GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准.pdf
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基本变量的函数,该函数表征一种结构
随机变量取值的统计规律,一般采用概率密度函数或概率分布函数表示。
在概率分布中用来表示随机变量取值的平均水平和分散程度的数字特征,如平 均值、标准差、变异系数等。
机械标准与随机变量分布函数某一概率相应的亻
2.1.14 作用action
施加在结构上的集中力或分布力(直接作用,也称为荷载)和引起结构外加变形或 约束变形的原因(间接作用)
2.1.15作用代表值
2.1.15作用代表值representativevalueofanaction
设计中用以验证极限状态所采用的作用值。作用代表值包括标准值、组 遇值和准永久值。
2.1.16作用标准值
2.1.16作用标准值characteristicvalueofanactio
对可变作用,使组合后的作用效应在设计基准期内的超越概率与该作用 时的相应概率趋于一致的作用值;或组合后使结构具有统一规定的可靠指 目值。
可变作用,在设计基准期内被超越的总时间仅为设计基准期一小部分的作月 在设计基准期内其超越频率为某一给定频率的作用值
2.1.20作用设计值
2.1.23几何参数标准值
2.1.24几何参数设计值
quaslpermanent value
2.1.26抗力resistanc
T一结构的设计基准期; P一结构构件失效概率的运算值; β一结构构件的可靠指标; ps一结构构件的可靠度; S一结构或结构构件的作用效应; s一结构或结构构件作用效应的平均值; 0s一结构或结构构件作用效应的标准差; Gk一永久荷载的标准值; Qk一可变荷载的标准值; R一结构或结构构件的抗力; HR一结构或结构构件抗力的平均值; 0R一结构或结构构件抗力的标准差; Hf一材料性能的平均值; 0一材料性能的标准差; fk一材料性能的标准值; α一结构或结构构件的几何参数; αk一结构或结构构件几何参数的标准值; 。一荷载组合值系数; 一荷载频遇值系数; 4。一荷载准永久值系数; YF一结构上的作用分项系数; YG一永久荷载分项系数; YQ一可变荷载分项系数; YR一结构构件抗力分项系数
Y一材料性能分项系数; Yo一结构重要性系数; Sd一变形、裂缝等荷载效应的设计值; C一设计对变形、裂缝等规定的相应限值,
Yf一材料性能分项系数; Yo一结构重要性系数; Sa一变形、裂缝等荷载效应的设计值; C一设计对变形、裂缝等规定的相应限值
3.0.2极限状态可分为下列两类:
1承载能力极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力 或不适于继续承载的变形。 当结构或结构构件出现下列状态之一时,应认为超过了承载能力极限状态: 1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等); 2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏),或因过度变形而不适 于继续承载; 3)结构转变为机动体系; 4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等): 5)地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。 2正常使用极限状态。这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐 久性能的某项规定限值。 当结构或结构构件出现下列状态之一时,应认为超过了正常使用极限状态: 1)影响正常使用或外观的变形; 2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝); 3)影响正常使用的振动; 4)影响正常使用的其他特定状态。 3.0.3建筑结构设计时,应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响,区分下列
1持久状况。在结构使用过程中一定出现,其持续期很长的状况。持续期一般 与设计使用年限为同一数量级; 2短暂状况。在结构施工和使用过程中出现概率较大,而与设计使用年限相比 持续期很短的状况,如施工和维修等。 3偶然状况。在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的状况,如火灾 爆炸、撞击等。 对于不同的设计状况,可采用相应的结构体系、可靠度水准和基本变量等。 4建笠结构的三种设计源应分就进得下列极限代太设计
1对三种设计状况,均应进行承载能力极限状态设计: 2对持久状况,尚应进行正常使用极限状态设计; 3对短暂状况,可根据需要进行正常使用极限状态设计。 3.0.5建筑结构设计时,对所考虑的极限状态,应采用相应的结构作用效应的最不 利组合: 1进行承载能力极限状态设计时,应考虑作用效应的基本组合,必要时尚应考 患作用效应的偶然组合。 2进行正常使用极限状态设计时,应根据不同设计目的,分别选用下列作用效 应的组合: 1)标准组合,主要用于当一个极限状态被超越时将产生严重的永久性损害的情 况; 2)频遇组合,主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或短 暂振动等情况; 3)准永久组合,主要用在当长期效应是决定性因素时的一些情况。 3.0.6对偶然状况,建筑结构可采用下列原则之一按承载能力极限状态进行设计: 1按作用效应的偶然组合进行设计或采取防护措施,使主要承重结构不致因出 现设计规定的偶然事件而丧失承载能力; 2允许主要承重结构因出现设计规定的偶然事件而局部破坏,但其剩余部分具 有在一段时间内不发生连续倒塌的可靠度。 3.0.7结构的极限状态应采用下列极限状态方程描述:
g(x,x2 ...,x.)=0
Xi(i=1,2,,n)一基本变量,系指结构上的各种作用和材料性能、几何参数等; 进行结构可靠度分析时,也可采用作用效应和结构抗力作为综 合的基本变量;基本变量应作为随机变量考虑。 V 全下列要
g(x,x, ..., x,)≥0
仅有作用效应和结构抗力两个基本变量时,结构按极限状态设计应符合下列
式中S一结构的作用效应:
3.0.9结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。结构构件的可靠指标宜采用考虑基 本变量概率分布类型的一次二阶矩方法进行计算。 1当仅有作用效应和结构抗力两个基本变量且均按正态分布时,结构构件的可 靠指标可按下列公式计算:
式中β一结构构件的可靠指标; μs、αs一结构构件作用效应的平均值和标准差; μR、OR一结构构件抗力的平均值和标准差。 2结构构件的失效概率与可靠指标具有下列关系:
式中pf一结构构件失效概率的运算值: Φ(·)一标准正态分布函数。 3结构构件的可靠度与失效概率具有下列关系:
.0.11结构构件承载能力极限状态的可靠指标,不应小于表3.0.11的规定。
表 3.0.11 结构构件承载能力极限状态的可靠指标
3.0.12结构构件正常使用极限状态的可靠指标,根据其可逆程度
0.12结构构件正常使用极限状态的可靠指标,根据其可逆程度宜取0~1..
4.0.1结构上的各种作用,若在时间上或空间上可作为相互独立时,则每一种作用 均可按对结构单独的作用考虑;当某些作用密切相关,且经常以其最大值同时出现 时,可将这些作用按一种作用考虑。
4.0.2结构上的作用可按下列性质分
1按随时间的变异分类: 1)永久作用,在设计基准期内量值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽 略不计的作用; 2)可变作用,在设计基准期内其量值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽 略的作用; 3)偶然作用,在设计基准期内不一定出现,而一旦出现其量值很大且持续时间很 短的作用
2按随空间位置的变异分类:
1)固定作用,在结构上具有固定分布的作用; 2)自由作用,在结构上一定范围内可以任意分布的作用。 3按结构的反应特点分类: 1)静态作用,使结构产生的加速度可以忽略不计的作用; 2)动态作用,使结构产生的加速度不可忽略不计的作用
住宅、办公楼等楼面活荷载以及风、雪荷载随机过程的样本函数可模型 寸段的矩形波函数。
基础,运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定。检验的显著性水平 05。
当观测和试验数据下足时,荷载的各种统计参数可结合工程经验经分析
4.0.5结构设计时,应根据各种极限状态的设计要求采用不同的荷载代表值。永久 荷载应采用标准值作为代表值;可变荷载应采用标准值、组合值、频遇值或准永久 值作为代表值。
4.0.6结构自重的标准值可按设计尺寸与材料重力密度标准值计算。对于某些自重 变异较大的材料或结构构件(如现场制作的保温材料、混凝土薄壁构件等),自重的标 准值应根据结构的不利状态,通过结构可靠度分析,取其概率分布的某一分位值。 可变荷载标准值,应根据设计基准期内最大荷载概率分布的某一分位值确定。 注:当观测和试验数据不足时,荷载标准值可结合工程经验,经分析判断确定。 4.0.7荷载组合值是当结构承受两种或两种以上可变荷载时,承载能力极限状态按 基本组合设计和正常使用极限状态按标准组合设计采用的可变荷载代表值。 4.0.8荷载频遇值是正常使用极限状态按频遇组合设计可采用的一种可变荷载代表 值。 4.0.9荷载准永久值是正常使用极限状态按准永久组合和频遇组合设计采用的可变 荷载代表值。 4.0.10承载能力极限状态设计时采用的各种偶然作用的代表值,可根据观测和试验 数据或工程经验,经综合分析判断确定。 4.0.11进行建筑结构设计时,对可能同时出现的不同种类的作用,应考虑其效应组 合;对不可能同时出现的不同种类的作用,不应考虑其效应组合
5材料和岩土的性能及几何参数
力等物理力学性能,应根据有关的试验方法标准经试验确定。 材料性能宜采用随机变量概率模型描述。材料性能的各种统计参数和概率分布 函数,应以试验数据为基础,运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定。检验 的显著性水平可采用0.05。
构与标准试件、头际工作务 别。结构中的材科性能与标准试 件材料性能的关系,应根据相应的对比试验结果通过换算系数或函数来反映,或根 据工程经验判断确定。结构中材料性能的不定性,应由标准试件材料性能的不定性 和换算系数或函数的不定性两部分组成。 岩土性能指标和地基、桩基承载力等,应通过原位测试、室内试验等直接或间 接的方法确定,并应考虑由于钻探取样扰动、室内外试验条件与实际工程结构条件 的差别以及所采用公式的误差等因素的影响。
5.0.3材料强度的概率分布宜采用正态分布或对数正态分布。
材料强度的标准值可取其概率分布的0.05分位值确定。材料弹性模量、泊松比 等物理性能的标准值可取其概率分布的0.5分位值确定。 注:当试验数据不足时,材料性能的标准值可采用有关标准的规定值,也可结合 工程经验,经分析判断确定
0.4岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果,按有关标准的
注:当有条件时,岩土性能的标准值可按其概率分布的某个分位值确定。 5.0.5结构或结构构件的几何参数α宜采用随机变量概率模型描述。几何参数的各 种统计参数和概率分布函数,应以正常生产情况下结构或结构构件几何尺寸的测试 数据为基础,运用参数估计和概率分布的假设检验方法确定。 当测试数据不足时,几何参数的统计参数可根据有关标准中规定的公差,经分 析判断确定。
第 17页,共 17页
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6.0.1 结构分析应包括下列内容: 1 结构作用效应的分析,以确定结构或截面上的作用效应; 2结构抗力及其他性能的分析,以确定结构或截面的抗力及其他性能。 6.0.2 结构分析可采用计算、模型试验或原型试验等方法。 6.0.3 结构分析采用的基本假定和计算模型应能描述所考虑极限状态下的结构反 应。 根据结构的具体情况,可采用一维、二维、三维的计算模型进行结构分析。 6.0.4当建筑结构按承载能力极限状态设计时,根据材料和结构对作用的反应,可 采用线性、非线性或塑性理论计算。 当建筑结构按正常使用极限状态设计时,可采用线性理论计算;必要时,可采 用非线性理论计算。 6.0.5当结构承受自由作用时,应根据每一自由作用可能出现的空间位置,确定对 结构最不利的作用布置。 6.0.6环境对材料、构件和结构性能的系统影响,宜在结构分析中直接考虑,如湿 度对木材强度的影响,高温对钢结构性能的影响等。 6.0.7计算模型的不定性应在极限状态方程中采用一个或几个附加的基本变量考 患。附加基本变量的概率分布类型和统计参数,可通过按计算模型的计算结果与按 精确方法的计算结果或实际观测的结果相比较,经统计分析确定,或根据工程经验 判断确定。
6.0.1结构分析应包括下列内容:
7.0.1结构构件的极限状态设计表达式,应根据各种极限状态的设计要求,采用有 关的荷载代表值、材料性能标准值、儿何参数标准值以及各种分项系数等表达。 作用分项系数YF(包括荷载分项系数YG、o)和结构构件抗力分项系数YR(或材 料性能分项系数t),应根据结构功能函数中基本变量的统计参数和概率分布类型, 以及本标准3.0.11条规定的结构构件可靠指标,通过计算分析,并考虑工程经验确 定。 结构重要性系数Y。应按结构构件的安全等级、设计使用年限并考虑工程经验确 定,
对于承载能力极限状态,结构构件应按本标准3.0.5条的要求采用荷载效应的 合和偶然组合进行设计
7.0.2对于承载能力极限状态,结构构件应按本标准3.0.5条的要求采用
1)对于基本组合,应按下列极限状态设计表达式中最不利值确定:
Yo(yeSc, +Ye So, +EYo Pe,Sou )
式中Yo一结构重要性系数,应按本标准7.0.3条的规定采用; YG一永久荷载分项系数,应按本标准7.0.4条的规定采用; SG一永久荷载标准值的效应; Su一在基本组合中起控制作用的一个可变荷载标准值的效应; So一第i个可变荷载标准值的效应; ci一第i个可变荷载的组合值系数,其值不应大于1; R(·)一结构构件的抗力函数; YR一结构构件抗力分项系数,其值应符合各类材料结构设计规范的规定; fk一材料性能的标准值: αk一几何参数的标准值,当几何参数的变异对结构构件有明显影响时可另增减
o(YGSc, +PEYe So)
7.0.4荷载分项系数应按下列规定采用
式中Sd一变形、裂缝等荷载效应的设计值: C一设计对变形、裂缝等规定的相应限值。 7.0.6变形、裂缝等荷载效应的设计值Sa应符合下列规定:
式中 Sa一变形、裂缝等荷载效应的设计值; C一设计对变形、裂缝等规定的相应限值。 7.0.6 变形、裂缝等荷载效应的设计值S应符合 1 标准组合:Sa=SG +Sex+ZPe.Soa 一 i=2 2频遇组合:Sa=SG,+PmSex+ZPqiSo i=2 i=l 式中 PnSew一在频遇组合中起控制作用的一个可 Pq.Se一为第i个可变荷载准永久值效应。 注:S.的计算公式仅适用于荷载效应与荷载为
1 标准组合:Sa=SG +Seu+ZPerSo i=2 2频遇组合:Sa=Sc+PSek ZPqiSe + i=2 PqiSoi 一
i=1 式中 nSx一在频遇组合中起控制作用的一个可变荷载频遇值效应; PqiSe一为第i个可变荷载准永久值效应。 注:S.的计算公式仅适用于荷载效应与荷载为线性关系的情况
PqiSo一为第i个可变荷载准永久值效应。 注:S.的计算公式仅适用于荷载效应与荷载为线性关系的情况,
施工规范中,应对材料和构件的力学性能、八何参数等质量特征提出明确的要求。 材料和构件的合格质量水平,应根据各类材料结构设计规范规定的结构构件可 靠指标确定。 8.0.2材料宜根据统计资料,按不同质量水平划分等级。等级划分不宜过密。对不 同等级的材料,设计时应采用不同的材料性能标准值。 8.0.3对建筑结构应实施为保证结构可靠度所必需的质量控制。建筑结构的各项质 量控制应由有关标准作出规定。建筑结构的质量控制应包括下列内容: 1勘察与设计的质量控制; 2材料和制品的质量控制; 3施工的质量控制; 4使用和维护的质量控制。 8.0.4 勘察与设计的质量控制应达到下列要求: 1 勘察资料应符合工程要求,数据准确,结论可靠: 2 设计方案、基本假定和计算模型合理,数据运用正确: 3 图纸和其他设计文件符合有关规定。 8.0.5为进行施工质量控制,在各工序内应实行质量自检,在各工序间应实行交接 质量检查。对工序操作和中间产品的质量,应采用统计方法进行抽查;在结构的关 键部位应进行系统检查。 8.0.6在建筑结构使用期间,应保证设计预定的使用条件,定期检查结构状况,并 进行必要的维修。当实际使用条件和设计预定的使用条件不同时,应进行专门的验 算和采取必要的措施。 8.0.7材料和构件的质量控制应包括下列两种控制:
工带 勘察与设计的质量控制; 材料和制品的质量控制; 施工的质量控制; 4使用和维护的质量控制。 8.0.4 勘察与设计的质量控制应达到下列要求: 勘察资料应符合工程要求,数据准确行业分类标准,结论可靠; 设计方案、基本假定和计算模型合理,数据运用正确; 3 图纸和其他设计文件符合有关规定
8.0.6在建筑结构使用期间,应保证设计预定的使用条件,定期检查结构状况,并 进行必要的维修。当实际使用条件和设计预定的使用条件不同时,应进行专门的验 算和采取必要的措施,
8.0.7材料和构件的质量控制应包括下列两种控制
1生产控制:在生产过程中,应根据规定的控制标准,对材料和构件的性能进行 经常性检验,及时纠止偏差,保持生产过程中质量的稳定性。 2合格控制(验收):在交付使用前,应根据规定的质量验收标准,对材料和构件 进行合格性验收,保证其质量符合要求,
8.0.8合格控制可采用抽样检验的方
各类材料和构件应根据其特点制定具体的质量验收标准,其中应明确规定验收 批量、抽样方法和数量、验收函数和验收界限等。 质量验收标准宜在统计理论的基础上制定 8.0.9对于生产连续性较差或各批间质量特征的统计参数差异较大的材料和构件, 在制定质量验收标准时,必须控制用户方风险率。计算用户方风险率时采用的极限 质量水平,可按各类材料结构设计规范的有关要求和工程经验确定。 仅对连续生产的材料和构件,当产品质量稳定时,可按控制生产方风险率的条 件制定质量验收标准。 8.0.10当一批材料或构件经抽样检验判为不合格时,应根据有关的质量验收标准对
为便于在执行本标准条文时区别对待,对执行标准严格程度 一、表示很严格,非这样做不可的用词 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 二、表示严格,在正常情况下均应这样做的用词 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 三、表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。 表示有选择,在一定条件下可以这样做的阀门标准,采用“可”
为便于在执行本标准条文时区别对待,对执行标准严格程度的用词说明如下: 一、表示很严格,非这样做不可的用词 正面词采用“必须”,反面词采用“严禁”; 二、表示严格,在正常情况下均应这样做的用词 正面词采用“应”,反面词采用“不应”或“不得”; 三、表示允许稍有选择,在条件许可时首先应这样做的用词 正面词采用“宜”,反面词采用“不宜”。 表示有选择,在一定条件下可以这样做的,采用“可”
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