北京大興國際機場航站樓的總建筑面積約80萬平方米，主體結(jié)構(gòu)為鋼筋混凝土框架，屋蓋及其支承結(jié)構(gòu)為鋼結(jié)構(gòu)。屋蓋鋼結(jié)構(gòu)單元最大長504m，最大跨度125m，屬于超長超限大跨度建筑結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)的特點是8個C形非對稱截面格構(gòu)柱支撐航站樓整個屋蓋結(jié)構(gòu)，其抗震性能需要模型試驗驗證。C1區(qū)屋蓋結(jié)構(gòu)平面形狀近似呈直角三角形，東西寬248m，南北長210m，北側(cè)網(wǎng)架懸挑47m，是航站樓屋蓋鋼結(jié)構(gòu)最大的結(jié)構(gòu)單元。綜合考慮試驗場地大小、模型制作加工難易程度、加載設(shè)備能力大小等因素，采用1:10的比例制作了縮尺模型，進行靜力和擬靜力試驗，研究C形柱體系與上部屋蓋結(jié)構(gòu)組成的整體結(jié)構(gòu)的靜力和抗震性能。研究結(jié)果表明：在豎向荷載下結(jié)構(gòu)響應(yīng)的試驗值與理論值吻合較好，C形柱結(jié)構(gòu)的破壞形式為局部桿件的屈曲和斷裂，局部破壞發(fā)生后C形柱結(jié)構(gòu)的承載能力沒有顯著下降，變形沒有顯著增大，整體穩(wěn)定性能良好；C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的耗能能力比較穩(wěn)定，進入彈塑性工作階段后結(jié)構(gòu)剛度衰減較快；C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的破壞模式為廣義的梁端出現(xiàn)塑性鉸，滿足“強柱弱梁”的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求；C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)可以承受超過9度的罕遇地震作用，結(jié)構(gòu)具有很高的安全儲備，抗震性能良好。

研究內(nèi)容

對1∶10縮尺模型的北京新機場航站樓屋蓋鋼結(jié)構(gòu)C1區(qū)結(jié)構(gòu)進行靜力和擬靜力試驗，獲得C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的試驗現(xiàn)象及破壞模式，研究C形柱體系與上部屋蓋結(jié)構(gòu)組成的整體結(jié)構(gòu)在豎向荷載作用下的響應(yīng)和地震作用下的變形、延性、耗能等，并對其剛度退化情況及應(yīng)變進行分析。利用Midas Gen對C1原結(jié)構(gòu)的抗震性能進行安全評估，明確C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的抗震安全性。

結(jié) 論

對北京大興國際機場航站樓C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的靜力和抗震性能進行了試驗研究，得出以下結(jié)論:

在豎向荷載作用下，結(jié)構(gòu)的位移和應(yīng)變試驗數(shù)據(jù)與有限元模擬數(shù)據(jù)基本一致。結(jié)構(gòu)在設(shè)計荷載作用下安全可靠，縮尺模型能較好地反映原結(jié)構(gòu)的力學(xué)性能。

C形柱結(jié)構(gòu)在水平往復(fù)荷載作用下，局部構(gòu)件發(fā)生屈曲破壞。破壞發(fā)生后，C形柱結(jié)構(gòu)的承載力和變形均未發(fā)生明顯變化。C形柱結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)定性較好，這與有限元分析的結(jié)論一致。C1整體結(jié)構(gòu)的破壞形式為支撐筒結(jié)構(gòu)失效。

C1整體結(jié)構(gòu)滯回曲線線性特征明顯，耗能能力隨加載位移的增大而增大。結(jié)構(gòu)的等效黏滯阻尼系數(shù)在加載過程中基本不變，結(jié)構(gòu)的耗能能力比較穩(wěn)定。進入彈塑性工作階段后期，結(jié)構(gòu)剛度衰減較快，結(jié)構(gòu)負向剛度衰減快于正向剛度。

在抗震性能試驗過程中，C形柱與網(wǎng)架結(jié)構(gòu)連接處局部構(gòu)件發(fā)生屈曲斷裂，此時C形柱結(jié)構(gòu)仍處于彈性工作狀態(tài)。C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的破壞模式是廣義梁端出現(xiàn)塑性鉸，滿足“強柱弱梁”的結(jié)構(gòu)設(shè)計要求。C1區(qū)整體結(jié)構(gòu)的模型能夠承受1530.28kN的水平荷載，且損傷不明顯。通過相似比的計算可知，原結(jié)構(gòu)能夠承受9度以上的罕遇地震。因此，該結(jié)構(gòu)具有較高的安全儲備和良好的抗震性能。