式以及構件安全等級(表1-5)等因素來確定可靠度。針對結構不同的耐久性、安全性和適用性來確定可靠度水平。 表1-5 建筑結構的安全等級 對于結構構件的可靠度分析，可結合充分的統計數據、使用經驗與經濟等因素來確定。 各類結構構件的安全等級對應的可靠指標取值宜每級相差0.5，見表1-6。 表1-6 結構構件的可靠指標 從表1-6中可以看出，當結構構件發生延性破壞時，可靠指標值低于脆性破壞時的值。 正常使用情況下，結構在極限狀態的可靠指標一般取0～1.5，可逆程度越高，取值越低。結構在移去荷載作用后卻永久保持超越狀態即為不可逆極限狀態，反之為可逆極限狀態。
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