《建筑構造可靠度設計統(tǒng)一原則》

(GB50068-)學習要點及理解

一、前言中關于修訂內容闡明(相對原《建筑構造統(tǒng)一原貝I》

(GBJ68-84))

1、原則合用范疇：鑒于《建筑地基基本設計規(guī)范》、《建筑抗

震設計規(guī)范》在構造可靠度設計辦法上有一定特殊性，從原原則

規(guī)定“應遵守”本原則，改為“宜遵守”本原則；

[1.0.3條]

2、依照《工程構造可靠度設計統(tǒng)一原則》(GB50153-92)規(guī)

定，增長了關于設計工作狀況規(guī)定，并明確了設計狀況與極限狀

態(tài)關系；

[303條、3.0.4條]

3、借鑒最新國際原則JSO2394：1998《構造可靠度總原則》,

給出了不同類型建筑構造設計使用年限；

[1.0.5條]

4、在承載能力極限狀態(tài)設計表達式中，對于荷載效應基本組

合，增長了永久荷載效應為主時起控制作用組合式；

[7.0.2條(7.022)式]

5、對樓面活荷載、風荷載、雪荷載原則值取值原則和構造構

件可靠指標以及構造重要性系數等作了調節(jié)；

[4.0.6條、3.0.11條、7.0.3條]

6、初次對構造構件正常使用可靠度做出了規(guī)定，這將增進房

屋使用性能改進和可靠度設計辦法發(fā)展;

［3.0.12

7、取消了原原則附件。

［原原則有五個附件：附件一荷載記錄特性、代表值及其效應

組合；附件二構造抗力記錄特性；附件三構造可靠度計算辦法；

附件四極限狀態(tài)設計表達式及其分項系數擬定；附件五構造材料

質量規(guī)定及質量控制。此五個附件對對的理解本原則仍具備重要

作用，有精力專業(yè)技術骨干，特別是技術把關人應當一讀。］

二、原則主線

可靠度設計原則（建筑構造在規(guī)定設計使用年限內應具備足

夠可靠度）一^用以概率理論為基本極限狀態(tài)設計辦法（影

響建筑構造可靠性各種因素都是隨機因素，只能用概率來度量。

以極限狀態(tài)為目的設計辦法為公認合理設計辦法）

一^變通為多系數表達式（這是為廣大設計人員所熟悉和樂

于接受形式。使概率極限狀態(tài)設計辦法具備實用性。）

三、條文理解

1、總則

1.0.3（原文略）

［明確規(guī)定《建筑構造荷載規(guī)范》、《鋼構造設計規(guī)范》、《薄壁

型鋼構造設計規(guī)范》、《混凝土構造設計規(guī)范》、《砌體設計規(guī)范》、

《木構造設計規(guī)范》等六本規(guī)范應遵守本原則規(guī)定。但對《地基

基本設計規(guī)范》和《建筑抗震設計規(guī)范》改用“宜遵守本原則規(guī)

定原則:這是由地基基本和建筑抗震設計土性指標與地震反映等

方面特殊性所決定。例如：地基基本和抗震設計建筑構造在安全

級別上均無法接受本原則規(guī)定安全級別。地基基本采用了設計級

別提法，并重要從場地地基對建筑構造影響限度及建筑構造對場

地和地基特別規(guī)定兩個方面將地基基本分為甲級、乙級、丙級三

個級別，而不是僅僅依照建筑構造破壞后果嚴重限度區(qū)別安全級

別，同步取消了對不同級別乘不同重要性系數作法?？拐鹨?guī)范則

依照自身特殊性，從使用功能重要性出發(fā)將建筑分為甲、乙、丙、

丁四個類別，并對各類別抗震計算和抗震辦法作了相應規(guī)定，也

未采用對不同級別乘不同重要性系數辦法。此外，地基基本規(guī)定

對地基承載力采用特性值而不是原則值，對按地基承載力擬定基

本底面積、埋深及按單樁承載力擬定樁數時采用原則組合而不是

基本組合等等，都是依照其自身特殊性而擬定G固然，地基基本

設計規(guī)范和抗震設計規(guī)范在總體上還是執(zhí)行了本原則原則。］

1.0.4本原則所采月設計基如期為50年。

［本條為《建筑構造荷載規(guī)范》擬定為強條而被錄入強條。設

計基如期是為擬定可變作用及與時間關于材料性能取值而選用時

間參數。它不同于建筑構造設計使用年限。如設計需要采用其他

設計基如期，則必要另行擬定在設計基如期內最大荷載概率分布

及相應記錄參數。］

1.0.5（原文、表略）

［國內原則初次提出。借鑒最新版國際原則ISO2394：1998《構

造可靠度總原則》中合理使用年限概念和分類。概念：建筑構造

在正常設計、正常施工、正常使用和維護條件下應能達到滿足予

定功能使用年限。在設計使用年限內只需正常維護而不需進行大

修就能完畢予定功能。設計使用年限是房屋建筑地基基本和主體

構造工程“合理使月年限”或“安全使用年限”同函義表述。］

1.0.6構造在規(guī)定設計使用年限內應具備足夠可靠度。構造可靠

度可采用以概率理論為基本極限狀態(tài)設計辦法分析擬定。

［確立可靠度設計原則，規(guī)定采用概率極限狀態(tài)設計辦法。本

條規(guī)定為本原則主線。注意“規(guī)定使用年限”這一條件，由于本

原則所說可靠度或失效概率，是對建筑構造設計使用年限而言。

當建筑構造使用年限超過使用年限后，構造失效概率也許較設計

予期值增大，但不意味著喪失使用功能。此外，尚應注意本原則

規(guī)定構造可靠度是正常設計、正常施工、正常使用和維護為前提,

不考慮人為過錯。人為過錯應通過其他辦法予以避免。］

1.0.7（原文略）

［此四條功能規(guī)定即所謂“予定功能”。1、4兩項是構造安全

性規(guī)定，第2項為構造合用性規(guī)定，第3項是耐久性規(guī)定。建筑

構造安全性、合用性和耐久性規(guī)定三者構成了構造可靠性規(guī)定。

這里所說偶爾事件下必須整體穩(wěn)定性，是指在偶爾事件發(fā)生時和

發(fā)生后，建筑構造僅產生局部損壞而不致發(fā)生持續(xù)崩塌。］

1.0.8（原文、原表略）

［納入強條。本條最大問題是未提出詳細分級原則。原原則條

文闡明中提出影劇院、體育館和高層建筑宜按重要房屋對待，有

一點偏嚴，由于把高層建筑統(tǒng)統(tǒng)納入一級安全級別，似乎不太妥

當。此外，表108條注1存在必要性不大，由于超過一級建筑構

造實在太少，加之本原則將重要性系數由本來等于改為不不大于

等于，因而完全可以通過更大重要性系數予以解決。］

1.0.10（原文略）

［設計質量、材料性能、施工質量、使用及維護質量，都是影

響構造可靠性重要因素，必要控制在滿足可靠度規(guī)定水準上。關

于規(guī)定詳第8節(jié)。］

1.0.11當缺少記錄資料時，構造設計應依照可靠工程經驗或必要

實驗研究進行。

［新增條款：系對創(chuàng)新設計基本規(guī)定，也是對技術進步一種支

持。］

2、術語、符號

2.1.3失效概率

構造不能完畢予定功能概率。

［可靠度+失效概率=Ps+P尸1］

2.1.4（原文略）

外，其反函數為B=Ri（Pf）,因此稱B

為可靠指標，正是由于B與失效概率存在這種擬定函數關系，由

于求算B較直接求算Pf容易，從而使可靠度計算變成對B計算。］

2.1.10功能函數

［Z=R-S,Z>0時構造安全或滿足功能規(guī)定，Z=0時為極限狀

態(tài)，ZV0時構造不安全或不滿足功能規(guī)定。如下圖所示。］

構造所處狀態(tài)圖

2.1.11概率分布

隨機變量取值記錄規(guī)律，普通采用概率密度函數或概率分布

函數表達。

1、正態(tài)分布

隨機變量正態(tài)分布是概率理論中最基本分布型式，其他各種

非正態(tài)分布往往進行當量正態(tài)化解決后進入計算。因而有必要對

0X

正態(tài)分布建立全面結識，如圖所示。

正態(tài)分布曲線

正態(tài)分布特點如下：

1）圖形是鐘形，其最大值點橫坐標為口，曲線對稱于直線

X=u,u為止態(tài)分布均值；

2）在直線X=u兩邊，曲線分別由凸形曲線和凹形曲線兩段

構成，其交界點稱為曲線拐點，拐點到直線X=u距離，用希臘字

母。表達，。稱為正態(tài)分布原則差；

3）曲線可由一對參數口和。唯一擬定。。越大，曲線越平緩,

拐點距直線X=u距離越長，反之，曲線則越陡峭，拐點距直線

X=M距離短。

2、概率密度函數

標準變換

2

1（X—U）1-t-

f(x)二--------2。2變量置換t二三2e2

o2IT⑴2n

3、概率分布函數

F(x)-/f(x)dx(—8WxW+8)

J—oo

2.1.12記錄參數

在概率分布中用來表達隨機變量取值平均水平和分散限度特

性數字，如平均值、原則差、變異系數等。

1、平均值U：

Ex,

-Xr+A+X”i=l

nn

2、原則差:

1

Z（Xj）2gx?-n.ju

Zx：一〃5

s=13------（用于子樣較少沖

\n-\

3、變異系數6：6=。/u

2.1.13分位值

與隨機變量分布函數某一概率相應值。

［對照概率分布函數圖理解，分位值另一種表達形式：f"U+n

o,當n=-1.645時，即為0.05分位值。

2.1.16作用原則值

作用基本代表值，為設計基如期內最大作用概率分布某一分

位值。

［永久荷載原則值相稱于設計基如期內最大荷載概率分布0.5

分位值，即正態(tài)分布平均值，對易超重板類構件調查表白，其原

則值相稱于記錄平均值0.95倍。由此可知，對大多數截面尺寸梁、

柱等構件，其原則值按設計尺寸與材料重力密度原則值計算，必

將更接近于重力概率分布平均值。應注意對于某些重量變異較大

材料和構件（如屋面保溫材料、防水材料、找平層以及鋼筋碎薄

板等），為在設計表達式中采用統(tǒng)一永久荷載分項系數而又能使構

造構件具備規(guī)定可靠指標，其原則值應依照對構造不利或有利狀

態(tài)，通過構造可靠度分析，取重力概率分布某一分位值擬定，如

取0.95或0.05分位值。

樓面活荷載原則值取設計基如期最大荷載平均值u加原則差

某個倍數值。如新荷載規(guī)范規(guī)定辦公樓和住宅樓面活荷載取

2.0KN/m2,對于辦公樓相稱于設計基如期最大荷載平均值加3.16

倍原則差，對于住宅相稱于設計基如期最大荷載平均值加2.38倍

原則差。

風荷載和雪荷載取接近設計基如期最大風、雪荷載平均值，

即取“50年一遇"值。］

2.1.17組合值

對可變作用，使組合后作用效應在設計基如期內超越概率趨

于一致作用值；或組合后使構造具備統(tǒng)一規(guī)定可靠指標作用值。

［荷載組合值是對兩個及兩個以上可變荷載而言。因素是考慮

施加在構造上各可變荷載不也許同步達到各自最大值。其實質是

規(guī)定構造在單一可變荷載下構造或構件可靠度與在兩個及兩個以

上可變荷載作用下可靠度保持一致。采用辦法是對各可變荷載乘

以組合值系數，這些組合值系數，是根據上述可靠指標一致性原

則，按照荷載組合理論分析計算擬定。

原荷載規(guī)范采用了“遇風組合”原則，是偏保守，新荷載規(guī)

范予以放棄，改用兩種及兩種以上可變荷載均應考慮組合值系數

規(guī)定。］

2.1.18頻遇值

對可變作用，在設計基如期內被超越總時間僅為設計基如期

一小某些作用值；或在設計基如期內其超越頻率為某一給定頻率

作用值。

2.1.19準永久值

對可變作用，在設計基如期內被超越總時間為設計基準一半

作用值。

如圖所示：

制律信“三。

（超越概率W10%）

準永久值：之2/T<0.5（超越概率50%）

z=i

頻遇值為本次修訂所增長，頻遇組合在普通建筑構造設計中

尚未用到。據說在港口工程中已用上，國際上有。

準永久值取持續(xù)時間比值0.5,對住宅、辦公樓樓面活荷載及

風、雪荷載等，相稱于取其任意時點荷載概率分布0.5分位值。詳

細取值由荷載規(guī)范作出規(guī)定。準永久值用作正常使用極限狀態(tài)按

準永久值和頻遇組合設計采用可變荷載代表值。

2.1.20作用設計值

3、極限狀態(tài)設計原則

3.0.1對于構造各種極限狀態(tài)，均應規(guī)定明確標志及限值。

［極限狀態(tài)不能模糊描述，應能明白無誤界定和區(qū)別。簡支鋼

筋混凝土梁受彎承載能力極限狀態(tài)是以鋼筋開始屈服為標志，而

其正常使用極限狀態(tài)則明確規(guī)定了各種狀況下容許撓度值和裂縫

寬度值。］

3.0.2極限狀態(tài)可分為下列兩類：

（原文略）

［本條內容對的理解并熟記。］

承載力極限狀態(tài)涉及兩種形態(tài)：1、構造或構造構件達到最大

承載能力；2、不適于繼續(xù)承載變形（如撓度超過1/50跨度時）。

注意構造最大承載力和構件最大承載力區(qū)別。

注意屬于正常使用狀態(tài)“影響正常使用振動”這一狀態(tài)。過

去多用于工業(yè)廠房防振設計。新混凝土高規(guī)參照高層鋼構造規(guī)程

JGJ99-98,初次對高度超過150m高層混凝土建筑構造提出了風荷

載作用下構造頂點最大加速度限值，以滿足舒服度規(guī)定。］

3.0.3建筑構造設計應區(qū)別三種設計狀況（原文略）

［為新增條文。與《工程構造可靠度設計統(tǒng)一原則》

（GB50153-92）統(tǒng)一。

這里所說“環(huán)境”是廣義，與混凝土規(guī)范中環(huán)境類別有所不

同。三種狀況是以持續(xù)時間、浮現概率和不同影響而區(qū)別。此三

種狀況并不完全與永久作用、可變作用、偶爾作用相相應。］

3.0.4（原文略）

［規(guī)定了三種設計狀況與極限狀態(tài)關系：

1、持久狀況一一承載能力極限狀態(tài)設計；正常使用極限狀態(tài)

設計：

2、短暫狀況一一承載能力極限狀態(tài)設計；可依照需要進行極

限狀態(tài)設計；

3、偶爾狀況一一承載能力極限狀態(tài)。

注意3.0.3及3.0.4條對設計人員并無詳細意義，有此概念即

可。永久作用、可變作用和偶爾作用關于計算規(guī)定對設計人員則

是重要，這些計算規(guī)定（含對施工階段驗算）已體現了上述兩條

規(guī)定。］

3.0.5最不利組合原則（原文略）

［建筑構造設計重要原則：對所考慮極限狀態(tài)，應采用相應構

造作用效應最不利組合。簡稱最不利組合原則。

1、承載力極限狀態(tài)一一基本組合；偶爾組合（必要時）。

2、正常使用極限狀態(tài)一一原則組合；頻遇組合；準永久組合。

參照702和7.0.5條。］

3.0.6偶爾狀況設計原則。（原文略）

［兩條重要原則（選取取用）：

1、按作用效應偶爾組合進行設計或采用防護辦法，使重要承

重構造不致喪失承載力。這里有兩層意思，一是保證承重構造不

喪失承載力有加強構造或采用防護辦法兩條途徑，可依照其也許

性和合理性擇優(yōu)選用；二是容許非重要承重構造在一定范疇內喪

失承載力。

2、容許重要承重構造局部破壞，但其剩余某些具備在一段時

間內不發(fā)生持續(xù)崩塌可靠度g這一條不是針對9.11這樣事件，但

對普通性撞擊、爆炸、火災是故意義。當前尚未提出可供實用設

計辦法，只是提出某些可供參照使用辦法，如橫捆、豎捆等。］

3.0.9（原文略）

［本條為本原則核心內容之一，也是普通設計人員最難理解難

點所在。

本條講是可靠度設計辦法，而可靠度設計是基于概率理論。

普通設計人員對此難以進一步理解，事實上也不需要進一步理解,

由于實際設計并不是按概率理論辦法進行。但對普通設計人員提

出概念性理解規(guī)定是必要。規(guī)定掌握如下內容:

1、明確構造構件可靠度與失效概率關系：Ps=l-Pf,Ps+P尸1。

2、可靠度采用可靠指標B度量。失效概率與B關系式如下:

構造構件失效概率與可靠指標關系

3、當僅有作用效應和構造抗力兩個基本變量且均按正態(tài)分布

時，構造構件可靠指標可按下列公式計算：

n_NR-4s

式中8——構造構件可靠指標；

Us、Os——構造構件作用效應平均值和原則差；

口R、。R——構造構件抗力平均值和原則差。

一旦求得B,即可通過積分或查表求得失效概率Pf。其相應

關系如下表所示。

8與Pf相應關系

6PfPf

1.01.59X1013.01.35X10-3

1.56.68XW23.52.33XIO-4

2.02.28X10-24.03.17X10-5

2.56.21X10-34.53.40X10-6s

［舉例］軸心受壓短柱，截面bXh=300X500mm2,配備8①

20縱向鋼筋As=25.13mm2o設荷載為正態(tài)分布，軸力N平均值

UN=1800KN,變異系數6N=0.12。鋼筋抗壓屈服強度fj為止態(tài)

2

分布，其平均值Ufy=374N/mm,變異系數6fy=0.08o混凝土軸

心抗壓強度fc也是正態(tài)分布，平均值Ufc=24.68N/mm2,變異系數

8fc=0.19,不考慮構造尺寸變異，求此構件可靠指標8。

［解］①求荷載效應s記錄參數

uS=UN=1800KN

。s=。N=。N?UN=0.12x1800=216KN

②求結抗力R記錄參數

R=Rc+Rs=fc?A+fy?As

混凝土抗力Rc記錄參數：

URC=A?Ufc=300x500x24.68=3702KN

口

ORC=5fc.RC=0.19x3702=703.4KN

鋼筋抗力Rs記錄參數：

□Rs二As?Ufy=2513x374=939.9KN

°Rs=§fy?URS=0.08X939.9=75.2KN

構造抗力R記錄參數：

UR=URc+PRS=3702+939.9=4641.9KN

22

OR=Jb/+外$2=V703.4-f-75.2=707.4左N③

求可靠指標

4641,9-1800_?g/,

2

石/+,2^707.4+2162?

4、當基本變量不按正態(tài)分布時，構造構件可靠指標應以構造

構件作用效應和抗力當量正態(tài)分布平均值和原則差代入計算即

可。此時須求解驗算點坐標值，而此坐標值求解過程是較為復雜,

加之求得各變量記錄參數不易，使得直接運用可靠度普通辦法求

解可靠度難以具備實用性。］

3.0.10（原文略）

［可取消此條或改寫。這是前原則條文，當時采用校準法是轉

變需要，校準基準是前原則此前設計狀況。當前已不必再提此規(guī)

定。但應闡明本原則沿用了原原則及其合理性。］

3.0.11（原文、原表略）（參閱本文條文闡明）

［注意如下幾點：

1、本條內容與原原則形式上似乎相似，但事實上卻有一種重

要修改，就是取消了原原則注中關于“可對8值作不超過土0.25

幅度調節(jié)”規(guī)定。這事實上提高了構造安全度。由此引出了一系

列變化，如增長了永久荷載效應為主時組合（L35分項系數）；提

高了住宅樓面活載；調節(jié)了風雪荷載原則值等等。

2、由于當前記錄資料不夠完備以及構造可靠度分析中引入了

近似假定，因而所得失效概率P「及相應B并非實際值。這些值是

一種與構造構件實際失效概率有一定聯系運算值，重要用于對各

類構造構件可靠度相對度量。

3、表3.0.11中規(guī)定B值是對構造構件而言。對于其她某些如

連接等，設計時采用B值，應由各類材料構造設計規(guī)范另作規(guī)定。

4、對的理解延性破壞和脆性破壞。軸心受壓和剪切破壞為脆

性破壞。彎曲、偏壓、拉伸為延性破壞。］

3.0.12構造構件正常使用極限狀態(tài)可靠指標，依照其可逆限度取

。?1.5。

［本條為新增條文。原原則在條文闡明中曾建議正常使用極限

狀態(tài)B取1.0?2.00現原則依照ISO2394：1998建議，結合國內研

究成果，作出了依照可逆限度取0?1.5規(guī)定。對可逆正常使用狀態(tài)

取0,對不可逆正常使用狀態(tài)取1.5。

可逆是指荷載浮現，狀態(tài)浮現，荷載移去，則狀態(tài)拜別；不

可逆是指荷載浮現，狀態(tài)浮現，荷載移去，狀態(tài)保存。如砌體開

裂為不可逆；而梁在荷載移去后撓度恢復為可逆。］

7極限狀態(tài)表達式

7.0.1（原文略）

［本條確立了可靠度設計多系數表達式，從而使概率極限狀態(tài)

設計辦法具備實用性。規(guī)定了作用分項系數、抗力分項系數及構

造重要性系數擬定原則

對此，設計人員應建立如下重要概念：

1、各分項系數取值是經優(yōu)選擬定，優(yōu)選原則是使各種構造構

件在按極限狀態(tài)設計表達式（即多系數表達式）設計后所具備可

靠指標，與規(guī)定可靠指標之間在總體上誤差最小。

2、系數丫G、YQ、YR（丫f）不但與給定可靠指標關于，

并且與構造極限狀態(tài)方程中所包括所有基本變量記錄參數關于。

它們是互有關聯而不是各自獨立，其中一種系數變化也許會導致

其他系數變化。這些系數并不是僅僅與相乘（或相除）荷載效應

或抗力關于。

3、構造抗力分項系數應按不同構造構件特點分別擬定，亦可

轉換為按不同材料性能分項系數。碎規(guī)范、砌體等規(guī)范均采用了

后者（碎材料分項系數為14普通鋼筋為1.1；予應力鋼絲、鋼

較線等為1.2；砌體為1.6o）］

7.0.2（原文略）

［對承載能力極限狀態(tài)相應基本組合和偶爾組合分別給出了表

達式和原則闡明。注意如下提示：

1、公式（7.0.2-1）形式上與原原則完全同樣，但含義上卻有

重要區(qū)別。原原則執(zhí)行“遇風組合原則”，而新原則則是無論有風

無風，只要可變荷載為兩個及以上時，均應乘可變荷載組合系數。

2、增長了表達式（702-2）,取丫G=L2,解決了持久荷載起

主導作用時采用式（7.0.2-1）也許帶來可靠度偏低問題。

3、新原則提供兩個表達式使設計人員更難以簡樸鑒定那一種

組合為最不利組合，由于每個可變荷載組合值系數并不完全同樣。

而鑒定何種組合為永久荷載起主導地位似乎更具難度。最可靠卻

又最費事辦法就是每種組合都算。也有人在分析基本上對某些較

簡樸狀