4.4 冰砌体结构设计

4.4.2  冰砌体结构构件按承载能力极限状态设计时，应按下列公式中最不利组合进行计算：

    式中：γ0——结构重要性系数，取1.0；

              γL——可变荷载考虑结构设计使用年限的调整系数，仅限于楼面、屋面活荷载，取0.9；

              SGk——永久荷载标准值的效应；

              SQ1k——在基本组合中起控制作用的第一个可变荷载标准值的效应；

              SQik——第i个可变荷载标准值的效应；

              Rd——结构构件抗力的设计值；

              γQi——第i个可变荷载的分项系数，取1.4；

              ψci——第i个可变荷载的组合值系数，取0.7。

4.4.3  冰砌体结构构件计算应符合下列规定：

    1  冰砌体结构构件承载力应按温度分级取—5℃冰砌体强度设计值计算；

    2  冰砌体自重应取9.20kN/m3；

    3  非冰结构构件自重及作用荷载应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的有关规定取值。

4.4.4  冰雪景观建筑设计受力方式应以受压为主，减少受拉、受剪等受力方式。

4.4.5  冰景观建筑基础设计应符合下列规定：

    1  高度大于10m，落地短边长度大于6m的冰建筑应进行基础设计，地基承载力应按非冻土强度计算，且应考虑冰建筑周边土的冻胀因素，采取相应的防冻胀措施；

    2  地基不能满足设计要求时，应对地基进行加固处理，以提高地基承载力，同时采取提高冰砌体整体刚度的措施；

    3  水浇冻土地基应对下卧层进行验算及基础冻胀稳定性验算。

4.4.6  建筑高度小于10m的冰景观建筑可采用自然地面用水浇透冻实的冻土地基；冻土厚度大于400mm时，厚度应按400mm取值，小于400mm时按实际冻土厚度取值；冻土地基承载力应通过原位测试确定，并进行冻土地基下卧层的验算及稳定性计算。

4.4.7  冰砌体应按现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的规定确定静力计算方案，进行静力计算，也可按刚性方案设计。

4.4.8  当冰砌体结构作为一个刚体验算整体稳定(抗倾覆、抗滑移等)时，应按下列公式中最不利组合进行验算：

    式中：SG1k——起有利作用的永久荷载标准值的效应；

              SG2k——起不利作用的永久荷载标准值的效应。

4.4.9  受压构件的承载力应符合下式规定：

    式中：N——轴心压力设计值；

              φ——高厚比β和轴向力的偏心距e对受压构件承载力的影响系数，应按本标准附录A的规定采用，其中β的取值应按本标准第4.4.14条第1款、第2款计算；e按内力设计值计算时，不应超过截面重心到轴向力所在偏心方向截面边缘距离的60％；

          f——冰砌体抗压强度设计值，应按本标准表3.1.3的规定取值；

          A——截面面积，冰砌体应按净截面计算；带壁柱墙、带冰构造柱的墙截面的翼缘宽度，应分别按本标准第4.4.14条第2款第1项、第2项采用，壁柱间墙、冰构造柱间墙取截面净长度。

4.4.10  局部受压的承载力应符合下式规定：

    式中：N1——局部受压面积上的轴向力设计值；

              f——冰砌体的抗压强度设计值，按本标准表3.1.3的规定取值；

              A1——局部受压面积。

4.4.11  轴心受拉构件的承载力应符合下式规定：

    式中：Nt——轴心拉力设计值；

              ft——冰砌体的轴心抗拉强度设计值，按本标准表3.1.3的规定取值；

              A——截面面积，冰砌体应按净截面计算。

4.4.12  受剪构件的承载力应符合下式规定：

    式中：V——截面剪力设计值；

              fv——冰砌体抗剪强度设计值，按本标准表3.1.3的规定取值；

              A——截面面积，冰砌体应按净截面计算。

4.4.13  受弯构件的承载力应符合下式规定：

    式中：M——截面弯矩设计值；

              ftm——冰砌体弯曲抗拉强度设计值，可取抗剪强度设计值，按本标准表3.1.3的规定取值；

              W——冰砌体截面抵抗矩。

4.4.14  墙、柱高厚比设计应符合下列规定：

    1  冰墙、柱的高厚比验算应符合下式规定：

    式中：H0——墙、柱的计算高度，应按表4.4.14-1采用；

              h——墙厚或矩形柱的短边边长；

              [β]——墙、柱的允许高厚比，应按表4.4.14-2采用。

表4.4.14-1  墙、柱的计算高度H0

    注：1  构件在底层时，构件高度H取楼板顶面或上水平支承点到构件下端支承距离；构件在其他层时，构件高度H，取楼板或其他水平支点间的距离；

        2  构件上端为自由端时，构件高度H，取构件长度；

        3  无壁柱的山墙，构件高度H可取层高加山墙尖高度的1/2；带壁柱的山墙、带冰构造柱的山墙，构件高度H可取壁柱、冰构造柱处的山墙高度；

        4  无盖的三边支承墙，构件高度H取上端自由边到墙下端支承点的距离，且在无盖的三边支承墙中，宜设置冰圈梁和壁柱或冰构造柱。

表4.4.14-2  墙、柱的允许高厚比[β]

    2  带壁柱墙和带冰构造柱墙的高厚比应按下式进行验算：

    式中：H0——带壁柱墙、带冰构造柱墙或壁柱间墙、冰构造柱间墙的计算高度，应分别按表4.4.14-1或第4.4.14条第2款第3项的规定采用；

              h′——带壁柱墙和带冰构造柱墙的截面折算厚度分别按第4.4.14条第2款第1项、第2项采用，壁柱间墙、冰构造柱间墙的厚度，取用墙本身厚度；

              [β]——墙、柱的允许高厚比，应按表4.4.14-2采用。

        1)带壁柱墙的折算厚度，应取3.5倍截面回转半径，其中：带壁柱墙为条形基础时，带壁柱墙截面的翼缘宽度可取相邻壁柱间的距离；单层冰景观建筑，带壁柱墙截面的翼缘宽度可取壁柱宽加墙高的2/3，但不应大于窗间墙宽度和相邻壁柱间的距离；多层冰景观建筑，当有窗间洞口时，带壁柱墙截面的翼缘宽度可取冰实墙宽度；无门窗洞口时，每侧翼墙宽度可取壁柱高度的1/3，且不应大于相邻壁柱间距离。

        2)带冰构造柱墙的翼缘宽度取相邻冰构造柱间的距离，其折算厚度取1.05倍墙厚。

        3)验算壁柱间墙或冰构造柱间墙的高厚比时，横墙间距S应取壁柱间或构造柱间的距离；设有冰圈梁的带壁柱墙或冰构造柱墙的计算高度H0按表4.4.14-1采用，但构件高度H按下列规定确定：当冰圈梁宽度b不小于相邻壁柱间或冰构造柱间的距离S0的1/30时，冰圈梁可视为带壁柱间墙或带冰构造柱间墙的不动铰支点，构件高度H应取相邻不动铰之间的距离；不允许增加冰圈梁宽度时，可按墙体平面外等刚度原则增加冰圈梁高度。

4.4.15  冰砌体构造应符合下列规定：

    1  双肢空心冰墙的总高度超过允许高厚比时，冰砌体构造应符合下列规定：

        1)冰墙单肢厚度不应小于250mm；

        2)双肢冰墙间的连接应采用冰块拉结和两皮冰块间配置3mm厚水平钢板网的冰块拉结，且拉结冰块的厚度均不得少于两皮冰，每皮冰厚度不应小于200mm；上述两种拉结冰块沿双肢空心冰墙高度相间设置，其间距内的单肢墙高厚比不应超过允许高厚比的50％。

    2  承重的独立空心冰柱截面尺寸不应小于600mm×600mm，且壁厚不小于200mm，实心冰柱截面尺寸不应小于400mm×400mm。

    3  独立冰柱高度大于15m时，冰柱内配筋应符合下列规定：

        1)竖向钢筋配筋率不得小于0.2％，且配筋不得少于816，并应采用带肋钢筋；

        2)竖向钢筋连结可采用搭接、机械连接或焊接；采用搭接时，钢筋搭接长度不应小于60d(d为搭接钢筋直径的较大值)，且不应小于1200mm；锚固长度不应小于80d，且不应小于1500mm；

        3)箍筋直径不应小于12，间距不应大于三皮冰，且不应大于600mm。

    4  冰砌体应分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度不应小于120mm。

    5  冰砌墙体伸缩缝的设置应符合下列规定：

        1)伸缩缝间距不宜大于30m；

        2)伸缩缝宽度不小于20mm，并沿缝贯通填充耐寒防潮的弹性材料，缝内不得有杂物。

    6  冰砌体圆拱形洞口有人流、车流通过且宽度大于3m时，应在洞口顶部设置钢板网、透明隔板等防护措施。

    7  内部采用碎冰填充的大体量冰建筑或冰景，当外侧冰墙高度大于或等于6m时，冰墙组砌厚度不应小于900mm，当外侧冰墙高度小于6m时，冰墙组砌厚度不应小于600mm，且应满足冰墙高厚比的要求。

4.4.16  抗震设防地区，高度大于12m或层数大于4层的冰景观建筑，应根据地震造成灾害的可能性，采取相应的抗震构造措施。

4.4.17  过梁的设置应符合下列规定：

    1  冰砌平拱洞口宽度不得大于3m，并应按表4.4.17-1选用型钢过梁。

表4.4.17-1  槽钢、角钢过梁选用表

    注：1  型钢过梁上部冰砌体分皮错缝搭砌，上下皮错缝长度为冰块长度的1/2，当过梁上部冰砌体有外加荷载时，型钢规格应根据计算确定；

        2  型钢过梁支承长度不宜小于300mm。

    2  采用圆拱形冰砌冰碹过梁时，冰碹尺寸和矢高应按表4.4.17-2选用。

表4.4.17-2  冰碹尺寸、矢高

    注：1  表中楔形冰碹为圆弧形拱洞口，当冰碹高度大于550mm时，分两层砌筑，其高度为两层楔形碹块的高度之和；

           2  冰碹过梁上部洞宽范围的冰砌体分皮错缝搭砌，上下皮搭砌长度为冰块长度的1/2；

           3  冰碹高度不应小于洞口宽度的1/10，冰碹矢高不应小于洞口宽度的1/2。

    3  冰砌体的拱脚支座水平截面承载力，应根据拱脚推力作抗剪和抗滑移计算，并应考虑冰体融化承载力降低情况，采取相应构造措施。

4.4.18  当冰砌构件的悬挑长度大于0.6m时，应按悬挑结构采用型钢挑梁做构造处理。

4.4.19  冰砌体墙中型钢挑梁应按现行国家标准《砌体结构设计规范》GB 50003的规定进行抗倾覆验算。

4.4.20  当冰景观建筑高度大于12m或层数大于4层时，圈梁标高处应设置刚性拉结或楼盖；楼盖、屋盖的主要承重结构宜采用装配式有檩体系钢结构，承重梁可选用型钢。