工程结构可靠度设计统一标准.docx

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工程结构可靠度设计统一标准

工程结构可靠度设计统一标准

第一章总则

第二章极限状态设计原则

第三章结构上的作用

第四章材料和岩土的性能及几何参数

第五章结构分析

第六章分项系数设计方法

第七章　质量控制要求

附录一结构可靠指标计算的一次二阶矩法

附录二永久作用、可变作用和偶然作用举例

附录三永久作用标准值的确定原则

附录四可变作用标准值的确定原则

附录五可变作用准永久值和频遇值的确定原则

附录六本标准用词说明

附加说明

第一章总则

　　第1.0.1条为统一工程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。

　　第1.0.2条本标准是制定房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电工程结构可靠度设计统一标准应遵守的准则。

在各类工程结构的统一标准中尚应制定相应的具体规定。

　　第1.0.3条本标准适用于整个结构、组成整个结构的构件以及地基基础，适用于结构的施工阶段和使用阶段。

　　第1.0.4条工程结构必须满足下列功能要求：

　　一、在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；

　　二、在正常使用时，具有良好的工作性能；

　　三、在正常维护下，具有足够的耐久性能；

　　四、在设计规定的偶然事件发生时和发生后，能保持必需的整体稳定性。

　　第1.0.5条结构在规定的时间内，在规定的条件下，对完成其预定功能应具有足够的可靠度，可靠度一般可用概率度量。

　　确定结构可靠度及其有关设计参数时，应结合结构使用期选定适当的设计基准期作为结构可靠度设计所依据的时间参数。

　　第1.0.6条工程结构设计宜采用分项系数表达的以概率理论为基础的极限状态设计方法。

　　第1.0.7条工程结构设计时，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，采用表1.0.7规定的安全等级。

　　　工程结构的安全等级表1.0.7

安全等级

破坏后果

一　级

很严重

二　级

严　重

三　级

不严重

注：

对特殊结构，其安全等级可按具体情况确定。

　　第1.0.8条工程结构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适当提高或降低，但不得低于三级。

　　第1.0.9条对不同安全等级的结构构件，应规定相应的可靠度。

　　第1.0.10条工程结构应按其破坏前有无明显变形或其它预兆区别为延性破坏和脆性破坏两种破坏类型。

对脆性破坏的结构,其规定的可靠度应比延性破坏的结构适当提高。

　　第1.0.11条当有条件时，工程结构宜按结构体系进行可靠度设计。

结构体系可靠度设计,应根据结构破坏特点选定主要破坏模式，并通过结构选型或调正构件可靠度，提高整个结构可靠度设计的合理性。

　　第1.0.12条为了保证工程结构具有规定的可靠度,应对结构设计所依据的主要条件进行相应的控制。

应根据结构的安全等级划分相应的控制等级。

对控制的具体要求，由有关的勘察、设计、施工及使用等标准专门规定。

第二章极限状态设计原则

　　第2.0.1条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，此特定状态应为该功能的极限状态。

　　对于结构的各种极限状态，均应规定明确的标志及限值。

　　第2.0.2条极限状态可分为下列两类：

　　一、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、滑移等）；

　　2．结构构件或连接因材料强度被超过而破坏（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）。

　　二、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．影响正常使用的其它特定状态。

　　第2.0.3条工程结构设计时，应根据结构在施工和使用中的环境条件和影响确定设计状况。

　　工程结构的设计状况可分为下列三种：

　　一、持久状况。

在结构使用过程中一定出现，且持续期很长的状况。

持续期一般与使用期为同一数量级；

　　二、短暂状况。

在结构施工和使用过程中出现概率较大，而持续期较短的状况；

　　三、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。

　　对于不同的设计状况，可采用不同的结构体系、可靠度水准和基本变量的设计值等，分别进行可靠度验算。

　　第2.0.4条对三种设计状况，工程结构均应按承载能力极限状态设计。

对持久状况，尚应按正常使用极限状态设计；对短暂状况，可根据需要按正常使用极限状态设计；对偶然状况，可不按正常使用极限状态设计。

　　第2.0.5条工程结构设计时，对各种设计状况，应按不同的极限状态确定相应的结构作用效应的最不利组合。

　　第2.0.6条对偶然状况，结构可采用下列原则之一按承载能力极限状态进行设计：

　　一、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；

　　二、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适当可靠度。

　　第2.0.7条在结构可靠度分析时，应将结构上的作用、材料和岩土的性能、几何参数以及计算模型的不定性等作为基本变量。

　　可将作用效应、结构抗力等若干个基本变量构成为综合变量。

　　基本变量或综合变量应作为随机变量。

　　第2.0.8条工程结构的极限状态，应采用下列极限状态方程描述：

　　式中g（·）——结构的功能函数；

——基本变量。

　　第2.0.9条工程结构按极限状态设计应符合下式要求：

　　当仅有作用效应和结构抗力两个综合变量时，工程结构按极限状态设计应符合下式要求：

　　g（S，R）＝R—S≥0（2.0.9-2）

　　式中S——结构的作用效应；

　　　　R——结构的抗力。

　　第2.0.10条结构不能完成预定功能的概率应为失效概率。

结构构件的可靠度宜采用可靠指标度量。

结构构件失效概率与可靠指标的关系为：

　　式中Φ（·）——标准正态分布函数；

——结构构件失效概率的运算值；

　　　　β——结构构件的可靠指标。

　　结构构件的可靠指标应根据基本变量的概率分布类型和统计参数计算确定（见附录一）。

　　第2.0.11条结构构件设计的目标可靠指标，可在对现有结构构件进行可靠指标校准的基础上，根据结构安全和经济的最佳平衡确定。

　　为确定可靠指标，所有基本变量的概率分布类型和统计参数，应根据足够的统计资料和工程经验，应用概率理论和数理统计方法，由各类工程结构可靠度设计统一标准作出规定。

当缺乏足够的统计资料时，可根据现有资料结合有充分根据的工程经验作出规定。

　　第2.0.12条对持久状况和短暂状况，当按承载能力极限状态设计时，各类结构构件的安全等级每相差一级，目标可靠指标取值宜相差0.5。

　　第2.0.13条结构构件宜根据规定的目标可靠指标,采用由作用代表值、材料性能标准值、几何参数标准值以及各相应的分项系数组成的极限状态设计表达式进行设计。

第三章结构上的作用

　　第3.0.1条结构上的作用应包括施加在结构上的集中力和分布力，和引起结构外加变形和约束变形的原因。

　　注：

施加在结构上的集中力和分布力，可称为荷载。

　　结构上的各种作用，当在时间上或空间上可假定为相互随机独立时，每一种作用均可按单独的作用考虑。

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。

　　第3.0.2条结构上的作用可按下列性质分类。

　　一、按随时间的变异性分类：

　　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忽略的作用；

　　2、可变作用，在设计基准期内量值随时间变化，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。

　　注：

永久作用，可变作用和偶然作用举例见附录二。

　　二、按随空间的变异性分类：

　　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。

　　三、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。

　　第3.0.3条结构上的作用随时间变化的规律宜采用随机过程概率模型描述。

　　结构上的作用在设计基准期内的最大值或最小值，可采用随机变量概率模型描述。

　　结构上的作用的概率分布类型和统计参数，应以观测数据为基础，运用参数估计方法和概率分布的假设检验方法确定。

　　第3.0.4条工程结构按不同极限状态设计时，在设计表达式中应采用不同的作用代表值。

作用代表值和确定代表值的方法，应由有关的标准专门规定。

　　第3.0.5条作用的标准值应是工程结构设计时采用的主要代表值。

它代表结构上可能出现的最不利作用值。

其值可按在设计基准期内作用最大（小）值概率分布的某个偏不利的分位值确定。

当有条件时，可统一规定与分位值对应的概率值。

　　注：

永久作用标准值的确定原则见附录三，可变作用标准值的确定原则见附录四。

当观测资料不够充分时，标准值也可结合工程经验，经分析判断确定。

　　第3.0.6条工程结构设计时，可变作用代表值尚可采用频遇值和准永久值。

　　可变作用的频遇值代表结构上时而出现的较大作用值。

其值可按作用在设计基准期内具有某个规定的较短的总持续期确定，或按规定的跨阈率确定。

　　可变作用的准永久值代表结构上经常出现的作用值。

其值可按作用在设计基准期内具有某个规定的较长的总持续期确定。

　　频遇值和准永久值可采用标准值乘以小于1的系数表达。

　　注：

可变作用准永久值和频遇值的确定原则见附录五。

　　第3.0.7条偶然作用的代表值由有关标准专门规定，也可根据观测资料和工程经验，经综合分析确定。

　　第3.0.8条工程结构设计时，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，不考虑其效应组合。

第四章材料和岩土的性能及几何参数

　　第4.0.1条材料和岩土的性能是指其强度和变形模量等物理力学性能，应根据有关的试验方法标准经试验确定。

　　第4.0.2条按标准试件确定的材料和岩土性能，应通过换算系数或函数转换为实际结构中材料和现场岩土的性能。

实际结构中材料和现场岩土的性能的不定性，由标准试件性能的不定性和换算系数或函数的不定性两部分构成。

　　第4.0.3条材料性能宜采用随机变量概率模型描述。

材料性能的概率分布类型和统计参数，应以试验数据为基础，运用参数估计方法和概率分布的假设检验方法确定。

　　第4.0.4条材料性能的标准值应根据符合标准规定的材料性能的概率分布的某个分位值确定。

对强度标准值宜取0.05分位值，对变形模量标准值宜取0.5分位值。

　　注：

当试验数据不够充分或情况特殊时，材料性能标准值可结合工程经验，经分析判断确定。

　　第4.0.5条岩土性能的标准值宜根据现场取样试验的结果，按有关标准的规定确定。

　　注：

当有条件时，岩土性能的标准