基于設計使用年限100年的設計方法探

李黨

討

摘 要：以某大型博物館工程作為探討案例，從地震動參數、荷載取值、耐久性要求等方面開展，對基于設計使用年限100年的設計方法進行了探討，為相關研究提供借鑒。

關鍵詞：設計；使用年限；地震

DOI：10.16640/j.cnki.37-1222/t.2016.24.205

0 引言

設計使用年限在建筑結構設計中是很重要的一個概念，它和建筑結構的壽命代表著不同的意義，在實際使用時應確保理解和應用不會出現錯誤。某大型博物館工程具有15400m2左右的建筑面積、23.4m的結構總高度、109m×58m的平面尺寸。主體、局部分別為三層框架結構和兩層通高框架結構。屋蓋、樓面和鋼筋混凝土板分別屬于井字梁體系、單向板?；A為柱下獨立基礎，屬于甲級設計等級。結構為100年的設計，結構重要性系數為1.1，屬于一級安全等級，地震基本烈度是6度。該工程屬于重點設防型的抗震設防類別，以6度計算地震作用，依照7度設防實施抗震構造措施。

1 基于設計使用年限一百年的地震動參數和荷載取值

我國的建筑抗震設計以三水準設防思想為指導，重現期分別為50、475、1641～2475年，對應設計使用年限為50年?；谠O計地震基本烈度VI，選取烈度相關關系的平均數?；究拐鹪O防烈度，相應的超越概率是10%，基本地震的設計使用限100年時，相應的重現期是958年。通過二次項差值法計算得出設防烈度、地震影響系數最大值、基本地震加速度和荷載取值。該地區承受100年一次的基本雪壓為0.50kN/m2及基本風壓為0.50KN/m2，屬于B類的地面粗糙度?？紤]屋面上雪壓和活荷載的不利布置，確定50年設計基準期，以符合荷載統計參數要求。使用50年的設計基準期，以滿足建筑結構荷載要求。對使用年限100年的建筑設計，再次確定基準期100年內設計的最大荷載的概率分布與最大載荷對應的統計參數。因為當前沒有構建起基準期100年設計的可變荷載概率模型，為提升結構安全性，采用了重要性系數參數，增加0.1的重要性系數，將增加0.5作用的可靠指標。本工程屬于一級安全等級，在結構中，選取1.1做為重要性系數。

2 基于設計使用年限一百年的耐久性要求和施工要求

對設計年限100年的建筑，常規維護時，應確保其有一定的耐久性。既必須保證正常維護下具有足夠的耐久性。相同環境狀態下，使用年限100年的鋼筋混凝土結構載設計，要求混凝土強度等級不得小于C30，堿成分在混凝土中含有量小于3.0kg/m3，氯離子在混凝土中含有量在0.06%以下，依照要求，將混凝土保護層厚度增加40%。和使用年限50年的普通結構比起來，在相同環境狀態中，改變了原有板的保護層厚度0.015m，變成了0.021m，改變了原有柱的保護厚度0.03m，變成了0.042m，改變了原有梁的保護層厚度0.025m，變成了0.035m。

保護層厚度增加的同時，柱截面高度和梁截面高度開始變小；柱截面縱向鋼筋單排與梁截面縱向鋼筋單排的最大根數也開始減少；需要將這兩種因素考慮在計算、配筋內。使用年限100年鋼筋混凝土結構的設計在二、三類環境設計中，要采取相應的對策。設計過程采取以下方式：將混凝土水灰比控制在一定范圍；將混凝土強度調整到合適的等級；保持混凝土良好的抗滲透能力；使混凝土保持一定的抗凍性能；采用環氧涂層鋼筋；防止表面出現積水情況；對構件表面的防護層進行增加，減少環境直接作用的影響。

該工程將一層防水水泥砂漿涂抹在基礎聯系梁表面與柱下獨立基礎表面，施工中控制混凝土的水灰配比。對材料性能和構造方法，確?；A結構具有一定的耐久性。

避免梁柱截面尺寸、結構板厚與找坡的誤差，提高精確性。骨料選用粒徑不大的級配碎石，將其用在井字梁節點鋼筋密集處，振實澆注的混凝土。施工工作依照2.5%的跨度對大跨度井字梁、單向梁進行起拱。密封屋面后澆帶，搞好夏季施工的防曬工作，實施蓄水養護措施，搞好表面的保溫隔熱。在施工中，下層頂板具有較大的承載力極限，通常把下面幾層模板當作臨時支撐。

該工程的大跨度井字屋蓋只有單層頂板。地面的第一層是回填土地面，對回填土進行壓實，使回填土地坪上的有足夠的強度進行支撐，要防止臨時基礎出現下沉。合理安排施工流程，構建良好的模板支撐體系，對施工過程進行研究分析，制定出支模方案與和拆模方案。對大跨度鋼筋混凝土梁的施工，動態觀測外形變化，由中間向兩端的分階段拆模，拆模中觀察裂縫和撓度的大小與變化，搞好安全記錄工作。

3 基于設計使用年限一百年的抗震方法

6度作為本地區設計的地震基本烈度，對于抗震構造措施采取的抗震方法是提升1度設防，依照7度進行，抗震等級為三級的框架抗震。將局部框架抗震等級，提升到二級，將局部大跨度井字梁、單向梁上升到一個級次。設計思路中的適當提升在局部加強中得到了體現。梁端剪力增大系數和柱剪力增大系數各取1.2，采取抗震受剪承載力，檢驗、計算框架節點核心區。以機械連接的方式規定，構造上的柱鋼筋接頭與梁鋼筋接頭分別在跨中1/3跨度范圍內、兩端1/3跨度范圍內，相同截面接頭數小于25%。

4 基于設計使用年限一百年的屋面梁、大跨度樓面的設置布置

工程展廳與藝術廳等均需要開闊的空間。屋蓋、大跨度樓面采用鋼筋混凝井字梁與單向梁受力體系。單向梁的跨度共有兩種：一種是16.8m，另一種是20.4m。梁中距2.8m，主梁截面共有兩種：一種是0.4m×1.20m，另一種是0.4m×1.4m，井字梁截面共有兩種：一種是0.45m×1.35m，另一種是0.3m×1m，井字梁跨度共有兩種：一種是是24.3m×24.3m，另一種是16.8m×25.2m，梁中距一般是2.7m，另一種是3m。

5 結束語

良好的設計能夠確保耐久性、使用性和安全等方面功能的要求，還要確保技術的先進性，和使用最少的成本。設計使用年限，即是在規定的設計期限內，實施正常維護，無需大修，可以如期投入使用，凸顯預定功能。采用使用年限一百年的建筑工程，為了實現預定功能，體現較高的可靠度，應確定相應的多種可變荷載中的可靠性指標、標準值時，保持協調，不斷研究系統中存在的問題，用以提升地震作用和抗震措施的手段，確保結構抗震具有較高的安全性。

參考文獻：

[1]丁子文，余祖國.某設計使用年限100年建筑結構設計[J].甘肅科技，2010（04）：142-144.