李党

讨

摘 要：以某大型博物馆工程作为探讨案例，从地震动参数、荷载取值、耐久性要求等方面开展，对基于设计使用年限100年的设计方法进行了探讨，为相关研究提供借鉴。

关键词：设计；使用年限；地震

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

0 引言

设计使用年限在建筑结构设计中是很重要的一个概念，它和建筑结构的寿命代表着不同的意义，在实际使用时应确保理解和应用不会出现错误。某大型博物馆工程具有15400m2左右的建筑面积、23.4m的结构总高度、109m×58m的平面尺寸。主体、局部分别为三层框架结构和两层通高框架结构。屋盖、楼面和钢筋混凝土板分别属于井字梁体系、单向板。基础为柱下独立基础，属于甲级设计等级。结构为100年的设计，结构重要性系数为1.1，属于一级安全等级，地震基本烈度是6度。该工程属于重点设防型的抗震设防类别，以6度计算地震作用，依照7度设防实施抗震构造措施。

1 基于设计使用年限一百年的地震动参数和荷载取值

我国的建筑抗震设计以三水准设防思想为指导，重现期分别为50、475、1641～2475年，对应设计使用年限为50年。基于设计地震基本烈度VI，选取烈度相关关系的平均数。基本抗震设防烈度，相应的超越概率是10%，基本地震的设计使用限100年时，相应的重现期是958年。通过二次项差值法计算得出设防烈度、地震影响系数最大值、基本地震加速度和荷载取值。该地区承受100年一次的基本雪压为0.50kN/m2及基本风压为0.50KN/m2，属于B类的地面粗糙度。考虑屋面上雪压和活荷载的不利布置，确定50年设计基准期，以符合荷载统计参数要求。使用50年的设计基准期，以满足建筑结构荷载要求。对使用年限100年的建筑设计，再次确定基准期100年内设计的最大荷载的概率分布与最大载荷对应的统计参数。因为当前没有构建起基准期100年设计的可变荷载概率模型，为提升结构安全性，采用了重要性系数参数，增加0.1的重要性系数，将增加0.5作用的可靠指标。本工程属于一级安全等级，在结构中，选取1.1做为重要性系数。

2 基于设计使用年限一百年的耐久性要求和施工要求

对设计年限100年的建筑，常规维护时，应确保其有一定的耐久性。既必须保证正常维护下具有足够的耐久性。相同环境状态下，使用年限100年的钢筋混凝土结构载设计，要求混凝土强度等级不得小于C30，碱成分在混凝土中含有量小于3.0kg/m3，氯离子在混凝土中含有量在0.06%以下，依照要求，将混凝土保护层厚度增加40%。和使用年限50年的普通结构比起来，在相同环境状态中，改变了原有板的保护层厚度0.015m，变成了0.021m，改变了原有柱的保护厚度0.03m，变成了0.042m，改变了原有梁的保护层厚度0.025m，变成了0.035m。

保护层厚度增加的同时，柱截面高度和梁截面高度开始变小；柱截面纵向钢筋单排与梁截面纵向钢筋单排的最大根数也开始减少；需要将这两种因素考虑在计算、配筋内。使用年限100年钢筋混凝土结构的设计在二、三类环境设计中，要采取相应的对策。设计过程采取以下方式：将混凝土水灰比控制在一定范围；将混凝土强度调整到合适的等级；保持混凝土良好的抗渗透能力；使混凝土保持一定的抗冻性能；采用环氧涂层钢筋；防止表面出现积水情况；对构件表面的防护层进行增加，减少环境直接作用的影响。

该工程将一层防水水泥砂浆涂抹在基础联系梁表面与柱下独立基础表面，施工中控制混凝土的水灰配比。对材料性能和构造方法，确保基础结构具有一定的耐久性。

避免梁柱截面尺寸、结构板厚与找坡的误差，提高精确性。骨料选用粒径不大的级配碎石，将其用在井字梁节点钢筋密集处，振实浇注的混凝土。施工工作依照2.5%的跨度对大跨度井字梁、单向梁进行起拱。密封屋面后浇带，搞好夏季施工的防晒工作，实施蓄水养护措施，搞好表面的保温隔热。在施工中，下层顶板具有较大的承载力极限，通常把下面几层模板当作临时支撑。

该工程的大跨度井字屋盖只有单层顶板。地面的第一层是回填土地面，对回填土进行压实，使回填土地坪上的有足够的强度进行支撑，要防止临时基础出现下沉。合理安排施工流程，构建良好的模板支撑体系，对施工过程进行研究分析，制定出支模方案与和拆模方案。对大跨度钢筋混凝土梁的施工，动态观测外形变化，由中间向两端的分阶段拆模，拆模中观察裂缝和挠度的大小与变化，搞好安全记录工作。

3 基于设计使用年限一百年的抗震方法

6度作为本地区设计的地震基本烈度，对于抗震构造措施采取的抗震方法是提升1度设防，依照7度进行，抗震等级为三级的框架抗震。将局部框架抗震等级，提升到二级，将局部大跨度井字梁、单向梁上升到一个级次。设计思路中的适当提升在局部加强中得到了体现。梁端剪力增大系数和柱剪力增大系数各取1.2，采取抗震受剪承载力，检验、计算框架节点核心区。以机械连接的方式规定，构造上的柱钢筋接头与梁钢筋接头分别在跨中1/3跨度范围内、两端1/3跨度范围内，相同截面接头数小于25%。

4 基于设计使用年限一百年的屋面梁、大跨度楼面的设置布置

工程展厅与艺术厅等均需要开阔的空间。屋盖、大跨度楼面采用钢筋混凝井字梁与单向梁受力体系。单向梁的跨度共有两种：一种是16.8m，另一种是20.4m。梁中距2.8m，主梁截面共有两种：一种是0.4m×1.20m，另一种是0.4m×1.4m，井字梁截面共有两种：一种是0.45m×1.35m，另一种是0.3m×1m，井字梁跨度共有两种：一种是是24.3m×24.3m，另一种是16.8m×25.2m，梁中距一般是2.7m，另一种是3m。

5 结束语

良好的设计能够确保耐久性、使用性和安全等方面功能的要求，还要确保技术的先进性，和使用最少的成本。设计使用年限，即是在规定的设计期限内，实施正常维护，无需大修，可以如期投入使用，凸显预定功能。采用使用年限一百年的建筑工程，为了实现预定功能，体现较高的可靠度，应确定相应的多种可变荷载中的可靠性指标、标准值时，保持协调，不断研究系统中存在的问题，用以提升地震作用和抗震措施的手段，确保结构抗震具有较高的安全性。

参考文献：

[1]丁子文，余祖国.某设计使用年限100年建筑结构设计[J].甘肃科技，2010（04）：142-144.