《建筑结构可靠度设计统一标准》学习要点及理解

《建筑结构可靠度设计统一标准》

（GB50068-2001）学习要点及理解

一、前言中关于修订容的说明（相对原《建筑结构统一标准》（GBJ68-84））

1、标准的适用围：鉴于《建筑地基基础设计规》、《建筑抗震设计规》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；

[1.0.3条]

2、根据《工程结构可靠度设计统一标准》（GB50153-92）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系；

[3.0.3条、3.0.4条]

3、借鉴最新国际标准JSO2394：1998《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；

[1.0.5条]

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；

[7.0.2条（7.0.2-2）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；

[4.0.6条、3.0.11条、7.0.3条]

6、首次对结构构件正常使用的可靠度做出了规定，这将促进房屋使用性能的改善和可靠度设计方法的发展；

[3.0.12条]

7、取消了原标准的附件。

[原标准有五个附件：附件一荷载的统计特性、代表值及其效应组合；附件二结构抗力的统计特性；附件三结构可靠度的计算方法；附件四极限状态设计表达式及其分项系数的确定；附件五结构材料的质量要求及质量控制。此五个附件对正确理解本标准仍具有重要作用，有精力的专业技术骨干，特别是技术把关人应该一读。]

二、标准的主线

可靠度设计原则（建筑结构在规定的设计使用年限应具有足够的可靠度）

（影响建筑结构可靠性的各种因素都是随机因素，只能用概率来度量。以极限状态为目标的设计方法为公认的合理的设计方法）变通为多系数表达式（这是为广大设计人员所熟悉和乐

于接受的形式。使概率极限状态设计方法具有实用性。）

三、条文理解

1、总则

1.0.3（原文略）

[明确规定《建筑结构荷载规》、《钢结构设计规》、《薄壁型钢结构设计规》、《混凝土结构设计规》、《砌体设计规》、《木结构设

计规》等六本规应遵守本标准的规定。但对《地基基础设计规》和《建筑抗震设计规》改用“宜遵守本标准规定的原则”。这是由地基基础和建筑抗震设计土性指标与地震反应等方面的特殊性所决定的。例如：地基基础和抗震设计的建筑结构在安全等级上均无法接受本标准规定的安全等级。地基基础采用了设计等级的提法，并主要从场地地基对建筑结构的影响程度及建筑结构对场地和地基的特别要求两个方面将地基基础分为甲级、乙级、丙级三个等级，而不是仅仅根据建筑结构破坏后果的严重程度区分安全等级，同时取消了对不同级别乘不同重要性系数的作法。抗震规则根据自身的特殊性，从使用功能的重要性出发将建筑分为甲、乙、丙、丁四个类别，并对各类别的抗震计算和抗震措施作了相应规定，也未采用对不同级别乘不同的重要性系数的办法。此外，地基基础规定对地基承载力采用特征值而不是标准值，对按地基承载力确定基础底面积、埋深及按单桩承载力确定桩数时采用标准组合而不是基本组合等等，都是根据其自身的特殊性而确定的。当然，地基基础设计规和抗震设计规在总体上还是执行了本标准的原则的。]

1.0.4本标准所采用的设计基准期为50年。

[本条为《建筑结构荷载规》确定为强条而被录入2002版强条。设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能取值而选用的时间参数。它不同于建筑结构的设计使用年限。如设计需要采用其它设计基准期，则必须另行确定在设计基准期最大荷

载的概率分布及相应的统计参数。]

1.0.5（原文、表略）

[国标准首次提出。借鉴最新版国际标准ISO2394：1998《结构可靠度总原则》中合理使用年限的概念和分类。概念：建筑结构在正常设计、正常施工、正常使用和维护条件下应能达到的满足予定功能的使用年限。在设计使用年限只需正常维护而不需进行大修就能完成予定功能。设计使用年限是房屋建筑地基基础和主体结构工程“合理使用年限”或“安全使用年限”的同函义表述。]

1.0.6结构在规定的设计使用年限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。

[确立可靠度设计原则，规定采用概率极限状态设计方法。本条规定为本标准的主线。注意“规定的使用年限”这一条件，因为本标准所说的可靠度或失效概率，是对建筑结构的设计使用年限而言的。当建筑结构的使用年限超过使用年限后，结构失效概率可能较设计予期值增大，但不意味着丧失使用功能。此外，尚应注意本标准规定的结构可靠度是正常设计、正常施工、正常使用和维护为前提的，不考虑人为过失。人为过失应通过其它措施予以避免。]

1.0.7 （原文略）

[此四条功能要求即所谓“予定功能”。1、4两项是结构安全性要求，第2项为结构适用性要求，第3项是耐久性要求。建筑

结构的安全性、适用性和耐久性要求三者构成了结构的可靠性要求。这里所说的偶然事件下必需的整体稳定性，是指在偶然事件发生时和发生后，建筑结构仅产生局部的损坏而不致发生连续倒塌。]

1.0.8（原文、原表略）

[纳入2002年版强条。本条最大的问题是未提出具体的分级标准。原标准条文说明中提出影剧院、体育馆和高层建筑宜按重要的房屋对待，有一点偏严，因为把高层建筑统统纳入一级安全等级，似乎不太妥当。此外，表1.0.8条的注1存在的必要性不大，因为超过一级的建筑结构实在太少，加之本标准将重要性系数由原来的等于改为大于等于，因而完全可以通过更大的重要性系数予以解决。]

1.0.10 （原文略）

[设计质量、材料性能、施工质量、使用及维护质量，都是影响结构可靠性的重要因素，必须控制在满足可靠度要求的水准上。有关要求详第8节。]

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。

[新增条款：系对创新设计的基本要求，也是对技术进步的一种支持。]

2、术语、符号

2.1.3失效概率

结构不能完成予定功能的概率。

[可靠度+失效概率=P s +P f =1]

2.1.4 （原文略）

，其反函数为β=Φ-1(P f )，所以称β

为可靠指标，正是由于β与失效概率存在这种确定的函数关系，由于求算β较直接求算P f 容易，从而使可靠度计算变成对β的计算。]

2.1.10 功能函数 [Z=R-S ，Z ＞0时结构安全或满足功能要求，Z=0时为极限状态，Z ＜0时结构不安全或不满足功能要求。如下图所示。]

结构所处状态图

2.1.11 概率分布

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。

1、正态分布

S

0 R )()([βφσμφ-=-

=Z Z f P

随机变量的正态分布是概率理论中的最基本的分布型式，其它各种非正态的分布往往进行当量正态化处理后进入计算。因而有必要对正态分布建立全面的认识，如图所示。

正态分布曲线

正态分布的特点如下：

1）图形是钟形，其最大值点的横坐标为μ，曲线对称于直线X=μ，μ为正态分布的均值；

2）在直线X=μ的两边，曲线分别由凸形曲线和凹形曲线两段组成，其交界点称为曲线的拐点，拐点到直线X=μ的距离，用希腊字母σ表示，σ称为正态分布的标准差；

3）曲线可由一对参数μ和σ唯一确定。σ越大，曲线越平缓，拐点距直线X=μ的距离越长，反之，曲线则越陡峭，拐点距直线X=μ的距离短。

2、概率密度函数

3、概率分布函数

2.1.12 统计参数

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特征数字，如平均值、标准差、变异系数等。

1、平均值μ：