GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准.pdf
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1、中华人民共和国国家标准 建筑结构可靠度设计统一标准 Un i f i e d s t a n d a r d f o r r e l i a b i l i t y d e s i g n o f b u i l d i n g s t ruc t u r e s C日 5 1 N 1 ( S - 2 1 N 1 1 主编部门:中华人民共和国建设部 批准部门:中华人民共和国建设部 施行日 期:2 0 0 2年 3月 1日 1 - 1 一1 关于发布国家标准 建筑结构可靠度设计统一标准的通知 建标 2 0 0 1 2 3 0 号 根据我部 “ 关于印发 一九九七 年工程建设标准 制订、 修订计划
2、的通知) ( 建标 1 9 9 7 1 0 8 号) 的 要求, 由 建设部会同有关部门共同修订的 建筑结构可 靠度设计统一标准 , 经有关部门会审, 批准为国家标 准, 编号 为G B 5 0 0 6 8 -2 0 0 1 , 自2 0 0 2 年3 月 1日 起施 行其中, 1 . 0 . 5 , 1 . 0 . 8 为强制性条文, 必须严格执 行 原 建筑结构设计统一标准) G B J 6 8 -8 4 于2 0 0 2 年 1 2 月3 1 日 废止 本标准由建设部负责管理, 中国建筑科学研究院 负责具体解释工作, 建设部标准定额研究所组织中国 建筑工业出版社出版发行 中华人民共和国建
3、设部 2 0 0 1 年 1 1 月 1 3日 前言 本标准是根据建设部建标 1 9 9 7 1 0 8 号文的要 求, 由中N建筑科学研究院会同有关单位对原 建筑 结构设计统一标准( G B J 6 8 -8 4 )共同修订而成的。 本次修订的内容有: ! . 标准的适用范围:鉴于 建筑地基基础设计 规范 、 建筑抗震设计规范在结构可靠度设计方法 上有一定特殊性, 从原标准要求的 “ 应遵守”本标 准, 改为 “ 宜遵守”本标准; 2 . 根据 工程结构可靠度设计统一标准 ( G E 5 0 1 5 3 -9 2 )的规定, 增加了有关设计工作状况的规 定, 并明确了 设计状况与极限状态的关
4、系; 3 . 借鉴最新版国际标准 I S O 2 3 9 4 : 1 9 9 8 结构 可靠度总原则 , 给出了 不同类型建筑结构的设计使 用年限: 4 . 在承载能力极限状态的设计表达式中,对于 荷载效应的基本组合, 增加了永久荷载效应为主时起 控制作用的组合式; 5 . 对楼面活荷载、 风荷载、 雪荷载标准值的取 值原则和结构构件的可靠指标以及结构重要性系数等 作 了 调整; 6 .百次对结构构 件止常便用 的 叫靠度1 故出 7戏 定, 这将促进房屋使用性能的改善和可靠度设计方法 的发展; 7 . 取消了原标准的附件。 本标准黑体字标志的条文为强制性条文, 必须严 格执行 本标准将来可能
5、需要进行局部修订, 有关局部修 订的信息和条文内容将刊登在 工程建设标准化杂 志上 为了 提高标准质量, 请各单位在执行本标准的过 程中, 注意总结经验, 积累资料, 随时将有关的意见 和建议寄给中国建筑科学研究院。以供今后修订时参 考。 本标准主编单位:中国建筑科学研究院 本标准参编单位:中国建筑东北设计研究院、 重 庆大学、中 南建筑设计院、四川省建筑科学研究院、 福建师范大学。 本标准主要起草人:李明顺、胡德忻、 史志华、 陶学康、陈基发、白生翔、苑振芳、戴国欣、陈雪 庭、王永维、 钟亮、 戴国莹、林忠民 I 一 1 一 2 目次 总则 术语、 符号 . . . . . . . . .
6、. . . . . . . . . . 极限状态设计原则 结构 卜 的作用t ttt 材料和岩土的H能及儿何参数 1 - 1 - a 1 - 1 - 4 1 - 1 - 5 1 - 1 - 7 1 一 1 - 7 6 结构分析t t 7 极限状态设计表达式 8 质量控制要求tt 本标准用词说明 t 1 - 1 - 8 1 - 1 - 8 1 - t - I - I 一 川 J.勺,门J4气 , 一 一 1 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、 1 .卜2 确保质量的要求, 制定本标准 本标准适用于建筑
7、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5 o 年 1 . 0 . 5 结构的设计使用年限应按表1 . 0 . 5 采用。 表 1 . 0 . 5设计使用年限 分类 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 . 1 0 为保证建
8、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 . 1 1 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 竺 、 N9 设计使用年限 ( 年) 示例 5 一 临 时 性 结 构 22 5易于替换的结构构件 3 5 0普通房屋和构筑物 41 0 0 纪念性建筑和特别,要的建 筑结构 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
9、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)的严孟性,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。 裹1 . 0 . 8建筑结构的安全等级 安全等级 一级 二级 三
10、级 破坏后果 很严, 严f 不严t 建筑物类型 ,要的房皿 一般的房皿 次要的房且 注 :1对特殊的建筑物。其安全等级应根据兵体份况另 行确定; 地茜谷础设计安全等级及按杭屁要求设计时趁筑 结构的安全娜级,尚应符合国家现行有关规范的 规定 。 2 . 1 . 1 可靠性r e l ia b ili t y 结构在规定的时间内, 在规定的条件下, 完成预 定功能的能力。 2 . 1 . 2 可靠度 d e gr e e o f r e l ia b ili t y ( r e l ia b i li t y ) 结构在规定的时间内, 在规定的 条件F , 完成预 定功能的概率。 2 . 1 .
11、3 失效概率p ro b a b il it y o f f a ilu r e 结构不能完成预定功能的概率 2 . 1 . 4 可靠指标(3 r e l i a b il i t y in d e x /3 由R 二一 0 一 ( P f ) 定义的 代替失效概率P f 的 指 标, 其中0 一 ( ) 为标准正态分布函数的反函数。 2 . 1 . 5 基本变量 b a s i c v a r i a b l e 代表物理量的一组规定的变量,它表示各种作 用、 材料与岩土性能以及几何量的特征。 2 . 1 . 6 设计基准期 d e s ig n r e f e r e n c e p e
12、ri o d 为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值 而选用的时间参数。 2 . 1 . 7 设计使用年限d e s ig n w o r k in g lif e 设计规定的 结构或结构构件不需进行大修即可按 其预定目 的使用的时期。 2 . 1 . 8 极限状态 l im i t s t a t e 整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不 能满足设计规定的 某一功能要求, 此特定状态为该功 能的 极限 状态。 2 . 1 . , 设计状况 d e s ig n s i t u a t i o n 代表一定时段的一组物理条件, 设计应做到结构 在该时段内不超越有关的极限状态。 2 .
13、 1 . 1 0 功能函数p e r f o r m a n c e f u n c t io n 基本变量的函数, 该函数表征一种结构功能。 2 . 1 . 1 1 概率分布p r o b a b ili t y d is t ri b u t io n 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。 2 . 1 . 1 2 统计参数 s ta t is t ic a l p a r a m e t e r 在概率分布中用来表示随机变量取值的 平均水平 1 一 1 一4 和分散程度的数字特征, 如平均值、 标准差、 变异系 数等。 2 . 1 . 1 3 分位值 f r
14、 a c t il e 与随机变量分布函数某一概率相应的 值。 2 . 1 . 1 4 作用 a c t i o n 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 . 1 5 作用代表值r e p r e s e n t a t iv e v al u e o f a n a c t io n 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、 组合值、 频遇值和准永久值。 2 . 1 . 1 6 作用标准值c h a r a c t e r is t ic v al u e o f a n a
15、c t io n 作用的基本代表值,为设计基准期内最大作用概 率分布的某一分位值。 2 . 1 . 1 7 组合值 二 b in a t io n v a l u e 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单独出现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 标的作用值。 2 . 1 . 1 8 频遇值f r e q u e n t v al u e 对可变作用, 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用值; 或在设计基准期内 其超越频率为某一给定频率的 作用值。 2 . 1 . 1 9 准永久值q u a s i- p e
16、 r r n a n e n t v al u e 对可变作用, 在设计基准期内 被超越的总时间为 设计基准期一半的 作用值。 2 . 1 . 2 0 作用设计值d e s ig n v a lu e o f a n a c t io n 作用代表值乘以 作用分项系数所得的值。 2 . 1 . 2 1材料性能标准值 c h a r a c t e r is t ic v al u e o f a m a t e r i a l p ro p e r t y 符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位 值。 2 . 1 . 2 2 材料性能设计值 d e s i g n v al u e o f
17、a m a t e r i a l p rop e r t y 材料性能标准值除以材料性能分项系数所得的 值。 2 . 1 . 2 3几何参数标准值 c h a r a c t e r is t i c v al u e o f a g e o m e t r ic al p a r a m e t e r 设计规定的几何参数公称值或几何参数概率分布 的某一分位值。 2 . 1 . 2 4 几何参数设计值d e s i g n v al u e o f a g e o m e t r i c a l pa r a me t e r 几何参数标准值增加或减少一个几何参数附加量 所得的值。 2 .
18、 1 . 2 5 作用效应 e f f e c t o f a n a c t io n 由 作用引起的结构或结构构件的反应,例如内 力、 变形和裂缝等。 2 . 1 . 2 6 抗力 r e s i s t a n c e 结构或结构构件承受作用效应的能力。 如承载能 力等 2 . 2 符号 了 结构的设计基准期; P f结构构件失效概率的运算值; P 结构构件的可靠指标; P 一 结构构件的可靠度; 5 结构或结构构件的作用效应; P s 结构或结构构件作用效应的平均值; a ,结构或结构构件作用效应的 标准差; G k 永久荷载的标准值; Q k 可变荷载的标准值; R 结构或结构构件的
19、 抗力; 产 R 结构或结构构件抗力的平均值; 。 R 结构或结构构件抗力的标准差; K t-材料性能的平均值; o f材料性能的 标准差; 几 材料性能的标准值; a 结构或结构构件的儿何参数; a k - 结构或结构构件几何参数的标准值; 0 一 荷载组合值系数; A ( 荷载 频遇值系数; 汽 荷载 准永久值系数; Y 一结构上的作用分项系数; Y c 永久荷载分项系数; Y q 一 一可变荷载分项系数; y R结构构件抗力分 项系数; y r - 一 材料性能分项系数; y 0 结构重要性系数; s a -变形、 裂 缝等荷载效应的设计值; c 设计对变形、裂缝等规定的相应限值 3 极
20、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 ( 如倾搜等) ; 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; 一 1 一 5 4 ) 结构或结构构件丧失稳定 ( 如压屈等) ; s ) 地基丧失承载能力
21、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
22、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
23、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 乙 口D 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
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- GB50068-2001 建筑结构可靠度设计统一标准 GB50068 2001 建筑结构 可靠 设计 统一标准
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