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摘要：本文结合湖南衡阳南岳民用机场工程航站楼工程实例，对其混凝土结构、钢结构、整体结构进行初步分析，旨在为类似建筑提供借鉴与参考，促进建筑结构设计事业的进一步发展。
关键字：湖南衡阳南岳民用机场工程航站楼 结构设计 分析
湖南衡阳南岳民用机场工程航站楼，是衡阳南岳民用机场内最大的建筑，属于中型交通建筑，总建筑面积：14316平方米，建筑高度约32米。设计以衡阳之雅称“雁城”为理念，“万里衡阳雁，寻常到此回”的美景令人退思无限。优美的体态，稳健的身形，有序的队列，持久的奋进······大雁的种种特质最为贴切地展现着航空业的形象和诉求，同时也喻意着“雁城”衡阳令人神往的过去，生机勃勃的现在和充满希望的未来，建筑以两只大雁为造型设计，构造出双雁呈祥的意境。
航站楼由下部两层钢筋混凝土框架结构和上部空间钢结构组成，建筑工程等级为二级，根据《建筑抗震设计规范》及《建筑工程抗震设防分类标准》，本工程抗震设防为重点设防类建筑，抗震设防烈度为六度、设计基本地震加速度值为 0.05g，设计地震分组为第一组。结构分析分三部份，一是下部钢筋混凝土结构采用PKPM分析；二是上部空间钢结构采用3d3s分析；三是组合分析，将两模型组合至MIDAS-GEN进行整体计算分析。
一、混凝土结构部分设计：
主要楼面活荷载取值：
类 别 使 用 部 位 荷载标准值（KN/m2） 备 注
接待室 二层 3.5
卫生间 二层 2.5
餐饮制作间 二层 4.0
办公室等 二层 2.0
设备房 二层 7.0
屋顶花园 二，三层 3.0
温度荷载：考虑到混凝土结构在使用阶段均处于室内环境，楼盖考虑±25°C的温差作用。
结构选型：
1）抗侧力结构体系
航站楼首二层采用钢筋混凝土框架结构，其中设备用房及办公用房等二层，接待大厅一层，柱顶连接钢柱支承钢结构屋面。钢筋混凝土框架结构部分采用PKPM-SATWE软件进行主结构分析，并采用MIDAS-GEN进行补充分析并校核。
2）楼盖体系
本工程楼盖采用普通钢筋混凝土肋梁式楼盖，楼板厚度为130mm。
3）楼板局部不连续的加强措施
由于建筑设计的需要，二层楼板开洞后形成了多条狭长板带，为了较为真实的计算结构的内力及变形情况，计算模型中狭长板带按弹性板模拟，并将板带钢筋适当加大且双层双向通长配置。
4）超长结构的裂缝控制措施
航站楼最大长度117米，最大宽度60米，采取下列措施，避免或减少砼的收缩和温度效应引起的混凝土构件可见裂缝的产生。① 在5～6轴、10～11轴和16～17轴之间设置三道微膨胀后浇带，带宽1米。将长度方向分为每个分段长度均小于55米的单元。② 卫生间及餐饮制作间采用柔性防水（聚胺脂涂层或卷材），即使出现微小的收缩裂缝，外防水层也能起到阻止渗漏的作用。③采用控制裂缝宽度性能较好的变形钢筋，壁板、楼板钢筋按照“宁细勿粗，宁密勿疏”的原则配置，板筋双层双向拉通布置。④从减少砼自身收缩率的角度考虑，优化砼的配合比设计，加入合适的添加剂，控制水灰比、砂率、水泥用量及塌落度等指标；另一方面要求加强砼的振捣及养护，应有可靠措施保证砼在全湿润条件下硬化，优先采用覆盖保湿养护。
二、钢结构部分设计
结构选型，为满足建筑整体构造及美观要求，结构采用钢管桁架+輕钢屋面结构的形式，尽可能的降低屋盖厚度，展现航站楼二楼上空宽敞空间，这也是桁架结构的特点。平面钢管桁架主跨度36m、24m，最大悬挑桁架跨度12.5m，皆与钢柱连接。主跨度36m、24m桁架横向每12m设置连系桁架以增加主桁架的侧向刚度及整体稳定性。并在主跨度36m、24m桁架及12.5m悬挑桁架跨度上弦每6m设置刚性系杆，增加桁架受压区的稳定。
主要轻钢屋面活荷载取值：
荷载类型 荷载标准值（KN/m2） 备注
恒载 1.0 包括屋面板、保温材料、檩条、天花、灯、喷淋（计算风吸组合时取0.5 kN/m2）
活载 0.5 不上人屋面
风荷载：按照风洞试验数据进行取值，采用每45度角输入风荷载数据进行计算。
地震作用：考虑双向水平地震作用，抗震设防烈度为六度、设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组；本工程抗震设防为重点设防类建筑（乙类）。
温度荷载：考虑±30°C的温差作用；
结构/构件挠度及位移控制标准：
a）柱顶位移允许值：H/150；b）恒载+活载作用下，屋（楼）面钢梁、钢桁架挠度允许值：主梁、主桁架：〔f〕=L/400；次梁、次桁架：〔f〕=L/300；c）屋面檩条挠度允许值：〔f〕=L/200；d）压型钢板挠度允许值：〔f〕=L/150；注：H为高度，L为跨度，对于悬臂构件，L取2倍悬臂长度。5）长细比及宽厚比限值：
a）长细比限值表
构件类型 长细比限值
刚架 柱 150
支撑 200
注：以上限值适用于Q235钢，Q345钢应乘以0.825。
b） 宽厚比限值
板件名称 限值
柱 工字形截面翼缘外伸部分 13
工字形截面腹板 52
箱型截面壁板 40
框架梁 工字形截面翼缘外伸部分 11
工字形及箱型截面腹板 85-120Nb/Af
（40）
次梁 工字形截面翼缘外伸部分 15
工字形截面腹板 80
注：以上限值适用于Q235钢，Q345钢应乘以0.825。
6）应力比限值：0.95
三、整体分析
整体分析采用MIDAS-GEN进行分析与设计，以下为分析模型。
主要分析结果：模态分析，由于本项目为钢-砼混合结构，故分析中定义下部钢筋混凝土框架结构阻尼比为0.05，上部钢结构阻尼比为0.02，采用应变能因子（抗规10.2.8条文说明）模式计算结构的组和阻尼比。进而对结构进行模态分析。结构分析了80阶，第79阶时X向振型质量参与系数99.98%；Y向振型质量参与系数99.82%；绕Z轴的振型质量参与系数90.27%。第8阶时Y向平动振型质量参与系数第一次超过50%；第9阶时X向平动振型质量参与系数第一次超过50%，第10阶时转动振型质量参与系数第一次超过50%，第19阶时Z向平动振型质量参与系数第一次超过50%。此外还进行了钢结构屋盖的弹性屈曲分析，得到第一阶屈曲系数有足够的安全储备。
结语：此文仅对衡阳南岳民用机场航站楼结构设计的初步分析，不代表最终分析结果。
关键字：湖南衡阳南岳民用机场工程航站楼 结构设计 分析
湖南衡阳南岳民用机场工程航站楼，是衡阳南岳民用机场内最大的建筑，属于中型交通建筑，总建筑面积：14316平方米，建筑高度约32米。设计以衡阳之雅称“雁城”为理念，“万里衡阳雁，寻常到此回”的美景令人退思无限。优美的体态，稳健的身形，有序的队列，持久的奋进······大雁的种种特质最为贴切地展现着航空业的形象和诉求，同时也喻意着“雁城”衡阳令人神往的过去，生机勃勃的现在和充满希望的未来，建筑以两只大雁为造型设计，构造出双雁呈祥的意境。
航站楼由下部两层钢筋混凝土框架结构和上部空间钢结构组成，建筑工程等级为二级，根据《建筑抗震设计规范》及《建筑工程抗震设防分类标准》，本工程抗震设防为重点设防类建筑，抗震设防烈度为六度、设计基本地震加速度值为 0.05g，设计地震分组为第一组。结构分析分三部份，一是下部钢筋混凝土结构采用PKPM分析；二是上部空间钢结构采用3d3s分析；三是组合分析，将两模型组合至MIDAS-GEN进行整体计算分析。
一、混凝土结构部分设计：
主要楼面活荷载取值：
类 别 使 用 部 位 荷载标准值（KN/m2） 备 注
接待室 二层 3.5
卫生间 二层 2.5
餐饮制作间 二层 4.0
办公室等 二层 2.0
设备房 二层 7.0
屋顶花园 二，三层 3.0
温度荷载：考虑到混凝土结构在使用阶段均处于室内环境，楼盖考虑±25°C的温差作用。
结构选型：
1）抗侧力结构体系
航站楼首二层采用钢筋混凝土框架结构，其中设备用房及办公用房等二层，接待大厅一层，柱顶连接钢柱支承钢结构屋面。钢筋混凝土框架结构部分采用PKPM-SATWE软件进行主结构分析，并采用MIDAS-GEN进行补充分析并校核。
2）楼盖体系
本工程楼盖采用普通钢筋混凝土肋梁式楼盖，楼板厚度为130mm。
3）楼板局部不连续的加强措施
由于建筑设计的需要，二层楼板开洞后形成了多条狭长板带，为了较为真实的计算结构的内力及变形情况，计算模型中狭长板带按弹性板模拟，并将板带钢筋适当加大且双层双向通长配置。
4）超长结构的裂缝控制措施
航站楼最大长度117米，最大宽度60米，采取下列措施，避免或减少砼的收缩和温度效应引起的混凝土构件可见裂缝的产生。① 在5～6轴、10～11轴和16～17轴之间设置三道微膨胀后浇带，带宽1米。将长度方向分为每个分段长度均小于55米的单元。② 卫生间及餐饮制作间采用柔性防水（聚胺脂涂层或卷材），即使出现微小的收缩裂缝，外防水层也能起到阻止渗漏的作用。③采用控制裂缝宽度性能较好的变形钢筋，壁板、楼板钢筋按照“宁细勿粗，宁密勿疏”的原则配置，板筋双层双向拉通布置。④从减少砼自身收缩率的角度考虑，优化砼的配合比设计，加入合适的添加剂，控制水灰比、砂率、水泥用量及塌落度等指标；另一方面要求加强砼的振捣及养护，应有可靠措施保证砼在全湿润条件下硬化，优先采用覆盖保湿养护。
二、钢结构部分设计
结构选型，为满足建筑整体构造及美观要求，结构采用钢管桁架+輕钢屋面结构的形式，尽可能的降低屋盖厚度，展现航站楼二楼上空宽敞空间，这也是桁架结构的特点。平面钢管桁架主跨度36m、24m，最大悬挑桁架跨度12.5m，皆与钢柱连接。主跨度36m、24m桁架横向每12m设置连系桁架以增加主桁架的侧向刚度及整体稳定性。并在主跨度36m、24m桁架及12.5m悬挑桁架跨度上弦每6m设置刚性系杆，增加桁架受压区的稳定。
主要轻钢屋面活荷载取值：
荷载类型 荷载标准值（KN/m2） 备注
恒载 1.0 包括屋面板、保温材料、檩条、天花、灯、喷淋（计算风吸组合时取0.5 kN/m2）
活载 0.5 不上人屋面
风荷载：按照风洞试验数据进行取值，采用每45度角输入风荷载数据进行计算。
地震作用：考虑双向水平地震作用，抗震设防烈度为六度、设计基本地震加速度值为0.05g，设计地震分组为第一组；本工程抗震设防为重点设防类建筑（乙类）。
温度荷载：考虑±30°C的温差作用；
结构/构件挠度及位移控制标准：
a）柱顶位移允许值：H/150；b）恒载+活载作用下，屋（楼）面钢梁、钢桁架挠度允许值：主梁、主桁架：〔f〕=L/400；次梁、次桁架：〔f〕=L/300；c）屋面檩条挠度允许值：〔f〕=L/200；d）压型钢板挠度允许值：〔f〕=L/150；注：H为高度，L为跨度，对于悬臂构件，L取2倍悬臂长度。5）长细比及宽厚比限值：
a）长细比限值表
构件类型 长细比限值
刚架 柱 150
支撑 200
注：以上限值适用于Q235钢，Q345钢应乘以0.825。
b） 宽厚比限值
板件名称 限值
柱 工字形截面翼缘外伸部分 13
工字形截面腹板 52
箱型截面壁板 40
框架梁 工字形截面翼缘外伸部分 11
工字形及箱型截面腹板 85-120Nb/Af
（40）
次梁 工字形截面翼缘外伸部分 15
工字形截面腹板 80
注：以上限值适用于Q235钢，Q345钢应乘以0.825。
6）应力比限值：0.95
三、整体分析
整体分析采用MIDAS-GEN进行分析与设计，以下为分析模型。
主要分析结果：模态分析，由于本项目为钢-砼混合结构，故分析中定义下部钢筋混凝土框架结构阻尼比为0.05，上部钢结构阻尼比为0.02，采用应变能因子（抗规10.2.8条文说明）模式计算结构的组和阻尼比。进而对结构进行模态分析。结构分析了80阶，第79阶时X向振型质量参与系数99.98%；Y向振型质量参与系数99.82%；绕Z轴的振型质量参与系数90.27%。第8阶时Y向平动振型质量参与系数第一次超过50%；第9阶时X向平动振型质量参与系数第一次超过50%，第10阶时转动振型质量参与系数第一次超过50%，第19阶时Z向平动振型质量参与系数第一次超过50%。此外还进行了钢结构屋盖的弹性屈曲分析，得到第一阶屈曲系数有足够的安全储备。
结语：此文仅对衡阳南岳民用机场航站楼结构设计的初步分析，不代表最终分析结果。