当代建筑工程的新结构体系

人类从原始社会利用山洞、树林自然屏障遮风挡雨，到利用天然土、木、石和人工烧制粘土砖、瓦搭建房屋延续了数千年。真正意义上的现代建筑结构体系是随着18、19世纪钢铁工业和水泥工业的发展而出现的，利用热轧型钢、钢板和铆接技术及随后出现的焊接、螺栓连接技术，形成的建筑排架、桁架、网架等结构体系，利用混凝土的抗压性能和钢筋的抗拉性能，发展了钢筋混凝土技术，形成了钢筋混土框架、剪力墙等结构体系。进入 20世纪以后，随着建筑造型、建筑设计和跨度的要求越来越高，对建筑结构的要求更高，从而提出了一些新的结构体系。本文主要介绍最近20~30年开始越来越多应用的几种新型建筑结构体系，包括：钢——混凝土混合结构、索张拉结构、索穹顶结构、膜结构和高效预应力结构。 一、 钢——混凝土混合结构钢——混凝土混合结构是我国目前在高层建筑领域里应用较多的一种结构型式。钢结构和混凝土结构各有所长，前者具有重量轻、强度高、延性好、施工速度快、建筑物内部净空气大等优点，而后者刚度大、耗钢量少、材料费省、防火性能好。综合利用这两种结构的优点为高层以建筑的发展开辟了一条新途径。统计分析表明，高层建筑采用钢——混凝土混合结构和用钢量约为钢结构的70%，而施工速度与全钢结构相当于，在综合考虑施工周期、结构占用使用面积等因素后，混合结构的综合经济指标优于全钢结构和混凝土结构的综合经济指标。 钢——混凝土结构最早于1972年用于芝加哥的Gateway Ⅲ Building（36层137米），我国至80年代才将钢结构用于高层建筑，目前已建成或在建的高层结构建筑（约有40余幢）中，有一半以上采用的是钢 ——混凝土混合结构。最近建设部和国家冶金工业局在颁布的《建筑用钢技术政策》中，将钢——混凝土混合结构列为要大力推广的建筑新技术，可以预见，混合结构在高层办公楼、学校、医院及住宅等建筑中将有较广泛的应用。 下面介绍两个采用钢——混凝土混合结构的典型建筑：上海金茂大夏和香港长江中心。 1. 金茂大厦金茂大厦是一集办公、宾馆、商业于一体的综合性大楼，建筑289，500m2，主楼地上88层，地下3层，高420.5米，是国内目前最高的高层建筑，图为茂大夏平面和剖面图。主楼结构的地上部分为中央钢筋混凝土剪力墙组成的八边形核心筒体和外框的八个钢骨混凝土巨型组合柱、八根钢巨型柱及钢梁。核心筒体的厚度由下至上逐步减小，从850mm到450mm.核心筒腹部剪力墙呈井字形布置，起至地下三层，终止于五十三层，厚度为450mm.在24层至26 层、51层至53层和85层至87层三个部位设置两层的钢桁架，作为水平刚度加强层，使中央钢筋混凝土核心筒体与外周均布置的八个钢骨混凝土巨型组合柱组成"核心筒体-钢巨型桁架-钢骨混凝土巨型组合柱"的高效率抗侧力系统，是典型的钢-混凝土混合结构。八个钢骨混凝土巨型组合柱分别成对布置在外侧东、南、西、北四边，由宽翼型H型钢及钢筋混凝土组成，其截面由下往上从1.5m×5.0m变为1.0m×3.5m.砼标号从C60、C50、变为C40.钢巨型柱分别成对布置在东南、西北、东北四边，由H型钢注钢板焊接而成。其平面位置通过转换钢柱11次转换，逐步向核心筒内收。楼板为钢梁、金属压型钢板组合楼板，一般跨度为4.5m.大楼的主要抗侧力构件为中央钢筋混凝土筒体，混凝土结构提供了非常好的质量与刚度比以及内在动力阻尼特性，大大减小了风荷载引起的结构动力反应，对抗风设计相当有利，不仅满足了风荷载下的位移和强度要求，也满足了建筑物的舒适度要求。竖向荷载承重构件采用钢结构，则大大减轻了结构自重，并且加快了施工速度。 结构分析结果为，在风荷载作用下，结构顶点位移为H/575，层间位移为h/550；在地震作用下，按反应谱计算，顶点位移为H/1930，层间位移为h/1930，按等效静力法计算，顶点位移为H/845，层间位移为h/875. 2. 长江中心长江中心位于香港中区皇后在道中2号，俯瞰维多利亚港，占地共9，700 m2，原为希尔顿酒店、拱北行及花园道多层停车场。东面为花园道，南面有基督教的圣约翰教堂，西面为特别行政区终审法院，北面为繁忙的皇后大道中。长江中心群包括一座62层高的办公楼（顶部绝地标高为290m），三层绿化裙楼及六层停车地库。完成后的长江中心群提供120，000 m2办公室及25，000 m2的停车场。 办公室大楼结构楼板为46.95×46.95 m2，含幕墙的宽度为47.2m，四角有1m的削角。主楼核心筒体为钢筋混凝土结构，四周为钢管混凝土组合柱，柱距7.2m.主楼的高宽比值约为6，因此对横向的风荷载非常敏感。因为香港建筑物条例没有抗震设计的要求，怕以设计时只考虑主楼在抗风时的反应。主楼结构动力分析结果表明，阻尼比值选用1%时，前3个自振周期分别7.6（弱轴）、5.7（强轴）及2.4秒（扭转）。按加拿大（NBCC）规范得出最高加速度为13×10-3g（弱轴）及11×10 -3g（强轴）。主楼顶部弱轴方向位移为797mm，即总高度的1/378.筒体、边柱、加强桁架等，都是控制主楼刚度的构件。在59至61层则只在弱轴方向高有刚性伸臂桁架。为使边柱及筒体在受风时产生共同作用，在机械层之外围，亦没有加强桁架。在横向荷载作用之下，筒体是承托水平前力最有效的构件，而边柱则以拉/压反应抵御弯矩，再把荷载通过转层，传至主柱再达地基。水平构件为组合楼板与钢梁。组合在标准层厚度为130mm，机械层为150至 200mm厚。 筒体的布置在低层如罗马"Ⅱ"字，按电梯所达楼层缩小至高层的长方形。筒体墙的厚度是由最底层1.5m及0.8m减至顶部0.4m.筒体全为C60高强混凝土，选用爬模，建造速度曾高达每2至3天便完成一层。筒体水平构件则是C40混凝土。 边柱的钢管为φ965×12.7mm至φ1，422.4×18mm之圆钢管。采用钢管混凝土柱是因为圆柱表面面积小，能取代模板，亦不需要防火材料，所以不但比其它方案经济，在施工速度上亦比传统方法快。未注入混凝土之钢管，在设计阶段已考虑了它的施工流程，其强度必须最少承托六层。边柱内为C60高强混凝土，每次从下至上灌注三层。 为了提升办公楼的可使用面积，大楼的24根边柱皆布置于最外位置，介为了外观及地下停车场的布置，在二层至四层间设有转换层，把边柱的荷载转换至8根柱。转换层由拼合之方形钢管组成。主柱是十字形的钢柱加高强混凝土，位于地下室外主柱2.3×2.15 m2 方形柱，但为了配合建筑设计的要求，大堂为φ2.5圆柱。 二 索张拉结构结构基本受力构件有三类：受压构件、受弯构件和受拉构件。对于受压构件，当构件长细比较大时，由于构件会发生整体失稳，构件的作用不能充分发挥。对于受弯构件，由于构件截面应力不均匀，截面边缘的最大应力往往控制构件的设计，使得构件材料不能充分发挥作用。只有受拉构件，截面的应力均匀，不会发生整体失稳，如利用高强钢索做成受拉构件，能最大限度地发挥受拉构件的作用，提高结构的经济性。 在结构体系中巧妙利用张拉构件，结合少数刚性受压构件，可构成受力合理的高效张拉结构体系，不仅承载力高、刚度大，且能使各种材料的强度均得到很好的发挥。 下面介绍几个有代表性的索张拉结构；巴赛罗那克赛罗那塔、上海世纪公园三号钢结构大门、浦东国际机场钢屋架。 1.巴赛罗那克尔赛罗那塔巴赛罗那克尔赛罗那塔是巴赛罗纳市为迎接1992年奥运会而建造的电视及观光城塔。塔址从海拔400m的高度俯瞰全城，风景十分壮观。整个工程分为两个部分： （１）发射塔，内设发射和中继天线，信号处理设备和公众开放的观景台； （２）辅助建筑，内设信号发生设备和主要的服务设施。 塔的主体结构为一圆形空心筒体，三根垂直钢桁架呈120度平面等角布置，形成支撑。在主体结构内部的桁架用高强度钢材制成，下部桁架的斜构件是平行束钢缆，而上部的斜构件用凯弗勒（Kevlar）纤维索制成。整个筒体的桁架体系通过三对六根主拉索固定在山上。 中央筒体有三种功用。作为塔体的主要构件，筒体承受全塔的重量和由于主拉索预张拉所产生的预压力，并在主拉索的协助下克服风力导致的扭矩。筒体底部直径为4.5m，向上呈锥形。开始的205m高度是用滑模法制成的钢筋混凝土筒形结构，中央竖井内径保持3m，壁厚从750mm减小到300mm.从205m 到288m是钢桅杆，其直径由2.7m分步减到2.2m、1.5m、0.7m，顶部为小型起重机。 楼面设计要满足信号转输和结构的双重要求。对于信号传输，圆形楼面的周长最大，但是从结构简洁来年看，架在主桁架的三角形为最理想的。两者的折衷产生了颇具特色的最后方案，如图所示。 主拉索是由平和束钢缆制成。 1，700ton极限荷载，需要直径320mm的六角形索。由于塔体建在起伏的山脊，索线的长度不等。为得到相同的刚度，对于不同长度的拉索，在钢索股数方面进行了调整。上部拉索用凯弗勒49号纤维材料制成，因为这种材料不导电，对广播信号是"透明"的，亦有良好的疲劳特性，刚度是钢索一半，但强度相差不远，每根拉索由7条50mm缆绳制成。 2.上海世纪公园三号门上海世纪公园位于上海市浦东新区，是上海市目前最大的公园，其三号结构大门的建筑方案设计由英国Jestico Whiles公司完成。大门建筑群由大门主入口和一纱更辅助用房组成，该建筑群最显著的特点是三维护曲屋面的造型，以及主入口的悬挑拉索结构。所谓三维护曲而指屋面在x，y，z，三个上都是曲线。悬挑拉索使显得新颖轻巧。 主入口结构体系和布置。曲屋面的投影面积为34m×8.4m，钢柱的轴心距离为3.6m×5.0m.屋面主梁每一边挑出15.2m，屋面所承受的荷载通过小梁传给主梁，然后由主梁传递给拉索及两根支座梁，最终传递给四根钢住，钢柱顶点标高约为15.5m，曲屋面的中心线顶面标高为5.6m.该大门结构设计的关键和难点是抗风设计。由于采用钢结构，自重轻，因此地震不对结构设计起控制作用。根据内容国计算的结果，屋面主梁因为有较大的弯矩和扭矩，故采用箱形截面，考虑建筑上的美观，最后采用的梯形截面（如图所示），材料为16Mn，板厚25mm，下部圆弧系用6mm厚的圆的圆管截去一半后焊在梁上，起装饰作用，每隔一定距离断开，不参与结构受力。 屋面板材料为Q235钢，厚6mm.四根柱采用20号结构钢管φ237×26（屈服强度245N/mm2）。柱与主梁音质四根拉索采用6×24-1.0 Ⅰ号光面圆钢丝，破断拉力不小于1600兆帕。为降低屋面主梁的内力并减少屋面及主梁的变形，要求钢索承担屋面的全部自重并有一定的预拉力，这样在静风条件下，每根钢索的设计拉力在120kN左右。为保护钢索并增加美观，在钢索的外面用不锈钢管做索套管，套管接口处可自由活动，钢索可自由变形，而套管则不参与结构受力。 3.浦东国际机场钢屋架上海浦东国际机场是为了满足日益增长的航空客货运需要而兴建的大型国际本世纪机场，位于上海浦东新区，濒临长江口，总占地面积约32平方公里，一期工程包括一座航站楼，一条跑道和相应的配套设施。 航站楼是国际机场的枢纽建筑。根据建筑功能的需要和受力特点，般站楼的结构采用了钢筋混凝土与结构二种体系。标高12m以下的基座部分，采用钢筋混凝土结构。12m以上部分均为大空间屋盖，全部采用钢结构。屋盖跨越结构采用预应力张弦梁。航站楼共有四种跨度的张弦梁，覆盖进厅、办票厅、商场和登机廊四个大空间（分别简称为（R1、Ｒ2、R3、R4），其支点水平投影跨度依次为49.3m、82.6m、44.4m和54.3m，钢屋架的平面图及构件布置和截面如图所示。 张弦梁的上下弦均为圆弧形，其中R2屋架两端支座间的连线长度为83m，屋架中高度超过11m.单榀架自重约550kN.屋架构件布置见图。屋架的上弦为三根平等的箱型截面钢管，中央钢管称为主弦，其截面尺寸为400mm×600mm×18mm，采用钢板焊接而成；两侧钢管称为副弦，在靠近屋架低端的两个节间，截面尺寸为300mm×300mm×10mm，用连杆直接焊接处，平面内为完全铰，平面外依靠两块钢板挟持作用限制其转动；在各腹杆下端，嵌有一高强穿心钢球，依靠该球扣紧下弦钢索。上弦与腹杆均采用国产Q345低合金钢。下弦为一根钢索，采用国产高强冷拨镀锌钢丝，外包高密度聚乙烯，两端通过特殊的热铸锚组件与上弦连接。腹杆上端以销轴与上弦连接，下端通过索球征收钢索连接。张弦梁纵向间距为9m，通过纵向桁架将荷载传给倾斜的钢柱或直接支承在混凝土剪力墙上。 三、索穹顶结构索穹顶结构实际上是一处特殊的索-膜结构，是近几年才发展起来的一种结构效率极高的张力集成体系，其外形类似于穹顶，而主要的构件是钢索，由始终处于张力状态的索段构成穹顶，利用膜材作为屋面，因此被命名为索顶顶。由于整个结构除少数几根压杆外都处于张力状态，所以充分发挥了钢索的强度，只要能避免柔性结构可能发生的结构松弛，索穹顶结构便无弹性失稳之虞，所以，这种结构重量极轻，安装方便，可具有新颖的造型，经济合理，被成功地应用于一些大跨度和超大跨度的结构。 索穹顶结构有如下一些特点： 1. 全张力状态索穹顶结构处于连续的张力状态，从而让压力成为张力海洋中的孤岛。由始终处于张力状态的索段构成穹顶。 2. 与形状有关与任何柔性的索系结构一样，索穹顶的工作机理和能力依赖于自身的形状。如果不能找出使之成形的外形，索穹顶结构不能工作。如果找不到结构的合理形态，也没有良好的工作性能。所以，索穹顶的分析和设计主要基于形态分析理论。所谓形态分析应是形状、柘朴和状态的分析。 3. 预应力提供刚度与索系结构相同，索穹机的刚度主要由预应力（初应力）提供。结构几乎不存在自然刚度。因此，结构的形状、刚度与预应力分布及预应力值密切相关。由于形状不定，对结构分析带来相当于的困难。但这些预应力产生于索元的内部应力，而并不需要由外部加载加张拉。 4.自支承体系索穹顶结构是一种自支承体系。索穹顶可以分解为功能迥异的三个部分：索系、桅杆、及箍（环）索。索系支承于受压桅杆之上。索系和桅杆互锁。 5.自平衡索穹顶是一种自平衡体系，在结构成形过程中不断平衡。在荷载态，桅杆、下端的环索和支承结构中钢筋混凝土环梁或环形立体钢网架幸均是自平衡构件。 6.与施工方法和过程相关索穹顶的形成过程即是施工过程。因此，施工法和过程如果与理论分析时的假定手算法不符，那么有可能形成的结构面目全非或者极大地改变了结构形状。结构在安装过程中同时完成了预应力及结构成形。 7.非保守结构索穹顶结构是一种非保守结构体系。索穹顶结构构在加载后，尤其在非对称荷载作用下，结构产生变形。同时结构的刚度发生变化。当卸去这些荷载后结构不能完全恢复到原来的形状和位置，也不能恢复原来的刚度。 采用索穹顶结构的典型建筑有伦敦千禧穹顶（直径320m）、汉城的奥运会体育馆（直径119.8m）、亚特兰大体育馆（双曲抛物型全张力穹顶，240.79×192.02m的椭圆形平面）等。 伦敦千禧穹顶（Millennium Dome）位于伦敦东部泰晤士河畔的格林威治半岛旧英国政府为迎接21 世纪而兴建的标志建筑。它占地73公顷，总造价达12.5亿美元，是大型综合性展览建筑。 穹顶直径320m，周圈大于1000m，有12根穿出屋面达100mm的桅杆，屋盖采用圆球形的张力膜结构。膜面支承在72根幅射状的钢索上，其截面2 ×φ32，这些钢索通过间距25m 的斜拉吊索与系索为桅杆所支撑，吊索同时对桅杆起稳定作用。另外还没有四周桁架钢索联成网状。 四、膜结构膜结构是张力结构体系的一种。它以具有优良性能的柔软织物为膜材，由膜内的空气压力支承膜面（充气式膜结构或所承式膜结构），或利用钢索或风性支承结构向膜内预施加张力（张力膜结构），从而形成具有一定刚度、能够覆盖大空间的结构体系。膜结构采用的薄膜的材料，大多采用涂层织物薄膜，分为两部分，内部为基材织物，主要决定膜材的力学性质，提供材料的抗拉强度、抗撕裂强度等；外层为涂层，主要解决膜材的物理性质，提供材料的耐火、耐久性及防水、自洁性等，常用膜材一般为聚酯织物涂敷氯乙烯涂层膜材、玻璃纤维织物涂敷聚四氟乙烯涂层或有机硅树酯涂层膜材。膜材并接的结构接缝多采用热焊，非结构接缝采用缝合。 膜结构具有如下特点：造型活泼优美，富有时代气息；自重轻，适合大跨度的建筑，充分利用自然光，减少能源消耗；价格相对低廉，施工速度快；结构抗震性能好。 充气膜结构有单层、双层、气肋式三种形式，充气膜结构一般需要长期不间断地能源供应，在低拱度大跨度建筑中的单层膜结构必须是封闭的空间，以保持一定气压差。在气候恶劣的地方，空气膜结构的维护有一定的困难，不少建筑曾遭意外的漏气而下瘪。 1970大孤万国博览会上的美国馆采用充气式膜结构，首次使用以聚氯乙烯（PVC）为涂层的玻璃纤维织物作为膜材料，其准椭圆平面的轴线尺寸达140× 83.5m，被认为是第一个有现代意义的大跨度膜结构。七十年代到八十年代初，美国建造了一批尺度为138～235m的体育馆，均采用气承式膜结构或索膜结构，取得了极佳的技术经济效果。但这种结构也出现了一些问题，主要是由于意外漏气或气压控制系统不稳定而屋面下瘪，或由于暴风雪天气在屋面形成局部雪兜而热空气融雪系统效能导致屋瘪甚至事故，这些问题影响了膜结构的应用。美国在1985后不再使用这一结构形式建造大型的体育馆。但日本在1988年建成的东京后乐园棒球馆中仍然采用气承式索-膜结构，但应用了极为先进的自动控制技术，并且使用双层膜结构，中间可通热空气融雪，中央计算机自动监测风速、雪压、室内气压、膜和索的变形及内力，并自动选择最佳方法来控制室内气压和消除积雪。 膜结构的发展最初主要以充气结构为主，但张力膜结构出现后，充气式膜结构除在特殊领域应用外，已大部分被张膜结构代替。张力膜结构有悬挂式和支承式膜结构才种类型，自80年代以来在发达国家获得极大发展。这种体系的膜张紧在刚性或柔性边缘构件上，通过特殊构造将钢索和膜悬挂在桅杆上（悬挂式）或以刚性支撑为骨架，将膜支承在若干独立或边疆结构。另外，以平板网架或曲面网壳作为支撑骨架而成的支承式膜结构，不仅应用了已经成熟的网架、网壳设计技术，而且结构的构造也较简单，是一种很有推广价值的结构形式。 1985年建成的沙特阿拉伯利雅得体育场外径288m，其看台挑蓬由24个连在一起的形状相同的单支帐篷式索膜结构单元组成。每个单元悬挂于中央支住，外缘通过边缘索张紧在若干独立的锚固装置上，内缘则绷紧紧在直径为133m的中央环索上…… 同国际先进水平相比，中国在膜结构方面相当的差距，但近年来在理论研究方面已做了不少工作，也开始出现一些实际的工程项目。如上海八万人体育场的看台挑篷用用钢骨架支承的膜结构，总覆盖面积36，100m2，是我国首次在大型建筑上采用膜结构，但近用膜材是进口的，设计、施工安装也由外国公司进行，价格相当于昂贵。但目前中国已出现了专门从事膜结构制作与安装的企业，已兴建了几个小型的膜结构，如上海浦东陆家嘴中心绿地膜结构建筑小品。国产膜材也在改进。深圳欢乐谷中心剧场是我国技术人员自行设计、制作和安装的张拉膜结构，膜屋面直径86m，水平投影面积为5809 m2，膜体内边缘依附中心环上，整个体系的竖向荷载通过中心环经过吊索传至15根φ610×14mm的钢柱上。膜休外边缘连接在15根φ325×8mm的钢拱梁上，通过外拉索与外锚座相连。整个体系是由脊谷式膜单元组成，脊索和谷索相间布置形成膜体的支撑和起伏，并传递主要的风荷载和活荷载。 五、高效预应力结构体系高效预应力结构是指用高强度材料、现代设计方法和先进的施工工艺建筑起来的预应力结构，是当今技术最先进、用途最广、最有发展前途的一种建筑结构型式之一。目前，世界上几乎所有的高大精尖的土木建筑结构都采用了高效预应力技术，如，大型公共建筑、大跨重载工业建筑、高层建筑、大中跨度桥梁、大型特种结构、电视塔、核电站安全壳、海洋平台等几乎全部采用了这一技术。 与传统预应力相结构相比，高效预应力结构具有以下一些特点：# 广泛采用高强度材料：目前国内预应力混凝土结构中常用的混凝土强度等级从c40-C80，甚至达到C100以上，预应力钢绞线的极限抗拉强度可达1860Mpa；# 按照现代设计理论设计：如抗震设计理论、延性设计理论等，通过合理确定结构预应力度和截面配筋指数，大大改善了高效预应力结构的抗震性能、正常使用性能等；# 先进施工工艺的开发：近年来高吨位、大冲程千斤顶的应用和多种锚固体系的开发等，为高效预应力结构的大规模推广应用提供了技术基础；# 适用范围广：高效预应力结构适用于大跨和超大跨度、重载以及使用性能高的结构，其应用范围拓展到高层以结构转换层、钢结构、基础、路面等结构领域。 近年来，高效预应力技术在我国发展迅速，已制定专门的预应力结构设计、施工规程、工程中应用的预应力结构体系也很丰富。典型工程实例有：面积最大的单体预应力工程是首都国际机场新航站楼工程，每层建筑面积约8.8万平方米，总建筑面积约35平方米，在混凝土板、墙、框架、柱以及钢屋架、钢梁和钢管网架中大量采用了预应力技术；柱网最大的预应力工程是深圳车港工程，标准层平面尺寸 159×103.5米，标准柱网16×25米，总建筑面积9.5万平方米；最在的预应力钢桁架工程是北京西站主站房工程`，该预应力钢桁架跨度45米，桁架上承40米高的中式门楼，门楼总重5400余吨；层数最多的预应力工程是广东国际大夏主楼，总计63层；高度最高的预应力工程是青岛中银大厦，总高度241米，58层，等等。限篇幅，本文重点介绍首都国际机场新航站楼工程和北京西客站主站房工程。 1. 首都国际机场新航站楼工程北京首都机场新航站区扩建工程是国家"九五"重点工程，也是迎接建国五十周年的67项重大工程之一，其投资金额、建设规模、配套工程等均为我国民航建设史之最。其中，新航站楼工程是整个扩建工程的核心，工程南北向长747.5米，东南向长342.9米，地下一层，地上三层，每层建筑面积8.8平方米，总建筑面积约35万平方米。 新航站楼工程全面采用了高效预应力技术，仅无粘结预应力筋量就达4000余吨堪称本世纪国内最大的预应力工程之一。新航站楼的基础为整体预应力平板片筏基础，上部结构采用了预应力框架、剪力墙体系和预应力板柱、剪力墙体系，部分屋面采用了预应力空间焊接钢管屋架。下面对工程预应力结构作一简单介绍。 （１） 预应力混凝土板新航站棂的基础底板、地下室顶板、一～三层顶板均采用无粘预应力混凝土。 基础底板为无粘结预应力混凝土片筏基础，支撑于基础滑动层上，板厚650毫米，基本柱网为9×9、9×12米，C40混凝土。预应力筋的布置方案是这样的：柱上板带双向集中布筋，9米跨轴线两侧各2.25米范围内设预应力筋36φ15，12米跨轴线两侧各3米范围内设预应力筋48φ15；跨中板带双向均匀布筋，9米跨轴线两侧各4.5米范围内设预应力筋24φ15，12米跨轴线两侧各6米范围内设预应力筋30φ15.地下室顶板主要为东西向单向板，板跨9米，板厚300毫米，C60混凝土，设预应力筋29φ15.部分轴线间顶板为双向板为双向板，板跨9×12、12×12米，板厚300，设置预应力筋31φ15，均为东西向单向布筋。 一层顶板采用C60混凝土，1/H~P轴线间为南北向单向板，P～Ｔ轴线间为东西向单向板，板跨4.5、6，板厚150毫米，最大跨高比40，预应力筋 2φ15@600单向。Ｔ～Ｘ轴线间为双向板，板跨9×9、9×12、12×12米，板厚180毫米，双向预应力筋2φ15@600.二～三层顶板也采用C60混凝土，1/H~P轴线间主要为双向板，板跨9×9、9×12、12×12米，板厚180毫米，设预应力筋2φ15@600双向布置。局部为南北向单向板，设预应力筋2φ15@600双向布置。局部为南北单向板，设预应力筋2φ15@600单向布置。 （２） 预应力框架梁地下室多为南北向框架结构，局部为东西向框架，C60混凝土，基本跨度为9、12米，框架梁截面为1200×500毫米，9米跨时配置预应力筋8φ15，１２米跨时配置16φ15.一～二层为以框架结构，C60混凝土，基本跨度为9、12、18、36米，框架截面为1200×500、1200×800毫米，9米跨时配置预应力筋6φ15，12米跨时配置预应力筋8φ15，18米跨时配置预应力筋12φ15，36米跨时配置预应力筋16φ15.由于梁内预应力配筋量不大，平均预应力也不高（约1.5Mpa），因此梁内预应力筋张拉可随板内预应力筋整体对称同步张拉玩须单处理。 （３） 预应力墙体为控制超长地下室外墙的温度、收缩裂缝，地下室外墙采用了无粘结预应力混凝土的结构型式。地下室外墙分东西两侧，总长490 余米，C60混凝土，东墙墙厚400毫米，西墙墙厚500、700毫米。预应力筋沿水平向布置，数量为2φ15@400.预应力墙体张拉端采用下列两种做法：①墙体内侧设扶壁柱，预应力筋斜向搭接，设置平口穴模；②预应力筋曲线交叉搭接，设置斜口穴模。 （４） 预应力柱航站楼中央大厅所有边柱与角柱均采用劲性预应力混凝土柱，柱直径1000 毫米，劲性钢管外径299毫米，C60混凝土，边柱配置无粘结预应力筋8φ15，角柱配置无粘预应力筋16φ15双向布筋。 （５） 预应力钢屋架航站楼中央大厅屋面均为空间钢管焊接屋架，这是国内首次在该种类型的钢屋架在采用埋藏式无粘结预应力技术。在钢屋架的上、下弦受拉杆件中内埋3根中心丝注油1860级无粘结低松弛主强预应力筋　。通过弦杆与腹杆节噗处的双轮定位支架使预应力筋在曲线钢管中形成多折线段，以固定预应力的位置，并通过钢碗扣与下下弦管塞焊接形成张拉端和固定端承压面。 （６） 预应力钢梁在航站楼中央大厅P~T/40~41轴以及P~T/48/49轴线间设置预应力焊接型钢梁，跨度36米。为解决结构自身挠度过大的问题，在钢梁的两根下弦受拉H型钢的上、下翼缘处各高一根40毫米的热轧螺纹钢筋，该热轧钢筋采用特殊挤压套管接长，两端设置张拉螺母。从而在钢梁中建立预期的张拉力。 （７） 预应力钢网架该网架为双层双向平板型埋藏式预应力钢网架，是航站楼西侧309超长多波单层钢管网架的超始端，柱轴线跨度18米，预应力筋的配置、张拉构造与预应力钢屋架相似，预应力筋采用中心丝注油无粘结低松弛高强预应力筋。 2. 北京西客站北站房工程北京西客站是我国迎接香港回归的重大工程。根据建筑设计要求，在北站房主楼中轴线主立面设置了宽43.8米、高52米的象征首都西大门的特大门洞，门洞上方承托40米高的中式门楼，中式门楼为三重檐古建形式，总重5400余吨。对于如此重型、大型大跨度结构，经多种方案优化分析、比较，决定采用巨型预应力钢桁架方案。这是我国首次设计应用的大跨度、巨型预应力钢桁架工程，国外也无类似的工程报道。 图是该西客站北站房预应力桁架平面布置图。预应力钢桁架体系由四榀45米跨主桁架和10榀28.8米跨次桁架组成，如图示。根据施工方案，主桁架在现成拼装完成后，两端铰支，承受上部门楼传来自重荷载。由于主桁架分两阶段承受外荷载，为充分发挥预应力的效果，预应力的施加也分两个阶段进行：第一阶段，主桁架两端铰支时，对主桁架下弦杆施加第一批预应力；第二阶段，当主桁架上、下弦节点端部固支时，分别对主桁架的上弦直线束和折线束施加第二批预应力。理论分析与实测结果表明，通过分析阶段施加预应预力，主桁架上、下弦杆内力有大幅度的减少，大部分斜腹杆内力也有不同程度的减小。 可以预计，随着高性能预应力材料（高强混凝土、高强预应力筋、新型纤维塑料筋等）的推广应用以及结构设计理论和设计的不断发展，新型、高效应力结构体系将在我国二十一世纪大规模基本建设中发挥越来越大的作用。

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