1.工程概況
北京首都國際機(jī)場專機(jī)與公務(wù)機(jī)樓工程位于北京首都國際機(jī)場內(nèi)(如圖1)，總用地面積為178222平方米，新建專機(jī)與公務(wù)機(jī)樓面積為6352平方米，地上兩層，局部夾層（詞條“夾層”由行業(yè)大百科提供），主體結(jié)構(gòu)形式采用鋼結(jié)構(gòu)。整個專機(jī)與公務(wù)樓分二期進(jìn)行，其中一期工程包括專機(jī)與公務(wù)機(jī)樓、交運(yùn)行李服務(wù)樓和停車場服務(wù)樓三座建筑及室外道路、廣場、綠化、停車場及室外管線等，二期為公務(wù)機(jī)停機(jī)坪遠(yuǎn)期發(fā)展用地、附屬設(shè)施用地及部分景觀綠化用地。該工程2006年12月建成，2007年6月正式投入使用。
圖1專機(jī)與公務(wù)機(jī)樓立面效果
北京首都國際機(jī)場專機(jī)與公務(wù)機(jī)樓玻璃幕墻工程幕墻面積約為28000平方米，主要由石材幕墻、鋁合金玻璃幕墻、玻璃采光頂等組成。其中鋁合金（詞條“合金”由行業(yè)大百科提供）玻璃幕墻部分支撐結(jié)構(gòu)采用了栓接T型鋼梁結(jié)構(gòu)(如圖2)。
圖2栓接T型鋼梁節(jié)點(diǎn)構(gòu)造示意圖
2.結(jié)構(gòu)說明
專機(jī)與公務(wù)機(jī)樓玻璃幕墻工程采用T型鋼梁作為主要承力體系。施工圖深化設(shè)計初始采用焊接T型梁，并要求在加工完成后將焊縫刨平，以保持外觀簡潔，美觀。這種做法，對焊縫的要求很高，必須全熔透，否則會因?yàn)楹缚p高度降低而對結(jié)構(gòu)的受力產(chǎn)生不利影響。所以這種設(shè)計必然導(dǎo)致工藝復(fù)雜，施工周期長。為了保證進(jìn)度，同時又不影響外觀。將焊接T型梁改為栓接T型梁。T型梁翼緣和腹板采用大六角頭8.8級M8高強(qiáng)螺栓（詞條“高強(qiáng)螺栓”由行業(yè)大百科提供）連接，間距300mm，加勁板兼平面（詞條“平面”由行業(yè)大百科提供）外栓接T型橫梁的連接板每1200mm一塊(具體布置參見圖3)。這樣變更后，T型鋼梁加工速度快，外觀更簡潔。但其受力性能需要經(jīng)過試驗(yàn)和理論分析驗(yàn)證。
圖3栓接T型鋼結(jié)構(gòu)布置圖
3.材料性質(zhì)
栓接T型梁的主體結(jié)構(gòu)采用Q235（詞條“Q235”由行業(yè)大百科提供）鋼，其材料的本構(gòu)關(guān)系曲線見圖4(a)。螺栓采用8.8級M8高強(qiáng)螺栓，有效截面直徑6.827mm。有效截面面積S=36.587mm2。該類螺栓的抗拉，抗剪強(qiáng)度檢測值分別為：Ft=32.67KN;Fv=25.83KN。所以根據(jù)《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范(GB50017-2003)》，其屈服強(qiáng)度為：fu=32.67/36.587×1000=892.94Mpa;抗拉強(qiáng)度設(shè)計值ft=fu/2=446Mpa;抗剪強(qiáng)度（詞條“強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計值fv=Fv/s/2.5=282Mpa。該螺栓經(jīng)測試滿足規(guī)范規(guī)定的抗拉強(qiáng)度（詞條“抗拉強(qiáng)度”由行業(yè)大百科提供）設(shè)計值ftb=400n/mm2;抗剪強(qiáng)度設(shè)計值fvb=250N/mm2的要求。螺栓由于是高強(qiáng)鋼，其本構(gòu)關(guān)系采用雙折線模型，見圖2(b)，曲線強(qiáng)化段Es=0.03E。結(jié)構(gòu)計算采用美國CSI公司的結(jié)構(gòu)設(shè)計（詞條“結(jié)構(gòu)設(shè)計”由行業(yè)大百科提供）軟件Sap2000進(jìn)行結(jié)構(gòu)的初步分析。采用美國ANSYS公司著名的通用有限元分析軟件ANSYS進(jìn)行詳細(xì)的三維結(jié)構(gòu)有限元分析。
圖4鋼材應(yīng)力（詞條“應(yīng)力”由行業(yè)大百科提供）應(yīng)變關(guān)系曲線
4.結(jié)構(gòu)分析荷載
4.1標(biāo)準(zhǔn)荷載
北京地區(qū)基本風(fēng)壓:0.45KN/m2;抗震設(shè)防烈度：8度(0.20g);地面粗超度:B類;風(fēng)荷載體型系數(shù)：1.2;玻璃橫向網(wǎng)格為1.548米, 設(shè)計標(biāo)高10.6米。T型鋼為連續(xù)梁，總長10.04米，一層跨度5.17米，二層跨度4.89米。
幕墻構(gòu)件自重標(biāo)準(zhǔn)值：Gks=0.8 KN/m2
4.2荷載計算
單根T型鋼重力方向荷載：Gkt=1.2×1.548×10.04×0.8=14.92KN.
4.2.1風(fēng)荷載計算
標(biāo)高為10.600m處風(fēng)荷載計算:
Wk=βgz×μz×μs×W0 (GB50009-2001)
式中：Wk---作用在幕墻上的風(fēng)荷載標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)，方向垂直于板面;
βgz---10.600m高處陣風(fēng)系數(shù)(按B類區(qū)計算);
μf=0.5×(10.600/10)-0.16=0.495;
βgz=0.89×(1+2×0.495)=1.772;
μz---10.600m高處風(fēng)壓高度變化系數(shù)(按B類區(qū)計算)，μz=(10.600/10)0.32=1.020;
μs---風(fēng)荷載體型系數(shù)，取1.200
Wk=βgz×μz×μs×W0
=1.772×1.020×1.200×0.450
=0.976 kN/m2
計算值小于1.0kN/m2，取Wk=1.0kN/m2 (JGJ 102-2003 5.3.2)
4.2.2水平地震作用計算
qEK=βE×αmax×Gks (JGJ102--2003 5.3.4)
式中：qEK---水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2)，方向垂直于上翼緣表面;
qEK=βE×αmax×Gks
=5.0×0.16×0.8
=0.640 kN/m2
4.2.3水平向荷載組合
qK：荷載組合標(biāo)準(zhǔn)值(kN/m2);
q：荷載組合設(shè)計值(kN/m2);
風(fēng)載：組合系數(shù)1.00，分項(xiàng)系數(shù)1.40;
地震荷載：組合系數(shù)0.50，分項(xiàng)系數(shù)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工況組合
剛度工況：
工況1 1.0恒載+1.0風(fēng)載+0.5地震荷載
強(qiáng)度工況：
工況2 1.0恒載+1.4正向風(fēng)載+0.5×1.3地震荷載
建設(shè)單位： 北京首都國際機(jī)場擴(kuò)建指揮部
工程地點(diǎn)： 北京首都國際機(jī)場內(nèi)
設(shè)計單位： 中國航空工業(yè)規(guī)劃設(shè)計研究院
建筑高度：33m
幕墻面積：46800m2
幕墻類型：鋁合金玻璃幕墻、鋁板
工況3 1.0恒載+1.4負(fù)向風(fēng)載+0.5×1.3地震荷載
5.結(jié)構(gòu)初步分析及試驗(yàn)設(shè)計
5.1結(jié)構(gòu)初步分析
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