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1 當僅有作用效應和結構抗力兩個相互獨立的基本變量且均服從正态分布時,結構構件的可靠指标可按下式計算:
(D.2.2-1)
式中——結構構件的可靠指标;
——結構構件作用效應的平均值和标準差;
——結構構件抗力的平均值和标準差。
2 當有多個相互獨立的非正态基本變量且極限狀态方程為式(4.3.5)時,結構構件的可靠指标按下面的公式疊代計算:
(D.2.2-2)
() (D.2.2-3)
() (D.2.2-4)
()(D.2.2-5)
() (D.2.2-6)
式中——結構構件的功能函數,包括計算模式的不定性;
()——基本變量;
()——基本變量的驗算點坐标值;
——功能函數的一階偏導數在驗算點處的值;
、——基本變量的當量正态化變量的平均值和标準差;
、——基本變量的概率密度函數和概率分布函數;
、、——标準正态随機變量的概率密度函數、概率分布函數和概率分布函數的反函數。
3 當有多個非正态相關的基本變量且極限狀态方程為式(4.3.5)時,将式(D.2.2-2)和式(D.2.2-3)用下面的公式替換後進行疊代計算:
(D.2.2-7)
() (D.2.2-8)
式中——當量正态化變量與的相關系數,可近似取變量與的相關系數。
D.3 結構可靠度校準
D.3.1 結構可靠度校準是用可靠度方法分析按傳統方法所設計結構的可靠度水平,也是确定設計時采用的可靠指标的基礎,校準中所選取的結構構件應具有代表性。
D.3.2 結構可靠度校準可采用下列步驟:
1 确定校準範圍,選取結構物類型或結構材料形式,如混凝土結構、鋼結構等,根據目标可靠指标的适用範圍選取代表性的結構構件,包括構件的破壞形式;
2 确定設計中基本變量的取值範圍,如可變作用的标準值與永久作用的标準值比值的範圍;
3 分析傳統方法的設計表達式,如受彎設計表達式、受剪設計表達式等;
4 計算不同構件的可靠指标;
5 根據構件在工程中的應用數量和重要性,确定一組權重系數,并滿足
(D.3.2-1)
6 按下式确定所校準結構可靠指标的加權平均
(D.3.2-2)
D.3.3 結構或結構構件的目标可靠指标,應根據可靠度校準的經綜合分析判斷确定。
D.4 基于可靠指标的設計
D.4.1 根據目标可靠指标進行結構或結構構件設計時,可采用下列方法之一:
1 所設計結構或結構構件的可靠指标應滿足下式要求:
≥ (D.4.1-1)
式中——所設計結構或構件的可靠指标;
——所設計結構或構件的目标可靠指标。
當不滿足(D.4.1-1)式的要求時,應重新進行設計,直至滿足要求為止。
2 對某些結構構件的截面設計,如鋼筋混凝土構件截面配筋,當抗力服從對數正态分布時,可按下式直接求解結構構件的幾何參數:
(D.4.1-2)
式中——抗力函數;
——疊代計算求得的正态化抗力的平均值;
——疊代計算求得的抗力驗算點值;
——抗力的變異系數;
——材料性能平均值;
——幾何參數的設計值,如鋼筋混凝土構件鋼筋的截面面積等。
D.4.2 當按可靠指标方法設計的結果與傳統方法設計的結果有明顯差異時,應分析産生差異的原因。隻有當證明了可靠指标方法設計的結果合理後方可采用。
D.5 分項系數的确定方法
D.5.1 結構或結構構件設計表達式中分項系數的确定,應符合下列原則:
1 結構上的同種作用采用相同的作用分項系數,不同的作用采用各自的作用分項系數;
2 不同種類的構件有各自的抗力分項系數,同一種構件在任何可變作用下,抗力分項系數不變;
3 對各種構件在不同的作用效應比下,按所選定的作用分項系數和抗力系數進行設計,使所得的可靠指标與目标可靠指标具有最佳的一緻性。
D.5.2 确定結構或結構構件設計表達式中的分項系數可采用下列步驟:
1 選定代表性的結構或結構構件或破壞方式、一個永久作用和一個可變作用組成的簡單組合,如對建築結構永久作用和樓面可變作用、永久作用和風作用組合及常用的可變作用标準值效應與永久作用标準值效應的比值;
2 對安全等級為二級的結構或結構構件,重要性系數取為1.0;
3 對選定的結構或結構構件,确定分項系數和下簡單組合的作用效應設計值;
4 對選定的結構或結構構件,确定抗力系數下簡單組合的抗力标準值;
5 計算選定結構或結構構件簡單組合下的可靠指标;
6 對選定的所有代表性結構或結構構件、所有和的範圍以0.1或0.05的級差,優化确定;選定一組使按分項系數表達時設計的結構或結構構件的可靠指标與目标可靠指标最接近的分項系數、和;
7 根據以往的工程經驗,對優化确定的分項系數、和進行判斷,必要時進行調整;
8 當永久作用起有利作用時,分項系數表達式中的永久作用取負号,根據已經選定的分項系數和,通過以0.1或0.05為級差優化确定分項系數;
9 對安全等級為一、三級的結構或結構構件,以上面确定的安全等級為二級結構或結構構件的分項系數為基礎,同樣以按分項系數表達式設計的結構或結構構件的可靠指标與目标可靠指标最接近為條件,優化确定結構重要性系數。
D.6 組合值系數的确定方法
D.6.1 可變作用組合值系數的确定應符合下列原則:
在可變作用分項系數、和抗力分項系數已給定的前提下,對兩種或兩種以上可變作用參與組合的情況,确定的組合值系數應使按分項系數表達式設計的結構或結構構件的可靠指标與目标可靠指标具有最佳的一緻性。
D.6.2 确定可變作用的組合值系數可采用下列步驟:
1 以安全等級為二級的結構或結構構件為基礎,選定代表性的結構或結構構件或破壞方式、由一個永久作用和兩個或兩個以上可變作用組成的組合和常用的主導可變作用标準值效應與永久作用标準值效應的比值、伴随可變作用标準值效應與主導可變作用标準值效應的比值;
2 根據已經确定的分項系數、,計算不同結構或結構構件、不同作用組合和常用的作用效應比下的抗力設計值;
3 根據已經确定的抗力分項系數,計算不同結構或結構構件、不同作用組合和常用的作用效應比下的抗力标準值;
4 計算不同結構或結構構件、不同作用組合和常用的作用效應比下的可靠指标;
5 對選定的所有代表性結構或結構構件、作用組合和常用的作用效應比,優化确定組合值系數,使按分項系數表達式設計的結構或結構構件的可靠指标與目标可靠指标具有最佳的一緻性;
6 根據以往的工程經驗,對優化确定的組合值系數進行判斷,必要時進行調整。
附錄E 既有結構的可靠性評定
E.1 一般規定
E.1.1 本附錄适用于按有關标準或行業的規則建造的既有結構的可靠性評定。
E.1.2 在下列情況下宜對既有結構的可靠性進行評定:
1 結構的使用時間超過規定的年限;
2 結構的用途或使用要求發生改變;
3 結構的使用環境惡化;
4 結構存在較嚴重的質量缺陷;
5 出現材料性能劣化、構件損傷或其他不利狀态;
6 對既有結構的可靠性有懷疑或有異議。
E.1.3 既有結構的可靠性評定應在保證性能的前提下,盡量保全結構,延長結構的使用年限。
E.1.4 既有結構的可靠性評定可分為承載能力評定、适用性評定和耐久性評定,必要時尚應進行抗災害能力評定。
E.1.5 既有結構的可靠性評定,應根據國家現行有關标準的要求進行。
E.1.6 既有結構的可靠性評定應按下列步驟進行:
1 明确評定的對象、内容和目的;
2 通過調查或檢測獲得與結構上的作用和結構實際的性能和狀況的相關數據和信息;
3 對實際結構的可靠性進行分析;
4 提出評定報告。
E.2 承載能力評定
E.2.1 既有結構承載能力的評定可分成結構體系和構件布置、構件的連接和構造、作用與作用效應的分析、構件與連接的承載力等評定項目。
E.2.2 既有結構的結構體系和構件布置,應以現行結構設計規範的要求為依據對實際狀況進行評定。
E.2.3 既有結構的連接和與構件承載力相關的構造,應以現行結構設計規範的要求為依據對實際狀況進行評定。
E.2.4 結構構件的承載力應以本标準規定的可靠指标為基準,對構件承載力與作用效應之間的關系予以評價,其中構件連接的可靠指标可略大于構件的可靠指标。
E.2.5 結構構件和連接的承載力可采取下列方法進行評定:
1 基于結構良好狀态的評定方法;
2 基于材料性能分項系數;
3 構件分項系數的評定方法;
4 基于可靠指标的評定方法;
5 重力荷載檢驗的評定方法等。
E.2.6 當結構處于良好使用狀态時,宜采用基于結構良好狀态的評定方法,此時對同時滿足下列要求的結構,可評定其承載力符合要求:
1 結構未出現明顯的影響結構正常使用的變形、裂縫、位移、振動等适用性問題;
2 在評估使用年限内,結構上的作用和環境不會發生顯著的變化。
E.2.7 當采取基于分項系數或安全系數的方法評定時,對同時滿足下列要求的結構,可評定其承載力符合要求。
1 構件的承載力應按現行結構設計标準提供的結構計算模型确定,且應對模型中指标或參數進行符合實際情況的調整:
1)構件材料強度的取值,宜以實測數據為依據,按現行結構檢測标準規定的方法确定;
2)計算模型的幾何參數,可按構件的實際尺寸确定;
3)在計算分析構件承載力時,應考慮不可恢複性損傷的不利影響;
4)經過驗證後,在計算模型中可增補對構件承載力有利因素的實際作用。
2 作用和作用效應按國家現行标準的規定确定,并可進行下列參數或分析方法的調整:
1)永久作用應以現場實測數據為依據按現行建築結構荷載标準規定的方法确定;
2)部分可變作用可根據評估使用年限情況采用考慮結構設計使用年限的荷載調整系數;
3)在計算作用效應時,應考慮軸線偏差、尺寸偏差和安裝偏差等的不利影響;
4)應按可能出現的最不利作用組合确定作用效應。
3 按上述方法計算得到的構件承載力不小于作用效應或安全系數不小于有關結構設計标準的要求。
E.2.8 當可确定一批構件的實際承載力及其變異系數時,可采用基于可靠指标調整抗力分項系數的評定方法,此時對同時滿足下列要求的一批構件,可評定其承載力符合要求:
1 作用效應的計算,應符合E.2.7的規定;
2 根據結構構件承載力的實際變異情況調整抗力分項系數;
3 按上述原則計算得到的承載力不小于作用效應。
E.2.9 對具備相應條件的結構或結構構件,可采用基于荷載檢驗的評定方法,此時對同時滿足下列要求的結構或結構構件,可評定其承載力符合要求:
1檢驗荷載的形式應與結構承受的主要作用的情況基本一緻,檢驗荷載不應使結構或構件出現不可逆的變形或損傷;
2 荷載檢驗及相應的計算分析結果符合有關标準的要求。
E.2.10 對承載力評定為不符合要求的結構或結構構件,應提出采取加固措施的建議,必要時也可提出對其限制使用的要求。
E.2.11 構件的作用效應,應按下列規定确定:
1 結構分析宜考慮軸線的偏差和不可恢複性變形等對作用效應的影響;
2 當不能确定作用效應的不定性時,應使有所有可能出現不利組合效應的包絡作為作用效應的評定值。
E.3 适用性評定
E.3.1 既有結構的适用性評定,應包括正常使用極限狀态和結構維系建築功能的能力等分項。
E.3.2 結構構件正常使用極限狀态的評定,應以現行結構設計規範規定的限值為基準對結構構件的狀況予以評價。
E.3.3 結構構件的變形、位移和開裂等狀況可通過現場的檢測确定;現場測定時應區分施工偏差和構件的變形。
E.3.4 當結構構件的變形或位移不能通過現場測試确定時,應附加結構分析的方法。
E.3.5 當結構的位移或變形對建築的使用功能構成影響時,應評定為結構構件維系建築功能的能力不足。
E.4 耐久性評定
E.4.1 既有結構的耐久性評定,應以判定結構相應耐久年限與評估使用年限之間關系為目的。
E.4.2 既有結構耐久性極限狀态的标志或限值宜按本标準附錄G的有關規定确定。
E.4.3 既有建築結構耐久性的評定應實施下列的現場檢測:
1 确定已出現耐久性極限狀态标志的構件和連接;
2 測定構件材料性能劣化的狀況;
3 測定有害物質的含量和狀況;
4 确定環境侵蝕性的變化動情況。
E.4.4 對于已經出現耐久性極限标志的構件或連接,應進行構件承載力的評定和适用性評定,在評定時應考慮不可恢複性損傷對的實際影響。
E.4.5 對于未出現耐久性極限狀态标志和達到限值的構件和連接,可推定耐久年限。
E.4.6 結構構件的耐久年限可采取下列的方法推定:
1 經驗的方法;
2 依據實際劣化情況驗證或校準已有模型的方法;
3 基于快速檢驗的方法;
4 其他适用的方法等。
E.5 抗災害能力的評定
E.5.1 建築物受到的災害,主要包括其可能遭受的罕遇地震、洪水、爆炸、非正常撞擊、火災等偶然作用。
E.5.2 既有結構抗災害能力,宜從結構體系與構件布置、連接與構造、承載力、防災減災和防護措施等方面綜合評定。
E.5.3 對于罕遇地震可采取下列方法予以評定:
1 按現行規範對建築物的總高度、層數、高寬比等限制要求和結構構造措施進行大震不倒的評定;
2 采取有結構的分析措施對結構整體的變形限值和薄弱層變形限值的評定析措施。
E.5.4 對于可能受到洪水影響的既有結構,除應考慮洪水的沖擊作用和浸泡作用外,還應考慮洪水對地基影響。
E.5.5 對于發生在内部的爆炸等偶然作用應進行下列三種境況的評定:
1 爆炸發生時和發生後,避免結構出現整體倒塌的能力或個别構件破壞後避免結構出現連續倒塌的能力;
2 爆炸發生時,避免建築内部人員受到嚴重傷害的防護措施;
3 減小爆炸對周邊建築影響的措施。
E.5.6 當即有建築結構周邊有爆炸源時,應評價避免爆炸造成人員受到傷害的防護措施和結構及圍護結構避免破壞的能力。
E.5.7 對于發生在建築内部和外部的撞擊,應進行下列的評定:
1 防止撞擊發生的措施和減小撞擊作用效應的措施;
2 結構局部破壞或個别構件喪失承載力,避免結構出現局部坍塌或連續倒塌的能力。
E.5.8 對于發生在建築内部的火災,可進行下列的評定:
1 對于未設置噴淋設施的建築,可評價可燃物全部燃燒的持續時間與結構構件耐火極限的關系;
2 對于設置噴淋設施的建築,應評價煙感和噴淋設施的有效性;
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