银川机场航站楼钢结构风振分析

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1、第七届全国现代结构工程学术研讨会银川机场航站楼钢结构风振分析邓华1金波2袁行飞1刘毛方1伍晓顺1付刊林(1新扛太学审问结构研究中心，杭州3l∞27；2杭州『*广播电视大学．杭州310012)摘要：对银川机场打建工程中的航站楼主楼钢结构的风致振动效麻进行了分析。简述了该建筑风洞试验的风压分布特点。采用基于里兹向量的振晕分解额域法进行结构的风振计算。分析了该结构的风振教应的数值和分布特点，发现平均风荷载较大区域(靠近来流区域)的风振系数相对较小，而甲均风荷载较小区域(远离来流区域)的风振系数反而犬。结构的甲均风效应和脉动风效应并

2、不完全符合分布相似的特点，因此在设计时简单地采用统一风振系数的做法，将不能有效地反映结构的实际风致振动效应。关键词：航站楼，大跨度屋盖，风振分析，里兹向量，频域一、工程概况银川河东机场位于银川市以东黄河东岸，西侧为灵(武)一横(城)公路，北侧为银(川)一古(窑子)高速公路，西侧距黄河边12～25公里。机场场区地处银川冲积平原与灵盐台地之问，属黄河二级阶地，地势东高西低、南高北低．但相对较平坦，地形地貌接近B类粗糙度地区。银川河东机场改扩建工程是为适应国家加快发展中西部规划，改善变通基础设施而实施的，原有航站楼将用作国际旅客候

3、机使用。银川为宁夏回族自治区的省会，扩建航站楼建筑陆侧和空侧立面均为连续的伊斯兰教堂穹顶拱造型，侧立面为连续波浪形屋面(图1)。陆侧安检大厅屋盖设置12道凸屋而的鱼腹形采光带，候机大厅似波延展，四周立面为幕墙，在第二层设高架桥，整体效果如图2。图1扩建航站楼正立面效果图(a)三维图工业建筑2007增刊图2航站楼(风洞试验)模型图图3钢结构系统分析模型(b)剖面图1083第七届全国现代结构T程学术研讨会扩建航站楼平面布置总体由三个矩形区域组成，如图2所示。中部矩形区域为主楼(图3)，设安检大厅(陆侧)和候机大厅(空侧)。两端矩

4、形区域为子廊。主楼屋盖平面投影尺寸约为150．0Inxl02．6m，最高檐口标高约为22．9m。陆侧安检大厅主跨60．Om，空侧候机大厅24．0m。屋盖结构沿纵向对称布置12榀梭形桁架(陆侧)和箱梁(空侧)(5跨12．0m+18．0m中跨+5跨12．Om)。陆侧屋面主体结构为正放三角形梭形桁架，支点跨度52．92lⅢ，上弦间设3道联系杆，下弦设主檩。主桁架和钢粱支承点均为弧形曲拱柱。屋面系统为在主桁架之间设第一道H形主檩，其上设次檩，然后上下铺设保温、吸音屋面板。弧形曲拱柱是主要支承结构件，由两个斜柱分叉为四个弧形并交汇两个

5、点的曲拱单元，安检大厅主桁架和候机大厅矩形箱粱分别支承于拱顶。曲拱柱采用焊接矩形钢管700×600Ⅷ，分叉点下部壁厚30m，上段变截面700’400×600m。陆侧曲拱柱分叉点下灌C30混凝土。梭形桁架为正放三角形截面，节距3．32m，高3．3m，上弦为椭圆曲线，下弦为组合空间曲线，上下弦杆分别为0465×25／30m、0351×12／14I口Ⅲ的无缝钢管。平行腹杆0219×8m，斜腹杆为高强钢棒030Ⅷ(预张力100kN)。二、风压取值本工程由上海民航新时代机场设计研究院负责施工图设计，考虑到建筑形体的复杂性和周边环境的影

6、响，设计风荷载通过风洞试验确定，在广东省建筑科学研究院进行。银川市50年一遇10】nin平均风速所对应的的基本风压0．65J(N／Ⅲ2，根据建筑场地的具体地形地貌，确定试验采用的大气边界层为现行规范⋯规定的B类。航站楼风洞试验模型比例为l：175(图2)，以适合大气边界层风洞测压试验的需要。在屋面上、下表面(或内表面)、雨棚上、下表面和四周立面围护结构内、外表面布置测压孔，测出其风压分布。屋面边缘部分及四周立面围护结构凸出部分和边缘部分测点布置较密集，其它部分略稀疏。试验在该建筑的各个风向下进行，每15。一个风向，共24个角

7、度(图4)。然后确定建筑上的有关围护结构设计的瓣戮篓黧麓钟⋯州⋯伊墙体迎风面正压多在0．15～0．76之间，最大正风压系数o．76面亭60466叶邗0640I■爵出现在606风向角下的B25测点。侧、背风面均匀负压多在

8、IfI1lfIfIIIL，来，在开门的方向迎风，内表面有正压产生；在偏离开门的方向图4风洞试验风向示意图重点。由于屋面采光带部分的测点布置在采光带的左侧斜面上，所以在风向角为225。～300。时采光带测1084工业建筑2007增刊第七届全国现代结构工程学术研讨会三、风振分析方法本工程的结构风振响应分析‘2’采

9、用的是基于里兹向量的振型分解频域法口i。通过计算分析，求解出该结构在随机脉动风作用下的动力响应(包括节点动位移和单元动内力)值。同时结合目前我国荷载规范和该结构的受力特点，还进行了相关设计控制变量(包括主要节点位移和单元内力)的风振系数分析。为便于和结构设计相对应，本风振分析严格按照设计方