工程结构可靠性设计统一标准(报批稿)2007.10.doc
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1、UDC中华人民共和国国家标准PGB 50153200工程结构可靠性设计统一标准Unified standard for reliability design of engineering structures(报批稿)200发布 200实施中华人民共和国建设部联合发布国家质量监督检验检疫总局关于发布国家标准工程结构可靠性设计统一标准的通知建标200号根据我部关于印发二OO二二OO三年度工程建设国家标准制订、修订计划的通知(建标2003102号)的要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位共同修订的工程结构可靠度设计统一标准,经有关部门会审,批准为国家标准并更名为工程结构可靠性设计统一标准,编号为G
2、B 50153200,自200年月日起施行。其中,3。2.1和3.3.1为强制性条文,必须严格执行.原工程结构可靠度设计统一标准GB 5015392于200年月日废止。 本标准由负责管理和对强制性条文的解释,中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释,组织出版发行。中华人民共和国建设部 200年月日前 言根据建设部建标2003102号文的要求,由中国建筑科学研究院会同有关单位共同对我国1992年发布实施的国家标准工程结构可靠度设计统一标准(GB 5015392)进行全面修订。修订后的新标准对建筑工程、铁路工程、公路工程、港口工程、水利水电工程等土木工程各领域工程结构设计的共性问题,即工程结构设计
3、的基本原则、基本要求和基本方法作出了统一规定,以使我国土木工程各领域之间在处理结构可靠性问题上具有统一性和协调性,并与国际接轨。本标准在修订过程中,积极借鉴了国际标准化组织ISO发布的国际标准结构可靠性总原则(ISO2394:1998)和欧洲标准化委员会CEN批准通过的欧洲规范结构设计基础(EN 1990:2002),同时认真贯彻了从中国实际出发的方针,总结了我国大规模工程实践的经验,贯彻了可持续发展的指导原则。修订后的新标准比原标准在内容上有所扩展,涵盖了工程结构设计基础的基本内容,是一本工程结构设计的基础标准,在实用性方面迈出了实质性的步伐。本标准把对土木工程各领域工程结构设计的共性要求,
4、列入了正文;而将对专门领域的具体规定和对专门问题的规定列入了附录.附录C附录F主要是关于概念和计算方法的信息资料,可供有关的工程技术人员根据需要采用。本标准将来可能需要进行局部修订,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:铁道科学研究院、铁道部第三勘察设计院、中交公路规划设计院、中交水运规划设计院、水电水利规划设计总院、水利部水利水电规划设计总院、大连理工大学、西安建筑科技大学、上海交通大
5、学、中国工程建设标准化协会。 本标准主要起草人:袁振隆、史志华、李明顺、胡德炘、陈基发、李云贵、邸小坛、刘晓光、李铁夫、张玉玲、赵君黎、杜廷瑞、杨松泉、沈义生、周建平、雷兴顺、贡金鑫、姚继涛、鲍卫刚、姚明初、刘西拉、邵卓民、赵国藩. 工程结构可靠性设计统一标准修订组2007年9月目 次1 总则52 术语、符号62。1 术语62。2 符号123 基本规定153。1 基本要求153.2 安全等级和可靠度153。3 设计使用年限和耐久性163。4 可靠性管理174 极限状态设计原则184。1 极限状态184。2 设计状况184。3 极限状态设计195 结构上的作用和环境影响215。1 一般规定215
6、。2 结构上的作用215。3 环境影响236 材料和岩土的性能及几何参数246。1 材料和岩土的性能246。2 几何参数247结构分析和试验辅助设计267.1 一般规定267。2 结构模型267.3 作用模型267。4 分析方法277.5 试验辅助设计278 分项系数设计方法288。1 一般规定288。2 承载能力极限状态298.3 正常使用极限状态33附录A 各类工程结构的专门规定35A.1 房屋建筑结构的专门规定35A。2 铁路桥涵结构的专门规定37A。3 公路桥涵结构的专门规定39A.4 港口工程结构的专门规定43附录B 质量管理50B。1 质量控制要求50B。2 设计审查及施工检查51
7、附录C 作用举例及可变作用代表值的确定原则52C.1 作用举例52C。2 可变作用代表值的确定原则53附录D 试验辅助设计58D。1 基本要求58D。2 试验结果的统计评估原则58D。3 单项性能指标设计值的统计评估58附录E 结构可靠度分析基础和可靠度设计方法61E。1 一般规定61E。2 结构可靠指标计算61E.3 结构可靠度校准63E。4 基于可靠指标的设计64E。5 分项系数的确定方法65E。6 组合值系数的确定方法66附录F 结构疲劳可靠性验算方法67F。1 适用范围67F.2 基本规定67F.3 疲劳作用68F。4 疲劳抗力70F。5 疲劳可靠性验算方法71附录G 既有结构的可靠性
8、评定75G。1适用范围75G。2 基本规定75G。3 安全性评定76G。4 适用性评定77G.5 耐久性评定78G。6 抗灾害能力评定78附加说明本标准用词说明801 总则1.0。1 为统一房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电等各类工程结构设计的基本原则、基本要求和基本方法,使结构符合可持续发展的要求,并符合安全可靠、经济合理、技术先进、确保质量的要求,制定本标准。1。0。2 本标准适用于对整个结构、组成结构的构件以及地基基础的设计;适用于结构的施工阶段和使用阶段;适用于对既有结构的可靠性评定。1。0。3 工程结构设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法;当缺乏统计资料时,
9、工程结构设计可根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行;某些工程结构设计也可按传统采用容许应力或单一安全系数等经验方法.1。0.4 本标准是制定各类工程结构设计标准和其他相关标准应遵守的基本准则,各类工程结构的有关标准尚应制定相应的具体规定.1.0。5 工程结构设计除应遵守本标准的规定外,尚应遵守国家现行有关标准的规定.2 术语、符号2。1 术语2。1。1 一般术语1 结构 structure能承受作用并具有适当刚度的由各连接部件有机组合而成的系统。2 结构构件 structural member结构在物理上可以区分出的部件。例如,柱、梁、板、基桩等。3 结构体系 structural syst
10、em结构中的所有承重构件及其共同工作的方式。4 结构模型 structural model用于结构分析、设计等的理想化的结构体系。2。1.2 与结构设计有关的术语1 设计使用年限 design working life设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。2 设计状况 design situations代表一定时段内实际情况的一组设计条件,设计应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态。1)持久设计状况 persistent design situation在结构使用过程中一定出现,且持续期很长的设计状况,其持续期一般与设计使用年限为同一数量级.2)短暂设计状况 tra
11、nsient design situation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,其持续期很短的设计状况,如结构施工和维修期间的情况。3)偶然设计状况 accidental design situation在结构使用过程中出现概率很小,且持续期很短的设计状况,如结构遭受火灾、爆炸、撞击时的情况。4)地震设计状况 seismic design situation结构遭受地震时的设计状况。3 荷载布置 load arrangement在结构设计中,对自由作用的位置、大小和方向的合理确定.4 荷载工况load case为特定的验证目的,一组同时考虑的固定可变作用、永久作用、自由
12、作用的某种相容的荷载布置以及变形和几何偏差。5 极限状态 limit states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。6 承载能力极限状态 ultimate limit states 对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。7 正常使用极限状态 serviceability limit states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的状态.1)不可逆正常使用极限状态 irreversible serviceability limit states当产生超越正常使用要求的作用卸除后,该
13、作用产生的后果不可恢复的正常使用极限状态。2)可逆正常使用极限状态 reversible serviceability limit states当产生超越正常使用要求的作用卸除后,该作用产生的后果可以恢复的正常使用极限状态.8 抗力 resistance结构或结构构件承受作用效应的能力.例如,承载力、刚度、抗裂度等。9 结构的整体稳固性 structural integrity(structural robustness)当发生火灾、爆炸、撞击或人为错误等偶然事件时,结构整体能保持稳固且不出现与起因不相称的破坏后果的能力。10 连续倒塌 progressive collapse初始的局部破坏,
14、从构件到构件扩展,最终导致整个结构倒塌,或与起因不相称的一部分结构倒塌.11 可靠性 reliability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。12 可靠度 degree of reliability(reliability)结构在规定的时间内,在规定的条件下,完成预定功能的概率。13 失效概率 probability of failure 结构不能完成预定功能的概率。14 可靠指标 reliability index 度量结构可靠度的数值指标,可靠指标与失效概率的关系为=,其中为标准正态分布函数的反函数。15 基本变量 basic variable代表物理量的一组规定的变
15、量,用于表示作用和环境影响、材料和岩土的性能以及几何参数的特征。16 功能函数 performance function关于基本变量的函数,该函数表征一种结构功能。17 概率分布 probability distribution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。18 统计参数 statistical parameter在概率分布中用来表示随机变量取值的平均水平和离散程度的数字特征。例如,平均值、标准差、变异系数等。19 分位值 fractile与随机变量概率分布函数的某一概率相应的值.20 名义值 nominal value用非统计方法确定的值.例如,根据物理条件
16、或经验确定的值。21 极限状态法 limit state method不使结构超越某种规定的极限状态的设计方法.22 容许应力法 permissible (allowable) stress method使结构或地基在作用标准值下产生的应力不超过规定的容许应力(材料或岩土强度标准值除以某一安全系数)的设计方法。23 单一安全系数法 single safety factor method使结构或地基的抗力标准值与作用标准值的效应之比不低于某一规定安全系数的设计方法。2.1。3 与作用和环境影响有关的术语1 作用action1)直接作用(荷载)direct action(load)施加在结构上的集
17、中力或分布力.2)间接作用indirect action引起结构外加变形或约束变形的原因。2 作用效应 effect of action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。3 单个作用 single action可认为与结构上的任何其他作用之间在时间和空间上为统计独立的作用.4 永久作用permanent action1)在设计使用年限内其量值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用;2)其量值变化是单调的且趋于某个限值的作用.5 可变作用variable action在设计使用年限内其量值随时间变化,且其变化与平均值相比不可忽略不计的作用.6 偶然作用ac
18、cidental action在设计使用年限内不一定出现,而一旦出现其量值很大,且持续期很短的作用。7 地震作用seismic action地震对结构所产生的作用。8 土工作用 geotechnical action由岩土、填方或地下水传递到结构上的作用。9 固定作用fixed action在结构上具有固定空间分布的作用。当固定作用在结构某一点上的大小和方向确定后,该作用在整个结构上的作用即得以确定。10 自由作用free action在结构上给定的范围内具有任意空间分布的作用.11 静态作用static action使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。12 动态作用dynamic acti
19、on使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。13 有界作用bounded action具有不能被超越的且可确切或近似掌握界限值的作用。14 无界作用unbounded action没有明确界限值的作用。15 作用的标准值 characteristic value of an action作用的主要代表值。可根据对观测数据的统计、作用的自然界限或工程经验确定.16设计基准期designreference period为确定可变作用等取值而选用的时间参数。17 可变作用的组合值 combination value of a variable action使组合后的作用效应的超越概率与该作用单独出现时
20、其标准值作用效应的超越概率趋于一致的作用值;或组合后使结构具有规定可靠指标的作用值。可通过组合值系数(1)对作用标准值的折减来表示.18 可变作用的频遇值 frequent value of a variable action在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较小的作用值;或被超越的频率限制在规定频率内的作用值.可通过频遇值系数(1)对作用标准值的折减来表示.19 可变作用的准永久值 quasipermanent value of a variable action在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较大的作用值。可通过准永久值系数(1)对作用标准值的折减来表示.20 可
21、变作用的伴随值 accompanying value of a variable action在作用组合中,伴随主导作用的可变作用值。可变作用的伴随值可以是组合值、频遇值或准永久值.注:主导作用:在作用的基本组合中为代表值采用标准值的可变作用;在作用的偶然组合中为偶然作用;在作用的地震组合中为地震作用。21 作用的代表值 representative value of an action极限状态设计所采用的作用值。它可以是作用的标准值或可变作用的伴随值。22作用的设计值design value of an action作用的代表值与作用分项系数的乘积.23作用组合(荷载组合) combinat
22、ion of actions(load combination)在不同作用的同时影响下,为验证某一极限状态的结构可靠度而采用的一组作用设计值。24 环境影响environmental influence环境对结构产生的各种机械的、物理的、化学的或生物的不利影响.环境影响会引起结构材料性能的劣化,降低结构的安全性或适用性,影响结构的耐久性。2。1。4 与材料性能有关的术语1 材料性能的标准值 characteristic value of a material property符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位值或材料性能的名义值。2 材料性能的设计值 design value of a
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- 工程 结构 可靠性 设计 统一标准 报批 2007.10
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