1.工程概況
新建的重慶江北國際機(jī)場位于重慶市渝北區(qū)兩路鎮(zhèn)，建筑面積8萬余平方米,由航站樓主樓、連廊、指廊三部分組成(如圖1)。主樓為混凝土框架結(jié)構(gòu),三層,標(biāo)高7.5米以上為大跨度無柱空間鋼結(jié)構(gòu)支撐的金屬屋面;連廊與指廊二層,一層為混凝土框架結(jié)構(gòu),二層以上為圓弧形鋼結(jié)構(gòu)支撐屋面，建筑幕墻面積約53000平方米,由索結(jié)構(gòu)點式玻璃幕墻、開放背栓式石材幕墻、鋁板幕墻、鋁合金玻璃幕墻、扣條式蜂窩鋁板幕墻、全玻幕墻等組成。其中在航站樓左右兩側(cè)四個指廊端頭采用了豎向單層索網(wǎng)點支式玻璃幕墻, 幕墻面積約1500平方米,是國內(nèi)第一個圓弧形幕墻采用單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)作為支撐體系的工程項目。
2.幕墻簡介
單層索網(wǎng)玻璃幕墻位于指廊端頭建筑標(biāo)高7.5米以上，建筑標(biāo)高16.200米以下，幕墻高度約9米,建筑設(shè)計為曲面玻璃幕墻，幕墻玻璃平面圓弧半徑為38.735米(如圖2)。玻璃分格尺寸為1503mm×2000mm和1546mm×2000mm兩種規(guī)格，玻 圖2.幕墻正立面效果
璃配置為8+1.14PVB+8鋼化夾膠玻璃;拉索直徑φ22mm，采用1×37不銹鋼鉸線，僅在玻璃豎向分格縫處設(shè)置，不設(shè)置水平索。
2.1幕墻結(jié)構(gòu)體系
由于主體土建結(jié)構(gòu)及屋面鋼結(jié)構(gòu)不承受單索的拉力，在整個幕墻周圍采用了曲面鋼箱梁周邊結(jié)構(gòu)，曲面鋼箱梁與主體建筑的連接采用鉸接，使其將水平荷載傳遞給主體土建結(jié)構(gòu)及屋面鋼結(jié)構(gòu)，自身重量由主體土建結(jié)構(gòu)承擔(dān)，拉索的拉力由曲面鋼箱梁結(jié)構(gòu)自身承擔(dān)，不傳遞給主體結(jié)構(gòu)。同時為減少幕墻頂部箱形鋼梁的變形,在結(jié)構(gòu)體系中間設(shè)置四根箱形鋼立柱(如圖3)。
為保證幕墻玻璃的安全，應(yīng)控制單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系的變形，變形過大，會對幕墻玻璃造成不利影響;反之，單層索網(wǎng)變形控制過嚴(yán)，索的拉力亦隨之增大，對單層索網(wǎng)邊界的剛度要求就越高。單層索網(wǎng)本身不變形時，不能抵抗法向荷載，只有產(chǎn)生變形后才有法向承載力，因而索網(wǎng)的撓度和結(jié)構(gòu)受力密切相關(guān)。隨著荷載的增加，結(jié)構(gòu)的位移在增加，隨之結(jié)構(gòu)承載力也在增加。因而在相同荷載增量下，結(jié)構(gòu)的位移增量隨之減小，相應(yīng)索的伸長量減小和索拉力增加的減少。為達(dá)到理想的設(shè)計效果，以L/50撓度限值來進(jìn)行設(shè)計，索的拉應(yīng)力合理取值范圍界定在387-464.4Mpa。為增加單層索網(wǎng)結(jié)構(gòu)體系安全儲備，豎向拉索采用φ22不銹鋼絞線。
2.2幕墻結(jié)構(gòu)傳力途徑
水平風(fēng)荷載由玻璃面板及駁接爪通過豎向不銹鋼拉索傳給頂部及底部 700*300*12箱形鋼梁，最后傳遞給頂部屋面鋼結(jié)構(gòu)及底部混凝土梁;幕墻自重由豎向拉索通過頂部箱形鋼結(jié)構(gòu)和鋼立柱傳遞給混凝土梁。
2.3豎向單索標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點設(shè)計
指廊端頭的單層索網(wǎng)玻璃幕墻標(biāo)準(zhǔn)節(jié)點，采用了駁接爪連接的構(gòu)造措施(如圖4)，駁接爪根部開凹槽，豎向不銹鋼拉索采用2根φ18不銹鋼螺栓將其與不銹鋼壓塊相連。利用鋼索與內(nèi)壓塊及駁接爪間的摩擦力來承擔(dān)幕墻玻璃的自重(如圖5)。
在施工中，采用內(nèi)六角扭矩扳手將2根φ18不銹鋼螺栓擰緊，扭矩扳手的扭矩值的設(shè)定按下式進(jìn)行計算：
M=k×d×p
式中：
d---高強(qiáng)螺栓公稱直徑;對于拉桿，D是拉桿端部螺紋公稱直徑;
p---螺栓軸力，p=G/u;
M---施加在高強(qiáng)螺母上的扭矩;對于拉桿，M是施加在扭力扳手上的扭矩;
k---扭矩系數(shù);
G---玻璃及駁接爪件等自重設(shè)計值;
u---不銹鋼拉索與不銹鋼壓塊及駁接爪件間摩擦系數(shù);
2.4豎向單索頂部節(jié)點設(shè)計
因為屋面鋼結(jié)構(gòu)不承受拉索的拉力,單索幕墻頂部箱形鋼梁采用腰形長孔鉸接形式，使屋面鋼結(jié)構(gòu)只承擔(dān)水平荷載。豎向單索頂部錨固端頭通過螺桿穿過矩形方管雙螺帽緊固，幕墻玻璃通過駁接頭由星形鋼板爪連接在矩形方管上。幕墻玻璃頂部通過“U”型鋼槽收口，玻璃邊緣距“U”型鋼槽有40mm空隙，適應(yīng)主體鋼結(jié)構(gòu)屋面的變形，用以防止屋面鋼結(jié)構(gòu)和單層索網(wǎng)變形導(dǎo)致玻璃破損的現(xiàn)象發(fā)生。“U”形鋼槽采用角碼連接在屋面鋼結(jié)構(gòu)檁條上，頂部采用鋁單板內(nèi)襯100mm厚保溫棉與屋面收口(如圖6)。
為防止豎向單索在承受水平荷載變形時使頂部 ①-屋面鋼結(jié)構(gòu)②-箱形鋼梁③-幕墻玻璃錨固端頭螺桿與矩形方管產(chǎn)生扭曲，單拉索端頭調(diào) ④-拉索錨固端⑤-星形鋼板爪⑥-鋁單板節(jié)張拉裝置采用半球鉸機(jī)構(gòu)，拉索固定錨固端螺桿 半球形夾具②-矩形方管通過半球鉸機(jī)構(gòu)在矩形方管內(nèi)內(nèi)沿垂直幕墻玻璃面有±5°的萬向旋轉(zhuǎn)自由度(如③-箱形鋼梁④-拉索錨固端圖7)，來適應(yīng)單索幕墻的比較大的柔性變形。為防止半球鉸機(jī)構(gòu)在轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生金屬噪音，安裝半球鉸機(jī)構(gòu)時涂抹潤滑油。
2.5豎向單索底部節(jié)點設(shè)計
因為主體土建結(jié)構(gòu)承受不了豎向荷載,在單索幕墻的底部設(shè)置曲形箱梁(如圖8)，與頂部頂部箱形鋼梁連成一體，拉索底部采用錨固調(diào)節(jié)端，通過連接鉸板連接在曲形箱梁外側(cè)懸調(diào)“T”形牛腿上。底部曲形箱梁通過加勁板固定在主體土建結(jié)構(gòu)預(yù)埋件上，加勁板與曲形箱梁非焊接，而是用加勁板卡住，使其只能承受豎向荷載，水平荷載通過曲形箱梁傳遞給主體土建結(jié)構(gòu)。加勁板沿每塊玻璃 ①-加勁板②-箱形鋼梁③-幕墻玻璃1/4跨度處設(shè)置，使曲形箱 ④-拉索調(diào)節(jié)端⑤-鉸板⑥-鋁單板梁的受力性能得到良好的發(fā)揮。曲形箱梁外側(cè)至混凝土梁底采用鋁單板外包，內(nèi)襯100mm厚保溫棉(如圖9)。
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重慶江北國際機(jī)場簡稱江北機(jī)場，位于重慶市郊東北方向21公里渝北區(qū)兩路鎮(zhèn)。江北機(jī)場是西南地區(qū)三大航空樞紐之一，也是國
家大型樞紐機(jī)場，中國十大機(jī)場，世界百強(qiáng)機(jī)場。率先在西部地區(qū)開通直飛歐洲的航線。
