建筑结构可靠度设计统一标准

众智软件 http:/www.gisroad.com1 总则1.0.1 为统一各类材料的建筑结构可靠度设计的基本原则和方法，使设计符合技术先进、经济合理、安全适用、确保质量的要求，制定本标准。1.0.2 本标准适用于建筑结构，组成结构的构件及地基基础的设计。1.0.3 制定建筑结构荷载规范以及钢结构、薄壁型钢结构、混凝土结构、砌体结构、木结构等设计规范应遵守本标准的规定；制定建筑地基基础和建筑抗震等设计规范宜遵守本标准规定的原则。1.0.4 本标准所采用的设计基准期为50年。1.0.5 结构的设计使用年限应按表1.0.5采用。1.0.6 结构在规定的设计使用年限内应具有足够的可靠度。结构可靠度可采用以概率理论为基础的极限状态设计方法分析确定。1.0.7 结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求：1 在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；2 在正常使用时具有良好的工作性能；3 在正常维护下具有足够的耐久性能；4 在设计规定的偶然事件发生时及发生后，仍能保持必需的整体稳定性。1.0.8 建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构安全等级的划分应符合表1.0.8的要求。1.0.9 建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。1.0.10 为保证建筑结构具有规定的可靠度，除应进行必要的设计计算外，还应对结构材料性能、施工质量、使用与维护进行相应的控制。对控制的具体要求，应符合有关勘察、设计、施工及维护等标准的专门规定。1.0.11 当缺乏统计资料时，结构设计应根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行。2 术语、符号2.1 术语 2.2 符号 3 极限状态设计原则3.0.1 对于结构的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。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，区分下列三种设计状况：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。3.0.4 建筑结构的三种设计状况应分别进行下列极限状态设计：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，必要时尚应考虑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：3.0.8 结构按极限状态设计应符合下列要求：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。3.0.10 结构构件设计时采用的可靠指标，可根据对现有结构构件的可靠度分析，并考虑使用经验和经济因素等确定。3.0.11 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。3.0.12 结构构件正常使用极限状态的可靠指标，根据其可逆程度宜取01.5。4 结构上的作用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类：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。4.0.3 施加在结构上的荷载宜采用随机过程概率模型描述。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化为等时段的矩形波函数。4.0.4 荷载的各种统计参数和任意时点荷载的概率分布函数，应以观测和试验数据为基础，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。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判断确定。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5.0.1 材料和岩土的强度、弹性模量、变形模量、压缩模量、内摩擦角、粘聚力等物理力学性能，应根据有关的试验方法标准经试验定。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。5.0.2 当利用标准试件的试验结果确定结构中实际的材料性能时，尚应考虑实际结构与标准试件、实际工作条件与标准试验条件的差别。结构中的材料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。5.0.4 岩土性能的标准值宜根据原位测试和室内试验的结果，按有关标准的规定确定。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a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。6 结构分析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虑。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。7 极限状态设计表达式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、几何参数标准值以及各种分项系数等表达。作用分项系数F（包括荷载分项系数G、Q）和结构构件抗力分项系数R（或材料性能分项系数f），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