中華人民共和國國家標準建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計統(tǒng)一標準UnifiedstandardforreliabilitydesignofbuildingstructuresGB500682001條文說明主編部門:中華人民共和國建設(shè)部批準部門:中華人民共和國建設(shè)部施行日期:2002年3月1日中國建筑資訊網(wǎng)2001北京第2頁共2頁目次目次···············································································412345678總則··········································································5術(shù)語符號··································································7極限狀態(tài)設(shè)計原則························································8結(jié)構(gòu)上的作用·····························································材料和巖土的性能及幾何參數(shù)····································15結(jié)構(gòu)分析······································································16極限狀態(tài)設(shè)計表達式·····················································17質(zhì)量控制要求·····························································20第4頁共4頁1總則1.0.11.0.2本標準對各類材料的建筑結(jié)構(gòu)可靠度和極限狀態(tài)設(shè)計原則做出了統(tǒng)一規(guī)定適用于建筑結(jié)構(gòu)組成結(jié)構(gòu)的構(gòu)件及地基基礎(chǔ)的設(shè)計適用于結(jié)構(gòu)的施工階段和使用階段1.0.3制定建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范以及各類材料的建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范均應遵守本標準的規(guī)定由于地基基礎(chǔ)和建筑抗震設(shè)計在土性指標與地震反應等方面有一定的特殊性故規(guī)定制定建筑地基基礎(chǔ)和建筑抗震等設(shè)計規(guī)范宜遵守本標準規(guī)定的原則表示允許稍有選擇1.0.4設(shè)計基準期是為確定可變作用及與時間有關(guān)的材料性能取值而選用的時間參數(shù)它不等同于建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限本標準所考慮的荷載統(tǒng)計參數(shù)都是按設(shè)計基準期為50年確定的如設(shè)計時需采用其他設(shè)計基準期則必須另行確定在設(shè)計基準期內(nèi)最大荷載的概率分布及相應的統(tǒng)計參數(shù)1.0.5隨著我國市場經(jīng)濟的發(fā)展建筑市場迫切要求明確建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限值得重視的是最新版國際標準ISO2394:1998結(jié)構(gòu)可靠度總原則上首次正式提出了設(shè)計工作年限(designworkinglife)的概念并給出了具體分類本次修訂中借鑒了ISO2394:1998提出了各種建筑結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限明確了設(shè)計使用年限是設(shè)計規(guī)定的一個時期在這一規(guī)定時期內(nèi)只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預期目的使用完成預定的功能即房屋建筑在正常設(shè)計正常施工正常使用和維護下所應達到的使用年限如達不到這個年限則意味著在設(shè)計施工使用與維護的某一環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了非正常情況應查找原因所謂正常維護包括必要的檢測防護及維修設(shè)計使用年限是房屋建筑的地基基礎(chǔ)工程和主體結(jié)構(gòu)工程合理使用年限的具體化1.0.6結(jié)構(gòu)可靠度與結(jié)構(gòu)的使用年限長短有關(guān)本標準所指的結(jié)構(gòu)可靠度或結(jié)構(gòu)失效概率是對結(jié)構(gòu)的設(shè)計使用年限而言的當結(jié)構(gòu)的使用年限超過設(shè)計使用年限后結(jié)構(gòu)失效概率可能較設(shè)計預期值增大結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)在規(guī)定的條件下完成預定功能的能力稱為結(jié)構(gòu)可靠性結(jié)構(gòu)可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)在規(guī)定的條件下完成預定功能的概率這是從統(tǒng)計數(shù)學觀點出發(fā)的比較科學的定義因為在各種隨機因素的影響下結(jié)構(gòu)完成預定功能的能力只能用概率來度量結(jié)構(gòu)可靠度第5頁共5頁的這一定義與其他各種從定值觀點出發(fā)的定義是有本質(zhì)區(qū)別的本標準規(guī)定的結(jié)構(gòu)可靠度是以正常設(shè)計正常施工正常使用為條件的不考慮人為過失的影響人為過失應通過其他措施予以避免1.0.7在建筑結(jié)構(gòu)必須滿足的四項功能中第1第4兩項是結(jié)構(gòu)安全性的要求第2項是結(jié)構(gòu)適用性的要求第3項是結(jié)構(gòu)耐久性的要求三者可概括為結(jié)構(gòu)可靠性的要求所謂足夠的耐久性能系指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的工作環(huán)境中在預定時期內(nèi)其材料性能的惡化不致導致結(jié)構(gòu)出現(xiàn)不可接受的失效概率從工程概念上講足夠的耐久性能就是指在正常維護條件下結(jié)構(gòu)能夠正常使用到規(guī)定的設(shè)計使用年限所謂整體穩(wěn)定性系指在偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后建筑結(jié)構(gòu)僅產(chǎn)生局部的損壞而不致發(fā)生連續(xù)倒塌1.0.8在本標準中按建筑結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴重性統(tǒng)一劃分為三個安全等級其中大量的一般建筑物列入中間等級重要的建筑物提高一級次要的建筑物降低一級至于重要建筑物與次要建筑物的劃分則應根據(jù)建筑結(jié)構(gòu)的破壞后果即危及人的生命造成經(jīng)濟損失產(chǎn)生社會影響等的嚴重程度確定1.0.9同一建筑物內(nèi)的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜與整個結(jié)構(gòu)采用相同的安全等級但允許對部分結(jié)構(gòu)構(gòu)件根據(jù)其重要程度和綜合經(jīng)濟效果進行適當調(diào)整如提高某一結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級所需額外費用很少又能減輕整個結(jié)構(gòu)的破壞從而大大減少人員傷亡和財物損失則可將該結(jié)構(gòu)構(gòu)件的安全等級比整個結(jié)構(gòu)的安全等級提高一級相反如某一結(jié)構(gòu)構(gòu)件的破壞并不影響整個結(jié)構(gòu)或其他結(jié)構(gòu)構(gòu)件則可將其安全等級降低一級第6頁共6頁2術(shù)語符號本章的術(shù)語和符號主要依據(jù)國家標準工程結(jié)構(gòu)設(shè)計基本術(shù)語和通用符號(GBJ3290)國際標準結(jié)構(gòu)可靠性總原則(ISO2394:1998)以及原標準(GBJ6884)1的規(guī)定第7頁共7頁3極限狀態(tài)設(shè)計原則3.0.2承載能力極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載功能的狀態(tài)結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于塑性變形而使其幾何形狀發(fā)生顯著改變雖未達到最大承載能力但已徹底不能使用也屬于達到這種極限狀態(tài)疲勞破壞是在使用中由于荷載多次重復作用而達到的承載能力極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某個限值的狀態(tài)例如某些構(gòu)件必須控制變形裂縫才能滿足使用要求因過大的變形會造成房屋內(nèi)粉刷層剝落填充墻和隔斷墻開裂及屋面積水等后果過大的裂縫會影響結(jié)構(gòu)的耐久性過大的變形裂縫也會造成用戶心理上的不安全感3.0.3本條中環(huán)境一詞的含義是廣義的包括結(jié)構(gòu)所受的各種作用例如房屋結(jié)構(gòu)承受家具和正常人員荷載的狀況屬持久狀況結(jié)構(gòu)施工時承受堆料荷載的狀況屬短暫狀況結(jié)構(gòu)遭受火災爆炸撞擊罕遇地震等作用的狀況屬偶然狀況3.0.5建筑結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設(shè)計時必須確定相應的結(jié)構(gòu)作用效應的最不利組合兩類極限狀態(tài)的各種組合詳見7.0.2和7.0.5條設(shè)計時應針對各種有關(guān)的極限狀態(tài)進行必要的計算或驗算當有實際工程經(jīng)驗時也可采用構(gòu)造措施來代替驗算3.0.6當考慮偶然事件產(chǎn)生的作用時主要承重結(jié)構(gòu)可僅按承載能力極限狀態(tài)進行設(shè)計此時采用的結(jié)構(gòu)可靠指標可適當降低由于偶然事件而出現(xiàn)特大的作用時一般說來要求結(jié)構(gòu)仍保持完整無缺是不現(xiàn)實的只能要求結(jié)構(gòu)不致因此而造成與其起因不相稱的破壞后果譬如僅由于局部爆炸或撞擊事故不應導致整個建筑結(jié)構(gòu)發(fā)生災難性的連續(xù)倒塌為此當按承載能力極限狀態(tài)的偶然組合設(shè)計主要承重結(jié)構(gòu)在經(jīng)濟上不利時可考慮采用允許結(jié)構(gòu)發(fā)生局部破壞而其剩余部分仍具有適當可靠度的原則進行設(shè)計按這種原則設(shè)計時通?？刹扇?gòu)造措施來實現(xiàn)例如可對結(jié)構(gòu)體系采取有效的超靜定措施以限制結(jié)構(gòu)因偶然事件而造成破壞的范圍3.0.7基本變量是指極限狀態(tài)方程中所包含的影響結(jié)構(gòu)可靠度的各種物理量它包括:引起結(jié)構(gòu)作用效應S(內(nèi)力等)的各種作用如恒荷載活荷載地震溫度變化等構(gòu)成結(jié)構(gòu)抗力R(強度等)的各種因素如材料性能幾何參數(shù)等分析結(jié)構(gòu)可靠度時也可將作用效應或結(jié)構(gòu)抗力作為綜合的基本變量考慮基本變量一般可認為是相互獨立的隨機變量第8頁共8頁極限狀態(tài)方程是當結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時各有關(guān)基本變量的關(guān)系式當結(jié)構(gòu)設(shè)計問題中僅包含兩個基本變量時在以基本變量為坐標的平面上極限狀態(tài)方程為直線(線性問題)或曲線(非線性問題)當結(jié)構(gòu)設(shè)計問題中包含多個基本變量時在以基本變量為坐標的空間中極限狀態(tài)方程為平面(線性問題)或曲面(非線性問題)3.0.83.0.9為了合理地統(tǒng)一我國各類材料結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的結(jié)構(gòu)可靠度和極限狀態(tài)設(shè)計原則促進結(jié)構(gòu)設(shè)計理論的發(fā)展本標準采用了以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法即考慮基本變量概率分布類型的一次二階矩極限狀態(tài)設(shè)計法在原標準(GBJ6884)編制過程中主要借鑒了歐洲-國際混凝土委員會(CEB)等六個國際組織聯(lián)合組成的結(jié)構(gòu)安全度聯(lián)合委員會(JCSS)提出的結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標準規(guī)范國際體系的第一卷對各類結(jié)構(gòu)和各種材料的共同統(tǒng)一規(guī)則及國際標準化組織(ISO)編制的結(jié)構(gòu)可靠度總原則(ISO2394)美國國家標準局1980年出版的為美國國家標準A58擬定的基于概率的荷載準則和前西德1981年出版的工業(yè)標準結(jié)構(gòu)安全要求規(guī)程的總原則(草案)均采用了類似的方法許多其他歐洲國家也采用這種方法編制了有關(guān)的國家標準草案以往采用的半概率極限狀態(tài)設(shè)計方法僅在荷載和材料強度的設(shè)計取值上分別考慮了各自的統(tǒng)計變異性沒有對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度給出科學的定量描述這種方法常常使人誤認為只要設(shè)計中采用了某一給定安全系數(shù)結(jié)構(gòu)就能百分之百的可靠將設(shè)計安全系數(shù)與結(jié)構(gòu)可靠度簡單地等同了起來而以概率理論為基礎(chǔ)的極限狀態(tài)設(shè)計方法則是以結(jié)構(gòu)失效概率來定義結(jié)構(gòu)可靠度并以與結(jié)構(gòu)失效概率相對應的可靠指標來度量結(jié)構(gòu)可靠度從而能較好地反映結(jié)構(gòu)可靠度的實質(zhì)使設(shè)計概念更為科學和明確當極限狀態(tài)方程中僅有作用效應S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個基本變量時可采用式(3.0.9-1)計算結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標當基本變量均按正態(tài)分布時式(3.0.9-1)可以直接應用當基本變量不按正態(tài)分布時則須將其轉(zhuǎn)化為相應的當量正態(tài)分布也就是在設(shè)計驗算點處以概率密度函數(shù)值和概率分布函數(shù)值各自相等為條件求出當量正態(tài)分布的平均值標準差然后代人式(3.0.9-1)計算由于設(shè)計驗算點在設(shè)計時往往是待求的因此就需要從假定設(shè)計驗算點的坐標值開始通過若干次迭代過程最后得出所需的設(shè)計驗算點和相應的統(tǒng)計參數(shù)利用計算機進行計算是較為簡便的在實際工程問題中僅有作用效應和結(jié)構(gòu)抗力兩個基本變量的情況是很少的一般均為多個基本變量上述的原則和方法也適用于多個基本變量情況下結(jié)構(gòu)可靠指標的計算第9頁共9頁3.0.11表3.0.11中規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時采用的可靠指標是以建筑結(jié)構(gòu)安全等級為二級時延性破壞的值3.2作為基準其他情況下相應增減0.5可靠指標與失效概率運算值pf的關(guān)系見下表:2.73.23.74.2Pf3.510-36.910-41.110-41.310-5表3.0.11中延性破壞是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前有明顯的變形或其他預兆脆性破壞是指結(jié)構(gòu)構(gòu)件在破壞前無明顯的變形或其他預兆表3.0.11中作為基準的值是根據(jù)對20世紀70年代各類材料結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范校準所得的結(jié)果經(jīng)綜合平衡后確定的本次修訂根據(jù)可靠度適當提高一點的原則取消了原標準可對本表的規(guī)定值作不超過0.25幅度的調(diào)整的規(guī)定因此表3.0.11中規(guī)定的值是各類材料結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范應采用的最低值表3.0.1中規(guī)定的值是對結(jié)構(gòu)構(gòu)件而言的對于其他部分如連接等設(shè)計時采用的值應由各類材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范另作規(guī)定目前由于統(tǒng)計資料不夠完備以及結(jié)構(gòu)可靠度分析中引入了近似假定因此所得的失效概率pf及相應的尚非實際值這些值是一種與結(jié)構(gòu)構(gòu)件實際失效概率有一定聯(lián)系的運算值主要用于對各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度作相對的度量3.0.12為促進房屋使用性能的改善根據(jù)ISO2394:1998的建議結(jié)合國內(nèi)近年來對我國建筑結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)可靠度所做的分析研究成果對結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用的可靠度做出了規(guī)定對于正常使用極限狀態(tài)其可靠指標一般應根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件作用效應的可逆程度選取:可逆程度較高的結(jié)構(gòu)構(gòu)件取較低值可逆程度較低的結(jié)構(gòu)構(gòu)件取較高值例如ISO2394:1998規(guī)定對可逆的正常使用極限狀態(tài)其可靠指標取為0對不可逆的正常使用極限狀態(tài)其可靠指標取為1.5不可逆極限狀態(tài)指產(chǎn)生超越狀態(tài)的作用被移掉后仍將永久保持超越狀態(tài)的一種極限狀態(tài)可逆極限狀態(tài)指產(chǎn)生超越狀態(tài)的作用被移掉后將不再保持超越狀態(tài)的一種極限狀態(tài)第10頁共10頁4結(jié)構(gòu)上的作用4.0.1結(jié)構(gòu)上的某些作用例如樓面活荷載和風荷載它們各自出現(xiàn)與否以及數(shù)值大小在時間上和空間上均彼此互不相關(guān)故稱為在時間上和在空間上互相獨立的作用這種作用在計算其效應和進行組合時可按單獨的作用處理4.0.21作用按隨時間的變異分類是對作用的基本分類它直接關(guān)系到概率模型的選擇而且按各類極限狀態(tài)設(shè)計時所采用的作用代表值一般與其出現(xiàn)的持續(xù)時間長短有關(guān)1)永久作用的特點是其統(tǒng)計規(guī)律與時間參數(shù)無關(guān)故可采用隨機變量概率模型來描述例如結(jié)構(gòu)自重其量值在整個設(shè)計基準期內(nèi)基本保持不變或單調(diào)變化而趨于限值其隨機性只是表現(xiàn)在空間位置的變異上2)可變作用的特點是其統(tǒng)計規(guī)律與時間參數(shù)有關(guān)故必須采用隨機過程概率模型來描述例如樓面活荷載風荷載等)偶然作用的特點是在設(shè)計基準期內(nèi)不一定出現(xiàn)而一旦出現(xiàn)其量值是很大的例如爆炸撞擊罕遇的地震等32作用按隨空間位置的變異分類是由于進行荷載效應組合時必須考慮荷載在空間的位置及其所占面積大小1)固定作用的特點是在結(jié)構(gòu)上出現(xiàn)的空間位置固定不變但其量值可能具有隨機性例如房屋建筑樓面上位置固定的設(shè)備荷載屋蓋上的水箱等)自由作用的特點是可以在結(jié)構(gòu)的一定空間上任意分布出現(xiàn)的位置及量值都可能是隨機的例如樓面的人員荷載等作用按結(jié)構(gòu)的反應分類主要是因為進行結(jié)構(gòu)分析時對某些出現(xiàn)在結(jié)構(gòu)上23的作用需要考慮其動力效應(加速度反應)作用劃分為靜態(tài)或動態(tài)作用的原則不在于作用本身是否具有動力特性而主要在于它是否使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生不可忽略的加速度有很多作用例如民用建筑樓面上的活荷載本身可能具有一定的動力特性但使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生的動力效應可以忽略不計這類作用仍應劃為靜態(tài)作用對于動態(tài)作用在結(jié)構(gòu)分析時一般均應考慮其動力效應有一部分動態(tài)作用例如吊車荷載設(shè)計時可采用增大其量值(即乘以動力系數(shù))的方法按靜態(tài)作用處理另一部分動態(tài)作用例如地震作用大型動力設(shè)備的作用等則須采用結(jié)構(gòu)動力學第頁共頁方法進行結(jié)構(gòu)分析作用按時間按空間位置按結(jié)構(gòu)反應進行分類是三種不同的分類方法各有其不同的用途例如吊車荷載按隨時間變異分類為可變作用按隨空間位置變異分類為自由作用按結(jié)構(gòu)反應分類為動態(tài)作用每種作用按此分類方法各屬何類需依據(jù)作用的性質(zhì)具體確定本條中的舉例旨在說明分類的基本概念而不是全部的分類4.0.3施加在結(jié)構(gòu)上的荷載不但具有隨機性質(zhì)而且一般還與時間參數(shù)有關(guān)所以用隨機過程來描述是適當?shù)脑谝粋€確定的設(shè)計基準期T內(nèi)對荷載隨機過程作一次連續(xù)觀測(例如對某地的風壓連續(xù)觀測50年)所獲得的依賴于觀測時間的數(shù)據(jù)就稱為隨機過程的一個樣本函數(shù)每個隨機過程都是由大量的樣本函數(shù)構(gòu)成的荷載隨機過程的樣本函數(shù)是十分復雜的它隨荷載的種類不同而異目前對各類荷載隨機過程的樣本函數(shù)及其性質(zhì)了解甚少對于常見的樓面活荷載風荷載雪荷載等為了簡化起見采用了平穩(wěn)二項隨機過程概率模型即將它們的樣本函數(shù)統(tǒng)一模型化為等時段矩形波函數(shù)矩形波幅值的變化規(guī)律采用荷載隨機過程{Q(t)t[0T]}中任意時點荷載的概率分布函數(shù)F(x)=P{Q(t)xt0[0T]}來描述對于永久荷載其值在設(shè)計基準期內(nèi)基本不變從而隨機過程就轉(zhuǎn)化為與時間無關(guān)的隨機變量{G(t)=G[0T]}所以樣本函數(shù)的圖像是平行于時間軸的一條Q0t直線此時荷載一次出現(xiàn)的持續(xù)時間=T在設(shè)計基準期內(nèi)的時段數(shù)r=T/=1而且在每一時段內(nèi)出現(xiàn)的概率p=1對于可變荷載(住宅辦公樓等樓面活荷載及風雪荷載等)其樣本函數(shù)的共同特點是荷載一次出現(xiàn)的持續(xù)時間<T在設(shè)計基準期內(nèi)的時段數(shù)r>1且在T內(nèi)至少出現(xiàn)一次所以平均出現(xiàn)次數(shù)m=pr1不同的可變荷載其統(tǒng)計參數(shù)意時點荷載的概率分布函數(shù)FQ(x)都是不同的p以及任對于住宅辦公樓樓面活荷載及風雪荷載隨機過程的樣本函數(shù)采用這種統(tǒng)一的模型為推導設(shè)計基準期最大荷載的概率分布函數(shù)和計算組合的最大荷載效應(綜合荷載效應)等帶來很多方便當采用一次二階矩極限狀態(tài)設(shè)計法時必須將荷載隨機過程轉(zhuǎn)化為設(shè)計基準期最大荷載T=maxQt)0tT第12頁共12頁因T已規(guī)定故QT是一個與時間參數(shù)t無關(guān)的隨機變量各種荷載的概率模型必須通過調(diào)查實測根據(jù)所獲得的資料和數(shù)據(jù)進行統(tǒng)計分析后確定使之盡可能反映荷載的實際情況并不要求一律選用平穩(wěn)二項隨機過程這種特定的概率模型4.0.4任意時點荷載的概率分布函數(shù)FQ(x)是結(jié)構(gòu)可靠度分析的基礎(chǔ)它應根據(jù)實測數(shù)據(jù)運用x2檢驗或K-S檢驗等方法選擇典型的概率分布如正態(tài)對數(shù)正態(tài)伽馬極值I型極值型極值型等來擬合檢驗的顯著性水平統(tǒng)一取0.05顯著性水平是指所假設(shè)的概率分布類型為真而經(jīng)檢驗被拒絕的最大概率荷載的統(tǒng)計參數(shù)如平均值標準差變異系數(shù)等應根據(jù)實測數(shù)據(jù)按數(shù)理統(tǒng)計學的參數(shù)估計方法確定當統(tǒng)計資料不足而一時又難以獲得時可根據(jù)工程經(jīng)驗經(jīng)適當?shù)呐袛啻_定4.0.5荷載代表值有荷載的標準值組合值頻遇值和準永久值本次修訂中增加了頻遇值根據(jù)各類荷載的概率模型荷載的各種代表值均應具有明確的概率意義.0.6根據(jù)概率極限狀態(tài)設(shè)計方法的要求荷載標準值應根據(jù)設(shè)計基準期內(nèi)最大荷4載概率分布的某一分位值確定在原標準的編制過程中各類荷載的標準值維持了當時規(guī)范的取值水平只對個別不合理者作了適當調(diào)整各類荷載標準值的取值水平分別為:永久荷載標準值一般相當于永久荷載概率分布(也是設(shè)計基準期內(nèi)最大荷載概率分布)的0.5分位值即正態(tài)分布的平均值對易于超重的鋼筋混凝土板類構(gòu)件(屋面板樓板等)的調(diào)查表明其標準值相當于統(tǒng)計平均值的0.95倍由此可知對大多數(shù)截面尺寸較大的梁柱等承重構(gòu)件其標準值按設(shè)計尺寸與材料重力密度標準值計算必將更接近于重力概率分布的平均值對于某些重量變異較大的材料和構(gòu)件(如屋面的保溫材料防水材料找平層以及鋼筋混凝土薄板等)為在設(shè)計表達式中采用統(tǒng)一的永久荷載分項系數(shù)而又能使結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有規(guī)定的可靠指標其標準值應根據(jù)對結(jié)構(gòu)的不利狀態(tài)通過結(jié)構(gòu)可靠度分析取重力概率分布的某一分位值確定例如0.95或0.05分位值計算分析表明按第7章給出的設(shè)計表達式設(shè)計對承受自重為主的屋蓋結(jié)構(gòu)由保溫防水及找平層等產(chǎn)生的恒荷載宜取高分位值的標準值具體數(shù)值應符合荷載規(guī)范的規(guī)定根據(jù)統(tǒng)計資料新修訂的荷載規(guī)范規(guī)定的樓面活荷載標準值(2.0kN/m2)對于辦公樓樓面活荷載相當于設(shè)計基準期最大荷載平均值加3.16倍標準差對于住宅樓面活荷載相當于設(shè)計基準期最大荷載平均值加2.38倍標準差第13頁共13頁根據(jù)統(tǒng)計資料荷載規(guī)范規(guī)定的風荷載標準值接近于設(shè)計基準期最大風荷載的平均值某些部門和地區(qū)曾反映對于風荷載較敏感的高聳結(jié)構(gòu)規(guī)范規(guī)定的風荷載標準值偏低有些輸電塔還發(fā)生過風災事故新修訂的建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范已將風雪荷載標準值由原來規(guī)定的三十年一遇值提高到五十年一遇值4.0.7荷載組合值是對可變荷載而言的主要用于承載能力極限狀態(tài)的基本組合中也用于正常使用極限狀態(tài)的標準組合中組合值是考慮施加在結(jié)構(gòu)上的各可變荷載不可能同時達到各自的最大值因此其取值不僅與荷載本身有關(guān)而且與荷載效應組合所采用的概率模型有關(guān)荷載組合值系數(shù)S可根據(jù)荷載在組合后產(chǎn)生的總Gk作用效應值在設(shè)計基準期內(nèi)的超越概率與考慮單一作用時相應概率趨于一致的原則確定其實質(zhì)是要求結(jié)構(gòu)在單一可變荷載作用下的可靠度與在兩個及以上可變荷載作用下的可靠度保持一致4.0.8荷載頻遇值也是對可變荷載而言的主要用于正常使用極限狀態(tài)的頻遇組合中根據(jù)國際標準ISO2394:1998頻遇值是設(shè)計基準期內(nèi)荷載達到和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準期的比值小于0.1的荷載代表值4.0.9荷載準永久值也是對可變荷載而言的主要用于正常使用極限狀態(tài)的準永久組合和頻遇組合中準永久值反映了可變荷載的一種狀態(tài)其取值系按可變荷載出現(xiàn)的頻繁程度和持續(xù)時間長短確定國際標準ISO2394:1998中建議準永久值根據(jù)在設(shè)計基準期內(nèi)荷載達到和超過該值的總持續(xù)時間與設(shè)計基準期的比值為0.5確定對住宅辦公樓樓面活荷載及風雪荷載等這相當于取其任意時點荷載概率分布的0.5分位值準永久值的具體取值將由建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范作出規(guī)定在結(jié)構(gòu)設(shè)計時準永久值主要用于考慮荷載長期效應的影響.0.10目前由于對許多偶然作用尚缺乏研究缺少必要的實際觀測資料因此4偶然作用的代表值及有關(guān)參數(shù)常常只能根據(jù)工程經(jīng)驗建筑物類型等情況經(jīng)綜合分析判斷確定對有觀測資料的偶然作用則應建立符合其特性的概率模型給出有明確概率意義的代表值第14頁共14頁5材料和巖土的性能及幾何參數(shù)5.0.1材料性能實際上是隨時間變化的有些材料性能例如木材混凝土的強度等這種變化相當明顯但為了簡化起見各種材料性能仍作為與時間無關(guān)的隨機變量來考慮而性能隨時間的變化一般通過引進換算系數(shù)來估計5.0.2用材料的標準試件試驗所得的材料性能fspe一般說來不等同于結(jié)構(gòu)中實際的材料性能fstr有時兩者可能有較大的差別例如材料試件的加荷速度遠超過實際結(jié)構(gòu)的受荷速度致使試件的材料強度較實際結(jié)構(gòu)中偏高試件的尺寸遠小于結(jié)構(gòu)的尺寸致使試件的材料強度受到尺寸效應的影響而與結(jié)構(gòu)中不同有些材料如混凝土其標準試件的成型與養(yǎng)護與實際結(jié)構(gòu)并不完全相同有時甚至相差很大以致兩者的材料性能有所差別所有這些因素一般習慣于采用換算系數(shù)或函數(shù)K0來考慮從而結(jié)構(gòu)中實際的材料性能與標準試件材料性能的關(guān)系可用下式表示:f=Kfstr0spe由于結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)具有變異性因此換算系數(shù)或函數(shù)K0也是隨機變量5.0.3材料強度標準值一般取概率分布的低分位值國際上一般取0.05分位值本標準也采用這個分位值確定材料強度標準值此時當材料強度按正態(tài)分布時標準值為f=μ?1.645σkff當按對數(shù)正態(tài)分布時標準值近似為f=μδ)kff式中及f分別為材料強度的平均值標準差及變異系數(shù)ff當材料強度增加對結(jié)構(gòu)性能不利時必要時可取高分位值.0.4巖土性能參數(shù)的標準值當有可能采用可靠性估值時可根據(jù)區(qū)間估計理論確5tα定單側(cè)置信界限值由式f=μ1±δ求得式中t為學生氏函數(shù)按置信度kffn1-和樣本容量n確定.0.5結(jié)構(gòu)的某些幾何參數(shù)例如梁跨和柱高其變異性一般對結(jié)構(gòu)抗力的影響很5小設(shè)計時可按確定量考慮第15頁共15頁6結(jié)構(gòu)分析6.0.1結(jié)構(gòu)的作用效應是指在作用影響下的結(jié)構(gòu)反應通常包括截面內(nèi)力(如軸力剪力彎矩扭矩)以及變形和裂縫設(shè)計時將前者與計算的結(jié)構(gòu)抗力相比較將后者與規(guī)定的限值相比較可驗證結(jié)構(gòu)是否可靠6.0.3一維的結(jié)構(gòu)計算模型適用于結(jié)構(gòu)的某一維(長度)比其他兩維大得多的情況如梁柱拱二維的結(jié)構(gòu)計算模型適用于結(jié)構(gòu)的某一維(厚度)比其他兩維小得多的情況如雙向板深梁殼體三維的結(jié)構(gòu)計算模型適用于結(jié)構(gòu)中沒有一維顯著大于或小于其他兩維的情況6.0.7作用效應及結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力計算模式的不精確性是指計算結(jié)果與實際情況不相吻合的程度其中包括確定作用效應時采用的計算簡圖和分析方法的誤差截面抗力的計算公式的誤差以及關(guān)于作用材料性能幾何參數(shù)統(tǒng)計分析中的誤差等這類誤差不是定值而是隨機變量因此在極限狀態(tài)方程中應引進附加的基本變量予以考慮它的概率分布函數(shù)和統(tǒng)計參數(shù)理論上應根據(jù)作用效應和結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的實際值與按規(guī)范公式的計算值的比值運用統(tǒng)計分析方法來確定在具體實踐時作用效應和結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的實際值可以采用精確計算值或試驗實測值因為進行精確計算往往有困難所以通常是根據(jù)試驗結(jié)果輔以工程經(jīng)驗判斷對這種誤差的統(tǒng)計規(guī)律做出估計第16頁共16頁7極限狀態(tài)設(shè)計表達式7.0.1為了使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)構(gòu)件在不同情況下具有比較一致的可靠度本標準采用了多個分項系數(shù)的極限狀態(tài)設(shè)計表達式本標準將荷載分項系數(shù)按永久荷載與可變荷載分為兩大類以便按荷載性質(zhì)區(qū)別對待這與目前許多國家規(guī)范所采用的設(shè)計表達式基本相同考慮到各類材料結(jié)構(gòu)的通用性通過對各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度分析本標準對常用荷載分項系數(shù)給出了統(tǒng)一的規(guī)定結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力分項系數(shù)應按不同結(jié)構(gòu)構(gòu)件的特點分別確定亦可轉(zhuǎn)換為按不同的材料采用不同的材料性能分項系數(shù)本標準對此未提出統(tǒng)一要求在各類材料的結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范中應按在各種情況下具有較佳一致性的原則并適當考慮工程經(jīng)驗具體規(guī)定7.0.2原標準中規(guī)定的荷載分項系數(shù)系按下列原則經(jīng)優(yōu)選確定的:在各種荷載標準值已給定的前提下要選取一組分項系數(shù)使按極限狀態(tài)設(shè)計表達式設(shè)計的各種結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有的可靠指標與規(guī)定的可靠指標之間在總體上誤差最小在定值過程中對鋼薄鋼鋼筋混凝土磚石和木結(jié)構(gòu)選擇了14種有代表性的構(gòu)件若干種常遇的荷載效應比值(可變荷載效應與永久荷載效應之比)以及三種荷載效應組合情況(恒荷載與住宅樓面活荷載恒荷載與辦公樓樓面活荷載恒荷載與風荷載)進行分析最后確定在一般情況下采用G=1.2Q=1.4本標準繼續(xù)采用為保證以永久荷載為主結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標符合規(guī)定值本次修訂增加了式(7.0.2-2)與式(7.0.2-1)同時使用該設(shè)計表達式對以永久荷載為主的結(jié)構(gòu)起控制作用一般情況下一個建筑總有兩種及兩種以上荷載同時作用每個荷載的大小都是一個隨機變量而且是隨時間而變化的不應也不可能同時都以最大值出現(xiàn)在同一結(jié)構(gòu)物上將荷載模型化為等時段矩形波函數(shù)按荷載組合理論依據(jù)可靠指標一致性原則可根據(jù)荷載統(tǒng)計參數(shù)與荷載樣本函數(shù)求得組合值系數(shù)原建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計統(tǒng)一標準(GBJ6884)僅給出當風荷載與其他可變荷載組合時組合值系數(shù)可均采用0.6這一規(guī)定避而不談其他情況其原因是荷載規(guī)范一直沿用遇風組合原則當時規(guī)范編制者認為這種情況最有把握這樣規(guī)定的結(jié)果可能產(chǎn)生其他情況不應考慮組合值系數(shù)的誤解新修訂的荷載規(guī)范認為遇風組合原則過于保守因第17頁共17頁此取消遇風組合規(guī)定采用兩種及兩種以上可變荷載均應考慮組合值系數(shù)的規(guī)定考慮到采用式(7.0.2-1)對排架和框架結(jié)構(gòu)可能增加一定的計算工作量為了應用簡便起見本標準允許對一般排架框架結(jié)構(gòu)采用簡化的設(shè)計表達式(7.0.2-3)并與式(7.0.2-2)同時使用當結(jié)構(gòu)承受兩種或兩種以上可變荷載且其中有一種量值較大時則有可能僅考慮較大的一種可變荷載更為不利荷載效應與荷載為線性關(guān)系是指兩者之比為常量的情況偶然組合是指一種偶然作用與其他可變荷載相組合偶然作用發(fā)生的概率很小持續(xù)的時間較短但對結(jié)構(gòu)卻可造成相當大的損害鑒于這種特性從安全與經(jīng)濟兩方面考慮當按偶然組合驗算結(jié)構(gòu)的承載能力時所采用的可靠指標值允許比基本組合有所降低國際結(jié)構(gòu)安全度聯(lián)合委員會(JCSS)編制的對各類結(jié)構(gòu)和各種材料的共同統(tǒng)一規(guī)則附錄一中也反映了這個原則其偶然狀態(tài)下可靠指標的計算公式如下:pβ=1fp0式中pf正常情況下結(jié)構(gòu)構(gòu)件失效概率的運算值p0在結(jié)構(gòu)的設(shè)計基準期內(nèi)偶然作用出現(xiàn)一次的概率-1()標準正態(tài)分布函數(shù)的反函數(shù)應該指出當pfp0/2時為負值故應用上述公式時尚需規(guī)定其他條件由于不同的偶然作用如撞擊和爆炸其性質(zhì)差別較大目前尚難給出統(tǒng)一的設(shè)計表達式故本標準只提出了建立偶然組合設(shè)計表達式的一般原則對于偶然組合一般是:(1)只考慮一種偶然作用與其他荷載相組合(2)偶然作用不乘以荷載分項系數(shù)(3)可變荷載可根據(jù)與偶然作用同時出現(xiàn)的可能性采用適當?shù)拇碇等鐪视谰弥档?4)荷載與抗力分項系數(shù)值可根據(jù)結(jié)構(gòu)可靠度分析或工程經(jīng)驗確定7.0.3結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0在原標準中是考慮結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴重性而引入的系數(shù)對于安全等級為一級和三級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別取1.1和0.9可靠度分析表明采用這些系數(shù)后結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標值較安全等級為二級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別增減0.5左右與表3.0.11的規(guī)定基本一致本次修訂中除保留原來的意義外對設(shè)計使用年限為100年及以上和5年的結(jié)構(gòu)構(gòu)件也通過結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0對作用效應進行調(diào)整考慮第18頁共18頁不同投資主體對建筑結(jié)構(gòu)可靠度的要求可能不同故允許結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)0分別取不應小于1.11.0和0.97.0.4對永久荷載系數(shù)和可變荷載系數(shù)的取值分別根據(jù)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能GQ力有利和不利兩種情況做出了具體規(guī)定在某些情況下永久荷載效應與可變荷載效應符號相反而前者對結(jié)構(gòu)承載能力起有利作用此時若永久荷載分項系數(shù)仍取同號效應時相同的值則結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度將嚴重不足為了保證結(jié)構(gòu)構(gòu)件具有必要的可靠度并考慮到經(jīng)濟指標不致波動過大和應用方便本標準規(guī)定當永久荷載效應對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載能力有利時不應大于1.0G7.0.57.0.6對于正常使用極限狀態(tài)本標準規(guī)定按荷載的持久性采用三種組合:標準組合頻遇組合和準永久組合由于目前對正常使用極限狀態(tài)的各種限值及結(jié)構(gòu)可靠度分析方法研究得不充分因此結(jié)構(gòu)設(shè)計仍需以過去的經(jīng)驗為基礎(chǔ)進行頻遇組合和準永久組合在設(shè)計時如何應用應由各類材料結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范根據(jù)各自的特點具體規(guī)定第19頁共19頁8質(zhì)量控制要求8.0.1材料和構(gòu)件的質(zhì)量可采用一個或多個質(zhì)量特征來表達例如材料的試件強度和其他物理力學性能以及構(gòu)件的尺寸誤差等為了保證結(jié)構(gòu)具有預期的可靠度必須對結(jié)構(gòu)設(shè)計原材料生產(chǎn)以及結(jié)構(gòu)施工提出統(tǒng)一配套的質(zhì)量水平要求材料與構(gòu)件的質(zhì)量水平可按各類材料結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標近似地確定并以有關(guān)的統(tǒng)計參數(shù)來表達當荷載的統(tǒng)計參數(shù)已知后材料與構(gòu)件的質(zhì)量水平原則上可采用下列質(zhì)量方程來描述:q(μ,δ,β,f)=0ffk式中和f為材料和構(gòu)件的某個質(zhì)量特征f的平均值和變異系數(shù)為規(guī)范規(guī)定f的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標應當指出當按上述質(zhì)量方程確定材料和構(gòu)件的合格質(zhì)量水平時需以安全等級為二級的典型結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標為基礎(chǔ)進行分析材料和構(gòu)件的質(zhì)量水平要求不應隨安全等級而變化以便于生產(chǎn)管理8.0.2材料的等級一般以材料強度標準值劃分同一等級的材