航空類大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型及抗震防沖擊性能的研究進(jìn)展

魏曉剛+麻鳳海+李廣慧

摘要：針對(duì)航空類大跨度空間結(jié)構(gòu)地震動(dòng)力災(zāi)變及抗沖擊性能研究不足的問(wèn)題，通過(guò)分析國(guó)內(nèi)外關(guān)于航空類大跨度維修機(jī)庫(kù)空間結(jié)構(gòu)抗震防沖擊性能與結(jié)構(gòu)選型的相關(guān)研究成果，分別從大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型的發(fā)展與原則、特征分類與特殊性以及結(jié)構(gòu)選型及抗震防沖擊的關(guān)鍵問(wèn)題等方面進(jìn)行了重點(diǎn)探討，在分析大跨度維修機(jī)庫(kù)的特殊性與災(zāi)害荷載復(fù)雜性的基礎(chǔ)上指出了該結(jié)構(gòu)抗震防沖擊性能的技術(shù)難題，系統(tǒng)梳理了航空類大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型及抗震防沖擊性能亟需解決的學(xué)術(shù)問(wèn)題，為大型飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的選型與防震抗沖擊安全防護(hù)提供借鑒和參考。

關(guān)鍵詞：大跨度空間結(jié)構(gòu)；地震災(zāi)害；維修機(jī)庫(kù)；沖擊破壞；動(dòng)力災(zāi)變；抗震防沖擊性能

中圖分類號(hào)：TU311文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A文章編號(hào)：1000-0666（2017）01-0075-07

0引言

航空事業(yè)的持續(xù)快速發(fā)展，帶動(dòng)了大規(guī)模的航站樓及大跨度飛機(jī)維修庫(kù)等大跨度空間結(jié)構(gòu)的建設(shè)，其中最具有代表性的是大型航站樓建筑，如北京首都機(jī)場(chǎng)T1航站樓、昆明機(jī)場(chǎng)航站樓、廣州新白云國(guó)際機(jī)場(chǎng)航站樓、深圳機(jī)場(chǎng)等（張潔，李愛(ài)群，2007；李東，2004）。鑒于目前大型飛機(jī)制造業(yè)的迅猛發(fā)展，機(jī)場(chǎng)上用于存放、維修飛機(jī)的大跨度維修機(jī)庫(kù)越來(lái)越多。航空類維修機(jī)庫(kù)的工程建設(shè)投資巨大，加之航空設(shè)施對(duì)維修機(jī)庫(kù)的功能要求嚴(yán)格，如何最大限度地提高維修機(jī)庫(kù)建設(shè)中的利用效率及功能實(shí)用性，降低由于飛機(jī)的外型構(gòu)造改變而造成的巨大經(jīng)濟(jì)損失及社會(huì)影響，是目前維修機(jī)庫(kù)建設(shè)中迫切需要解決的問(wèn)題（徐慶陽(yáng)等，2008，2012，2013；張毅剛等，2010）。

飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)屬于大跨度空間結(jié)構(gòu)，其特殊性及重要性要求在設(shè)計(jì)過(guò)程中要同時(shí)兼顧工藝性能要求與建筑結(jié)構(gòu)屬性，才能科學(xué)合理地為其設(shè)計(jì)改進(jìn)提供借鑒。而飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型、空間結(jié)構(gòu)布局及細(xì)部構(gòu)造要求是否合理對(duì)實(shí)現(xiàn)其功能起著至關(guān)重要的作用（郎豐華，2005；沈順高，2002；曹資，薛素鐸，2006；王多智，2010；王多智等，2014，2011；尹弘峰，2012；范峰等，2009）。

我國(guó)飛機(jī)庫(kù)維修行業(yè)起步相對(duì)較晚，大型飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的建設(shè)也屬于朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，較為成熟的工程經(jīng)驗(yàn)十分匱乏（翁光遠(yuǎn)，2011；聶桂波，2012；朱明亮，2012；姚云龍，2014）。加之飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的特殊性、重要性、靈活性及長(zhǎng)期適用性等方面的要求，對(duì)其安全性、適用性、耐久性及經(jīng)濟(jì)性等建筑結(jié)構(gòu)方面的要求較高，所以其在結(jié)構(gòu)選型及抗沖擊性能等方面的設(shè)計(jì)影響因素較多（張潔，李愛(ài)群，2007；李東，2004；郎豐華，2005；沈順高，2002；曹資，薛素鐸，2006；王多智，2010；王多智等，2014，2011；尹弘峰，2012；范峰等，2009）。目前國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者對(duì)大跨度空間結(jié)構(gòu)體系的抗震防沖擊復(fù)合性能研究相對(duì)較少，且研究成果不夠系統(tǒng)化，無(wú)法為工程設(shè)計(jì)的減災(zāi)防御要求提供參考。因此系統(tǒng)科學(xué)分析目前國(guó)內(nèi)外已有的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及研究現(xiàn)狀，結(jié)合航空類建筑的獨(dú)特結(jié)構(gòu)形式，梳理出航空類大跨度空間結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)選型原則、設(shè)計(jì)理念及思路，為飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型提供參考和依據(jù)，分析大跨度維修機(jī)庫(kù)在沖擊荷載作用下其力學(xué)響應(yīng)及災(zāi)變演化過(guò)程，為大型飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的抗沖擊安全防護(hù)提供借鑒和參考。

1大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型的發(fā)展及原則11發(fā)展

機(jī)場(chǎng)飛機(jī)車庫(kù)主要由飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)和附樓2類建筑組成，其中飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)建筑根據(jù)機(jī)場(chǎng)實(shí)際的維修用途又可以分為大機(jī)庫(kù)（航線維修機(jī)庫(kù)）和小機(jī)庫(kù)（大修兼局部修補(bǔ)噴漆機(jī)庫(kù)）2種。

大跨度維修機(jī)庫(kù)的投資成本昂貴、結(jié)構(gòu)維修加固難度大、使用功能要求精度高，因此對(duì)維修機(jī)庫(kù)的使用就必須充分考慮飛機(jī)自身結(jié)構(gòu)改進(jìn)的影響，所以系統(tǒng)總結(jié)國(guó)內(nèi)外大跨度維修機(jī)庫(kù)已有的研究成果和設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，為維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)提供參考和借鑒就顯得尤為重要。

國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者及結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)人員，對(duì)大跨度維修機(jī)庫(kù)的設(shè)計(jì)選型已經(jīng)開(kāi)展了大量的研究工作，豐富和發(fā)展了大跨度維修機(jī)庫(kù)的設(shè)計(jì)思路及結(jié)構(gòu)選型理念（張潔，李愛(ài)群，2007；李東，2004；郎豐華，2005；沈順高，2002；曹資，薛素鐸，2006；王多智，2010；王多智等，2014，2011；尹弘峰，2012；范峰等，2009）。

20世紀(jì)70年代以前，傳統(tǒng)的混凝土結(jié)構(gòu)（或鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)）為維修機(jī)庫(kù)的主流結(jié)構(gòu)形式，英國(guó)不萊茲諾頓單懸臂框架機(jī)庫(kù)（1967年建成）和洛克希德航空公司背靠背懸吊懸臂機(jī)庫(kù)（1968年建成）是這個(gè)時(shí)期維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式的典型代表；20世紀(jì)90年代以后，空間結(jié)構(gòu)開(kāi)始大規(guī)模應(yīng)用于大跨度維修機(jī)庫(kù)。航空維修機(jī)庫(kù)以鋼結(jié)構(gòu)形式為主，主要經(jīng)歷了從普通鋼屋架到鋼網(wǎng)架的發(fā)展過(guò)程，而維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展變化與大跨度空間結(jié)構(gòu)發(fā)展歷程密切相關(guān)；所以維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式的發(fā)展主要依賴于大跨度空間結(jié)構(gòu)相關(guān)理論與技術(shù)的逐漸成熟與迅速發(fā)展（張潔，李愛(ài)群，2007；李東，2004；郎豐華，2005；沈順高，2002；曹資，薛素鐸，2006；王多智，2010；王多智等，2014，2011；尹弘峰，2012；范峰等，2009）。

地震研究40卷第1期魏曉剛等：航空類大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型及抗震防沖擊性能的研究進(jìn)展伴隨著世界范圍內(nèi)的大型飛機(jī)制造業(yè)的蓬勃發(fā)展，飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)也日趨完善豐富，其結(jié)構(gòu)由簡(jiǎn)單單一的平面結(jié)構(gòu)逐漸發(fā)展到復(fù)雜多樣的大跨度空間結(jié)構(gòu)。從傳統(tǒng)常見(jiàn)的工業(yè)與民用建筑工程結(jié)構(gòu)（如梁式結(jié)構(gòu)、框架結(jié)構(gòu)以及蒙皮受力結(jié)構(gòu)等）到新穎的大跨度空間結(jié)構(gòu)（如薄殼結(jié)構(gòu)、網(wǎng)架結(jié)構(gòu)、懸索結(jié)構(gòu)等）以及不同結(jié)構(gòu)型式組合而形成的雜交結(jié)構(gòu)，都在飛機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)中得到廣泛應(yīng)用（翁光遠(yuǎn)，2011；聶桂波，2012；朱明亮，2012；姚云龍，2014）。

12原則

航空產(chǎn)業(yè)的特殊性及重要性要求航空類建筑從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)到使用功能均與普通的建筑工程具有較大的差異。飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的合理選型、整體結(jié)構(gòu)布局以及細(xì)部構(gòu)造措施的處理，都對(duì)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的功能起著至關(guān)重要的作用。由于航空類建筑結(jié)構(gòu)的體量規(guī)模較大，機(jī)場(chǎng)多建設(shè)在抗震設(shè)防區(qū)域，并且維修機(jī)庫(kù)多為大跨度空間結(jié)構(gòu)體系，受風(fēng)荷載的沖擊破壞效應(yīng)較大，但是現(xiàn)在卻沒(méi)有專門(mén)細(xì)致化的針對(duì)大跨度維修機(jī)庫(kù)這類特種結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)及設(shè)計(jì)規(guī)范，所以大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的抗震性能及抗風(fēng)沖擊性能的設(shè)計(jì)就顯得尤為重要（徐慶陽(yáng)等，2008，2012，2013；張毅剛等，2010）。

影響結(jié)構(gòu)選型的因素較多，主要涉及到功能要求、力學(xué)原理、外形美觀、施工要求及經(jīng)濟(jì)性等方面。而對(duì)于大跨度維修機(jī)庫(kù)這種特種結(jié)構(gòu)，在綜合分析關(guān)于大跨度維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)及選型的文獻(xiàn)的基礎(chǔ)上（張潔，李愛(ài)群，2007；李東，2004；郎豐華，2005；沈順高，2002；曹資，薛素鐸，2006；王多智，2010；王多智等，2014等，2011；尹弘峰，2012；范峰等，2009），考慮抗震防沖擊性能，航空類大跨度維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型的基本設(shè)計(jì)原則如下：

（1）滿足使用功能及工藝要求的原則

飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式的合理選擇，需要充分考慮到飛機(jī)的類型、外輪廓尺寸、維修停放等影響因素，在保證飛機(jī)停放、移動(dòng)具有足夠的使用空間的前提下，最大限度地杜絕空間的浪費(fèi)。所以對(duì)機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)進(jìn)行選型時(shí)，需要分別從平面布置方案與高度確定來(lái)實(shí)現(xiàn)飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)內(nèi)部空間的合理使用；滿足飛機(jī)制造及維修工作的要求，同時(shí)也需要兼顧飛機(jī)庫(kù)的擴(kuò)建、改建工作的要求。

（2）機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)安全使用的原則

飛機(jī)外輪廓尺寸的限制，要求維修機(jī)庫(kù)的體型高大；但由于飛機(jī)起飛降落的安全需要，機(jī)庫(kù)高度又要滿足機(jī)場(chǎng)空間高度的限制要求。因此維修機(jī)庫(kù)設(shè)計(jì)要符合機(jī)場(chǎng)的整體規(guī)劃要求及發(fā)展需要。

機(jī)庫(kù)還需要同時(shí)滿足消防防火、施工安全等土建施工的基本安全要求。

（3）空間結(jié)構(gòu)力學(xué)要求的選型原則

飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)選型要求在滿足其基本功能需要（正常停放使用及維修工藝）的前提下，其布局和構(gòu)造措施必須合理得當(dāng)，所以必須要求其空間結(jié)構(gòu)力學(xué)性能必須合理，主要涉及到大跨度空間結(jié)構(gòu)所承受的荷載因素、各個(gè)構(gòu)件協(xié)同力學(xué)關(guān)系、結(jié)構(gòu)變形及穩(wěn)定性等方面。

綜上可知，大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型的基本原則為：在滿足其功能需求的基礎(chǔ)上，必須保證其結(jié)構(gòu)安全及可靠性，最大限度的實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)合理以及綠色節(jié)能環(huán)保。

2大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型體系21特點(diǎn)及分類

考慮到大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的特殊性（空間大且修復(fù)困難，一旦廢棄損失巨大）、重要性（飛機(jī)造價(jià)高且維修設(shè)備多為貴重精密儀器），根據(jù)《建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50223—2008）以及《工程結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB50153—2008）的相關(guān)條款，綜合考慮維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的跨度、高度等因素，可以判斷其抗震設(shè)防類別為重點(diǎn)設(shè)防類，其安全等級(jí)為一級(jí)。

雖然飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)為大跨度空間結(jié)構(gòu)，但是與普通的大跨度空間結(jié)構(gòu)相比較而言，其結(jié)構(gòu)特點(diǎn)主要體現(xiàn)在：

（1）飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的屋蓋結(jié)構(gòu)的內(nèi)部?jī)艨崭叨瘸叽缫筝^高（圖1），尤其是內(nèi)部可利用高度必須符合維修機(jī)庫(kù)的使用功能及工藝要求。

（2）飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的屋蓋結(jié)構(gòu)所承受的附屬設(shè)備自重大，并且不同的維修車間（使用要求不一樣：飛機(jī)的大修、航線的維修以及飛機(jī)的噴漆裝飾等不同工藝的要求）所導(dǎo)致的承受荷載差異較大，這主要是因?yàn)轱w機(jī)維修機(jī)庫(kù)屋蓋除了要承受大型可移動(dòng)的懸掛移動(dòng)維修設(shè)備外，通風(fēng)設(shè)備、消防設(shè)備等安全設(shè)備也比普通的建筑結(jié)構(gòu)要求要高（圖2）。

（3）飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的屋蓋結(jié)構(gòu)由于所承受的荷載（靜力荷載、動(dòng)力荷載等）復(fù)雜，所以對(duì)其強(qiáng)度、剛度及穩(wěn)定性等方面的要求也高于普通的大跨度空間結(jié)構(gòu)（圖3）。

（4）由于飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)內(nèi)部不同位置附屬設(shè)備差異較大，導(dǎo)致其質(zhì)量與剛度分布不均勻，在外部荷載的作用下可能導(dǎo)致其力學(xué)響應(yīng)與普通的空間架構(gòu)差別較大（圖4）。

22特殊性

大跨度維修機(jī)庫(kù)的使用功能及工藝對(duì)其結(jié)構(gòu)方面有特殊要求，這導(dǎo)致維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)力學(xué)性能與普通的大跨度空間結(jié)構(gòu)差異過(guò)大，其結(jié)構(gòu)體系的特殊性主要體現(xiàn)在以下3方面。

（1）維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則性

維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的跨度與凈高比普通的空間結(jié)構(gòu)都要大，其使用工藝的特殊性導(dǎo)致其豎向承重系統(tǒng)為三側(cè)承重（維修機(jī)庫(kù)的入口處邊不能布置豎向承受構(gòu)件柱子及柱間支撐），導(dǎo)致維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的整體抗側(cè)剛度單向不對(duì)稱，加之其屋蓋多由網(wǎng)架及桁架結(jié)構(gòu)組成（網(wǎng)架與桁架的質(zhì)量和剛度差異較大），所以其力學(xué)傳遞路徑較為復(fù)雜，屬于典型的平面不規(guī)則結(jié)構(gòu)，在動(dòng)力荷載（地震荷載、風(fēng)雪荷載等）作用下容易產(chǎn)生整體扭轉(zhuǎn)振動(dòng)現(xiàn)象。

（2）維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)承受荷載的復(fù)雜性

維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)屬于大跨度空間結(jié)構(gòu)，除了要承受地震荷載及風(fēng)荷載外，飛機(jī)起飛及降落產(chǎn)生的短時(shí)間的沖擊荷載效應(yīng)、碰撞效應(yīng)及溫度也對(duì)其動(dòng)力穩(wěn)定及安全性產(chǎn)生較大的影響。

由于維修機(jī)庫(kù)的平面不規(guī)則性，其質(zhì)量和剛度不均勻性所產(chǎn)生的結(jié)構(gòu)扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)不容忽視。在對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)時(shí)，采取合理的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)措施（如設(shè)置柱間支撐提高其抗側(cè)剛度）合理控制扭轉(zhuǎn)振動(dòng)效應(yīng)是不可回避的特殊問(wèn)題。

（3）維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)力學(xué)響應(yīng)的耦合性

維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)要承受復(fù)雜多變的荷載（地震荷載、風(fēng)荷載、溫度以及其他沖擊荷載等），以上災(zāi)害荷載往往不是單一出現(xiàn)的，所以不同災(zāi)害荷載的耦合作用下機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的力學(xué)響應(yīng)是較為復(fù)雜的。

機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)質(zhì)量和剛度的不均勻性，地震發(fā)生后所產(chǎn)生的多種振動(dòng)形式的耦合，所以要獲得維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的良好抗震性能，其結(jié)構(gòu)選型、荷載傳遞路徑及細(xì)部處理就顯得尤為重要。維修機(jī)庫(kù)屬于不同于普通空間結(jié)構(gòu)的超大空曠的結(jié)構(gòu)體系，其特殊的使用工藝要求其入口處大門(mén)的工作狀態(tài)差別較大（全封閉、全敞開(kāi)及部分關(guān)閉），由此導(dǎo)致不同工況下結(jié)構(gòu)的風(fēng)振效應(yīng)差別較大。不同工況下結(jié)構(gòu)的風(fēng)振系數(shù)能否直接參考我國(guó)現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2012）的相關(guān)條款尚不能確定，所以風(fēng)荷載作用下結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)性能設(shè)計(jì)是另外一個(gè)需要密切關(guān)注的問(wèn)題。

飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的起飛降落過(guò)程都對(duì)機(jī)場(chǎng)道面及維修機(jī)庫(kù)產(chǎn)生沖擊作用，沖擊荷載作用下機(jī)場(chǎng)道面及維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力學(xué)響應(yīng)及抗沖擊性能如何尚不得而知。

由于地域溫差、冬夏溫差、晝夜溫差的原因，其需要承受溫度場(chǎng)對(duì)大跨度維修機(jī)庫(kù)的整體結(jié)構(gòu)與結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形及抗震性能的影響，而現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》（GB50009—2012）關(guān)于溫度荷載的條款是否適用尚無(wú)理論依據(jù)。

綜上可知，大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)跨度大，容易導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)剛度不足，屬于柔性結(jié)構(gòu)。在外部災(zāi)害荷載的作用下，維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力響應(yīng)過(guò)大，無(wú)法滿足建筑結(jié)構(gòu)的舒適度等適用性要求，影響其安全性及耐久性。

3大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)選型及抗震防沖擊的關(guān)鍵問(wèn)題

31選型的關(guān)鍵問(wèn)題

我國(guó)的飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)建設(shè)及維護(hù)屬于新興的朝陽(yáng)產(chǎn)業(yè)，尚缺乏足夠成熟的工程經(jīng)驗(yàn)。飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)由于涉及到特殊的生產(chǎn)工藝及使用要求，導(dǎo)致傳統(tǒng)的大跨度空間結(jié)構(gòu)在維修機(jī)庫(kù)的應(yīng)用上存在著局限性，同時(shí)也限制了新型的維修機(jī)庫(kù)空間結(jié)構(gòu)的發(fā)展。雖然國(guó)內(nèi)外的專家學(xué)者及工程設(shè)計(jì)人員對(duì)飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)空間結(jié)構(gòu)進(jìn)行了大量的工程設(shè)計(jì)研究工作，但目前在其結(jié)構(gòu)選型方面尚存在著以下亟需完善的地方：

（1）機(jī)場(chǎng)特殊的產(chǎn)業(yè)要求對(duì)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)形式的影響。不同的飛機(jī)尺寸、工藝流程和使用要求等特殊的機(jī)場(chǎng)產(chǎn)業(yè)需求對(duì)所涉及的維修機(jī)庫(kù)屋蓋結(jié)構(gòu)的具體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)參數(shù)（屋蓋的跨度、跨數(shù)以及懸掛吊車）等方面受力性能及經(jīng)濟(jì)技術(shù)指標(biāo)的對(duì)比研究目前尚不完善，亟需深入探討，以便為實(shí)現(xiàn)維修機(jī)庫(kù)的不同工藝流程及使用要求設(shè)計(jì)出合理的結(jié)構(gòu)型式。

（2）維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的更新發(fā)展相對(duì)較為緩慢，空間結(jié)構(gòu)型式發(fā)展較為快速，但是日新月異的空間結(jié)構(gòu)型式能夠直接應(yīng)用于飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)領(lǐng)域則相對(duì)較少。目前大跨度維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型依據(jù)及工程應(yīng)用只是借鑒了普通空間結(jié)構(gòu)領(lǐng)域的工程設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)及研究成果，但是其成果是否真正適合于維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)值得深入探討和研究；專門(mén)針對(duì)大跨度維修機(jī)庫(kù)空間結(jié)構(gòu)的研究成果相對(duì)較少，需要進(jìn)行深入分析研究。

（3）適用性、經(jīng)濟(jì)性及可延續(xù)性等建筑設(shè)計(jì)理念需要在維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)中強(qiáng)化和發(fā)展。由于缺乏機(jī)場(chǎng)結(jié)構(gòu)選型相關(guān)規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)，以前的飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)形式相對(duì)較為單一，較少考慮建筑結(jié)構(gòu)美觀使用的選項(xiàng)原則；后期在對(duì)飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型及設(shè)計(jì)過(guò)程中，雖然將建筑結(jié)構(gòu)的安全性、適用性和耐久性等原則融入施工過(guò)程中，但是其造價(jià)偏高、結(jié)構(gòu)用鋼量過(guò)多、材料浪費(fèi)現(xiàn)象嚴(yán)重，導(dǎo)致機(jī)場(chǎng)飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)的造價(jià)過(guò)高，忽略了經(jīng)濟(jì)性原則。

受限于機(jī)場(chǎng)規(guī)劃不合理的問(wèn)題，部分維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)忽略了可延續(xù)性：一些維修機(jī)庫(kù)沒(méi)有考慮到吊車設(shè)備和加載維修設(shè)備都是附屬維修設(shè)備的荷載，導(dǎo)致機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的承載能力不足，嚴(yán)重阻礙了飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的改擴(kuò)建等工作，制約了機(jī)場(chǎng)的合理化發(fā)展。

32抗震防沖擊性能的關(guān)鍵問(wèn)題機(jī)場(chǎng)維修機(jī)庫(kù)的大跨度、高凈空及其質(zhì)量與剛度的不均勻性的特征導(dǎo)致其結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)問(wèn)題區(qū)別于普通的建筑結(jié)構(gòu)，加之目前尚沒(méi)有針對(duì)航空類大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的專門(mén)的設(shè)計(jì)規(guī)范（標(biāo)準(zhǔn)）（建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范，GB 50009—2012），并且地震荷載（風(fēng)荷載）作用是大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)不可避免的災(zāi)害荷載，所以系統(tǒng)分析研究大跨度維修機(jī)庫(kù)在地震荷載及沖擊（風(fēng)）荷載作用下其力學(xué)響應(yīng)及災(zāi)變演化過(guò)程，梳理出大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)抗震防沖擊性能涉及的關(guān)鍵問(wèn)題，為大型飛機(jī)維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的抗震抗沖擊安全防護(hù)提供借鑒和參考就顯得尤為重要。目前大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)抗震防沖擊性能涉及以下主要關(guān)鍵問(wèn)題：

（1）大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)地震動(dòng)與沖擊荷載參數(shù)的選取及分析計(jì)算方法的確定。大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)由于工程場(chǎng)地及荷載的復(fù)雜性，在探討其抗震防沖擊性能時(shí)需要對(duì)地震動(dòng)及沖擊荷載參數(shù)的選取進(jìn)行重點(diǎn)關(guān)注。地震動(dòng)及沖擊荷載參數(shù)的選取主要跟大跨度維修機(jī)庫(kù)的結(jié)構(gòu)選型、場(chǎng)地類別及使用環(huán)境密切相關(guān)，基于大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)動(dòng)力響應(yīng)的時(shí)效性及充分性原則，根據(jù)維修機(jī)庫(kù)所承受的荷載情況（地震荷載、沖擊荷載及風(fēng)荷載的偶然性、瞬時(shí)性及耦合性等）及時(shí)空復(fù)雜性，通過(guò)合理的選擇判別方法選取適合不同類型的維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的合理的地震動(dòng)及沖擊荷載參數(shù)。

明確大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的地震動(dòng)與沖擊荷載參數(shù)后，建立能夠符合主要航空類大跨度空間結(jié)構(gòu)（大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)）的地震與沖擊動(dòng)力響應(yīng)的力學(xué)計(jì)算模型，得到大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)地震與沖擊動(dòng)力響應(yīng)的計(jì)算分析過(guò)程，提取大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)地震與沖擊動(dòng)力響應(yīng)的特征及指標(biāo)參數(shù)，探討跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)地震與沖擊動(dòng)力響應(yīng)的特性，為大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)抗震防沖擊計(jì)算理論的建立提供理論基礎(chǔ)及分析依據(jù)。

（2）大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)抗震抗沖擊防護(hù)設(shè)計(jì)理論與方法。復(fù)雜動(dòng)荷載耦合作用下大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)抗震防沖擊動(dòng)力性能參數(shù)的確定主要涉及到大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)精細(xì)化模型的建立、局部破壞到整體失穩(wěn)破壞演化過(guò)程與破壞模式研究、復(fù)雜耦合效應(yīng)的分析（荷載的復(fù)雜性與耦合性、地基—基礎(chǔ)—大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的協(xié)同作用及大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的多維多點(diǎn)地震動(dòng)及風(fēng)振差動(dòng)響應(yīng)等方面）。

根據(jù)大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)所承受的災(zāi)害荷載（地震荷載、風(fēng)荷載及沖擊爆炸荷載等）、空間結(jié)構(gòu)參數(shù)等的合理選取，研究不同災(zāi)害荷載工況下大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)失效破壞模式及過(guò)程，探討其失效破壞全過(guò)程的動(dòng)力響應(yīng)特性，開(kāi)展不同災(zāi)害荷載作用下大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)失效破壞機(jī)理的研究，分析確定影響其失效破壞的因素及原因，揭示大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的動(dòng)力失效破壞特征。

（3）大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)風(fēng)振致災(zāi)及抗風(fēng)設(shè)計(jì)。大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)屬于柔性結(jié)構(gòu)，其結(jié)構(gòu)選型新穎、形式復(fù)雜導(dǎo)致風(fēng)荷載作用下此類建筑結(jié)構(gòu)的風(fēng)壓分布區(qū)別于普通建筑，尤其是湍流效應(yīng)影響下的航空類建筑的風(fēng)荷載分布、風(fēng)振機(jī)理及風(fēng)振致災(zāi)的研究是航空類建筑結(jié)構(gòu)抗風(fēng)（抗沖擊）研究迫切需要解決的問(wèn)題。

航空類建筑作為對(duì)風(fēng)荷載較為敏感的柔性結(jié)構(gòu)，流固耦合效應(yīng)對(duì)其風(fēng)振響應(yīng)影響較為顯著。研究流固耦合效應(yīng)影響下大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振特性，揭示流固耦合效應(yīng)對(duì)航空類建筑的影響規(guī)律，總結(jié)大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的風(fēng)振致災(zāi)機(jī)理，探討其風(fēng)振破壞現(xiàn)象形成的原因及風(fēng)災(zāi)荷載作用下大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)失效模式，分析大跨度維修結(jié)構(gòu)風(fēng)振致災(zāi)機(jī)理與災(zāi)害能量傳遞過(guò)程，提出大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)抗風(fēng)設(shè)計(jì)方法，為大跨度維修機(jī)庫(kù)結(jié)構(gòu)的抗風(fēng)（抗沖擊）設(shè)計(jì)提供參考及借鑒。參考文獻(xiàn)：

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