新世界七大奇迹之首,世界最大单体隔震建筑!


北京大兴国际机场

竣工倒计时

下穿高铁地铁城铁

上落国内国际飞机

航站楼能把鸟巢装下

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北京大兴国际机场

全面建成竣工!!!

将于9月30日正式投入运营

早在2016年,英国《卫报》评选“新世界七大奇迹”里,中国包揽两项,其一是去年通车的珠港澳大桥,另一个就是北京大兴国际机场,

- 并且它位!居!榜!首!-

鸟瞰大兴国际机场,如“凤凰展翅”。凤凰,见则天下安宁”,大兴国际机场的造型与北京首都国际机场形成“龙凤呈祥”的布局。

北京新机场位于北京市大兴区礼贤镇、榆垡镇和河北省廊坊市广阳区之间,北距天安门46km,西距京九铁路4.3km,南距永定河北岸约1km,距首都机场67km,属国家重点工程。航站区南北长1753.4m,东西宽约1591m,总建筑面积约143万平方米(含地下一层),其中航站楼建筑面积约78万平方米,其中核心区建筑面积约60万平方米,地上5层,地下2层。

航站楼采用五指廊放射构型,综合服务楼形同航站楼的第6条指廊,共同形成了一个形态完整、特征鲜明的总体构型。航站楼混凝土结构南北长996m,东西方向宽1144m,由中央大厅、中央南和东北、东南、西北、西南五个指廊组成,中央大厅地下二层、地上五层,其他区地下一层,地上二到三层。

但是,机场区域跨越华北地震区和东北地震区,且据机场区域地震史料记载,历史上破坏性地震活动十分频繁,如此重要的交通枢纽有着怎样相应的抗震设防措施呢?

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机场区域历史上破坏性地震活动频繁

机场区域地震史料记载较长,地震资料的完整性和可靠性也相对较好。区域自1484年以来Ms≥43/4的地震基本完整。下图是北京电信传输地震台网监测能力图。从图上看,区域处于ML大于2.0地震的有效监测范围内,场址周围60km内可监测到ML大于1.0的地震。

北京电信传输地震台网监测能力图

该区域跨越华北地震区和东北地震区。华北地震区是我国东部大陆地区地震活动最强烈的地区,地震空间分布显示出明显的不均一性和相对稳定性及成带性的特点。根据地震带划分及其边界确定依据,可以划分为一系列北北东向的地震带,自东向西有:长江下游-南黄海地震带、郯庐地震带、华北平原地震带、汾渭地震带。

机场区域涉及该地震区的华北平原地震带和汾渭地震带。根据历史地震资料统计,在机场场址周围25km范围内发生过1次6.0~6.9级地震、3次5.0~5.9级地震;在25~50km范围内发生过3次6.0~6.9级地震、1次5.0~5.9级地震、2次4.7~4.9级地震。

1679年三河-平谷8级地震到工程场址最小距离为61km,其它7级地震发生在区域内距离场址150km以外的地区,6.0~6.9级地震在不同距离统计范围内均有分布,主要分布在距离场址100km以外地区。

机场地震区带划分

机场区域历史上破坏性地震活动十分频繁。区内明显地存在着三个地震活动密集区(宣化、怀来一带;北京、三河、平谷一带;唐山、滦县一带),并呈北西方向排列。对东北地震区、华北平原地震带以及汾渭地震带地震活动时间特征的分析表明,未来百年内区域地震活动处于活动阶段的后期,但仍有发生中强以上地震的背景。因此需要对机场结构采取相应的抗震设防措施。

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新机场采用的隔震技术

在北京新机场建设中采用了先进的隔震技术,上部结构和地面之间,设置一层柔软的隔震层,减少地面运动向上部结构传递,使上部结构的地震反应大幅降低,从而实现“隔离”地震。通常隔震结构的地震反应仅有非隔震结构的1/4至1/8,因而可以极大提高建筑的抗震性能。

橡胶支座布置示意图

航站楼核心区地下一层柱顶处的隔震装置采用了铅芯橡胶隔震支座、普通橡胶隔震支座、滑移隔震橡胶支座和粘滞阻尼器等,整个航站楼总共使用了1320套隔震装置,其中直径为1200毫米、1300毫米、1500毫米橡胶隔震支座的数量分别为785个、66个和217个;直径为600毫米、1500毫米不锈钢滑板支座的数量分别为38个和70个;粘滞阻尼器总共144条。

隔震支座通过锚筋与上下支墩相连,为保证支座的平整度,在支座与下支墩连接时通过二次灌浆进行找平。该连接形式可保证满足安装精度的同时,进行快速高效安装。

隔震支座

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抗震难点及突破

抗震难点

我国是一个多地震的国家,地震活动分布广、震源浅、强度高、危害大。北京新机场不仅结构复杂、空间跨度大,是世界上首座实现高铁下穿、“双进双出”的航站楼,因此在进行机场机构设计时存在以下抗震难点:

(1)新机场航站楼距离高铁的垂直距离仅为11米,当高铁以350公里的时速通过510米长的“高铁隧道”时,将会产生较强的振动和较大的风压。如此大的建筑,加上高铁振动、风振作用等多因素耦合作用下,如何保证其在地震来临时的安全服役是一个重要的抗震技术难点。

(2)航站楼面混凝土结构超长超宽,东西向长565m,南北向宽437m,面积达16万平方米。受地上钢结构柱脚水平推力影响,无法设置防震缝,因此常规的抗震设计构造要求是很难满足的。

(3)受机场净空高度的限制,采用常规的抗震设计,需加大梁截面和梁柱节点配筋量,不仅施工难度和工程成本显著提升,且难以满足航站楼功能区使用净高的要求。

抗震技术突破

隔震技术可以延长结构的自振周期,减小上部结构的地震反应,发展至今已经被广泛地应用在工程领域,并且在实际地震灾害中表现出了良好的隔震效果。北京新机场建设工程通过采用减隔震设计,航站楼上部结构抗震措施和水平地震作用降低了一度,使得梁柱截面减小,节省大量钢材、混凝土等,因而综合造价节省约10%。

图文/黄帅(中国地震局地壳应力研究所副研究员)

本文转载自:地震三点通