地震災(zāi)害是地球上最嚴(yán)重的災(zāi)害之一。地處印度板塊與歐亞板塊間相互頂撞最吃勁的新疆地區(qū)，天山山體被強(qiáng)烈抬升，地質(zhì)構(gòu)造運(yùn)動劇烈、復(fù)雜，能量積累快，因而地震也多。

新疆地區(qū)最近五年內(nèi)震級大于4級的地震分布

近年來，我國連年發(fā)生嚴(yán)重風(fēng)雪自然災(zāi)害而引起結(jié)構(gòu)的破壞甚至倒塌事故，造成了巨大的經(jīng)濟(jì)損失和人員傷亡。新疆地處我國西北，風(fēng)雪荷載大，風(fēng)雪災(zāi)害多。

自然災(zāi)害造成的建筑損壞

新建的烏魯木齊國際機(jī)場北航站區(qū)工程體量龐大、功能復(fù)雜，其政治經(jīng)濟(jì)方面影響力大；航站樓為大跨度鋼結(jié)構(gòu)對風(fēng)雪荷載敏感；機(jī)場人員密集。本項(xiàng)目作為連接亞歐、面向中西亞的國際航空樞紐，一旦受到地震災(zāi)害、自然災(zāi)害或偶然荷載破壞，影響全線路運(yùn)營。那么，有什么防護(hù)手段和應(yīng)急措施，來保障交通樞紐的安全運(yùn)營以及在緊急狀況下最大限度的保障旅客生命財(cái)產(chǎn)的安全呢？

 隔震設(shè)計(jì) 地動樓靜 

采用隔震技術(shù)可以隔離地震能量向上部結(jié)構(gòu)輸入，顯著降低上部結(jié)構(gòu)的地震響應(yīng)，從而可以有效地保護(hù)結(jié)構(gòu)免遭地震破壞。有了隔震支座，任你地動山搖，我自巋然不動！

地震時(shí)一般建筑物，“以剛制剛”

 

地震時(shí)采取隔震技術(shù)的建筑物，“以柔克剛”

• 基底隔震，減少填方

本工程場地比較特殊，航站樓用地范圍須進(jìn)行回填，回填厚度大，最大填方高度約25m，平均填方高度約14m。采用基底隔震，增加的隔震層減少了土方回填量。

 

基底隔震示意圖

• 最大單體錯層隔震

航站樓主樓隔震層跨層設(shè)置，隔震區(qū)建筑面積約35萬平米，為最大單體錯層隔震建筑。

單層錯層隔震示意圖

• 兩個相鄰單體隔震

航站樓主樓與換乘中心為兩個相鄰單體，均采用隔震技術(shù)。

 

相鄰單體隔震示意圖

• 隔震支座的溫差效應(yīng)分析及可更換性

烏魯木齊市晝夜溫差大，寒暑變化劇烈；大溫差下隔震支座的變形不能忽視，支座最大變形疊加了溫度作用的影響。

隔震支座的溫差效應(yīng)分析

建筑設(shè)計(jì)使用年限較長，考慮若遭遇較大地震后，地震中損壞的隔震支座需維護(hù)更換，隔震層的基礎(chǔ)承臺給隔震支座的更換預(yù)留了土建條件。

支座的可替換示意

 風(fēng)雪荷載分布研究 科學(xué)規(guī)范取值 

• 風(fēng)洞試驗(yàn)和風(fēng)振響應(yīng)分析

風(fēng)洞試驗(yàn)?zāi)Ｐ蜑閯傮w模型，在風(fēng)洞試驗(yàn)轉(zhuǎn)盤上模擬目標(biāo)建筑周邊500米半徑的圓形區(qū)域內(nèi)的周邊建筑，以便考慮周邊建筑對目標(biāo)建筑的干擾效應(yīng)。

 

風(fēng)洞測試實(shí)驗(yàn)

 

在剛性測壓模型試驗(yàn)的基礎(chǔ)上，根據(jù)建筑物表面脈動壓力的試驗(yàn)結(jié)果和建筑物的結(jié)構(gòu)動力特性，采用隨機(jī)振動理論，對建筑結(jié)構(gòu)進(jìn)行風(fēng)致振動響應(yīng)分析，得到用于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的等效靜力風(fēng)荷載。

不同風(fēng)向下的結(jié)構(gòu)等效靜力風(fēng)荷載

• 雪荷載分布研究

與同濟(jì)大學(xué)合作，利用CFD技術(shù)對航站樓進(jìn)行了全尺度數(shù)值模擬，分析主要風(fēng)向下屋蓋表面的風(fēng)速分布，結(jié)合當(dāng)?shù)貧庀筚Y料模擬屋面雪顆粒的飄移，再經(jīng)概率統(tǒng)計(jì)得到了屋面雪荷載分布。

雪荷載分布數(shù)值模擬

 提升抵抗偶然作用能力 

烏魯木齊國際機(jī)場北航站區(qū)安全等級高，除了滿足常規(guī)安全防護(hù)要求外，還針對可能遭受的撞擊、爆炸等偶然荷載威脅，與同濟(jì)大學(xué)合作進(jìn)行了專項(xiàng)分析研究，以進(jìn)一步提升航站樓的安全防護(hù)能力。

• 結(jié)構(gòu)抗爆能力研究

選取易遭受汽車襲擊的車道邊結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行抗爆能力研究（圖1），在不同爆炸當(dāng)量下，柱的整體側(cè)向變形及破壞模式如下圖示（圖2）。根據(jù)分析結(jié)果，對相關(guān)結(jié)構(gòu)柱進(jìn)行包鋼加固（圖3）。

 

圖1

爆炸荷載下柱表面的壓力云圖

圖2

圖3 

• 玻璃幕墻抗爆研究

建筑玻璃幕墻作為建筑物的外部圍護(hù)結(jié)構(gòu)，其抗爆性能直接關(guān)系到整個建筑物的抗爆性能。當(dāng)玻璃碎片從玻璃窗框上跌落、飛濺會引起直接的人員傷亡，而爆炸時(shí)釋放大量的沖擊波透過破碎的玻璃縫隙進(jìn)入建筑物內(nèi)又會引起間接的人員傷亡。

根據(jù)區(qū)域的重要性及汽車炸彈風(fēng)險(xiǎn)評估結(jié)果，需要在建筑物面向陸側(cè)車道的幕墻采取防護(hù)措施。對于玻璃幕墻，須采用夾膠玻璃，一是為了防止爆炸作用下玻璃碎片飛濺會造成嚴(yán)重的二次傷害，二是為了防止位置較高處若發(fā)生鋼化玻璃自爆可能會發(fā)生碎片砸落。

 

分析了不同夾層材料（PVB以及SGP）、不同爆炸工況（近場背包炸彈以及遠(yuǎn)場汽車炸彈），以及不同立面高度工況下中空夾層玻璃幕墻的動態(tài)響應(yīng)及破壞模式。同時(shí)還分析了夾持寬度以及結(jié)構(gòu)膠強(qiáng)度對玻璃幕墻抗爆性能的影響。

近場爆炸下中空夾層玻璃幕墻變形

 遠(yuǎn)場爆炸下中空夾層玻璃幕墻變形

2016年10月通過方案設(shè)計(jì)評審，

2017年10月通過初步設(shè)計(jì)預(yù)評審，

2018年4月提交施工圖成果，

2018年7月完成施工圖審圖及最終調(diào)整

……

2022年

我們共同期待它的落成!

來源：AAAPLUS(id:APLUSmagazine)

作者：蔣本衛(wèi)