????按照《住房和城鄉(xiāng)建設部關(guān)于印發(fā)2019年工程建設規(guī)范和標準編制及相關(guān)工作計劃的通知》(建標函[2019]?8號)要求,編制組在國家現(xiàn)行相關(guān)工程建設標準基礎(chǔ)上,認真總結(jié)實踐經(jīng)驗,參考了國外技術(shù)法規(guī)、國際標準和國外先進標準,并與國家法規(guī)政策相協(xié)調(diào),經(jīng)廣泛調(diào)查研究和征求意見,編制了本規(guī)范。??????1?對各類工程結(jié)構(gòu)的承載力、正常使用和耐久性的基本要求;????2?結(jié)構(gòu)安全等級和設計工作年限的確定,結(jié)構(gòu)設計應當包含的基本內(nèi)容和各種設計方法的設計表達式以及結(jié)構(gòu)施工、維護和拆除的基本原則;????3?結(jié)構(gòu)的永久作用、樓面和屋面活荷載、風荷載、溫度作用等各類作用的取值要求和最低取值標準。?????本規(guī)范中,規(guī)定工程結(jié)構(gòu)性能的條款是:第2.1.1、2.1.2、2.1.3、2.1.4條;?????本規(guī)范中,規(guī)定結(jié)構(gòu)設計、施工和拆除基本技術(shù)要求的條款是:第2.1.5、2.1.6、2.1.7、2.1.8條和第3章全部條款;?????本規(guī)范中,規(guī)定結(jié)構(gòu)作用的條款是:第4章全部條款。?????下列工程建設標準中的強制性條文按本規(guī)范執(zhí)行:?????《工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB?50153-2008?????《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB?50068-2018?????《港口工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB?50158-2010?????《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設計統(tǒng)一標準》GB?50199-2013?????《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB?50009-2012?????《有色金屬工程結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB?50959-2013?????《石油化工建(構(gòu))筑物結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB?51006-2014?????本規(guī)范由住房和城鄉(xiāng)建設部負責管理和解釋。?????中國航空規(guī)劃設計研究總院有限公司?????肖從真 金新陽 陳凱?劉曉光?趙君黎 胡家順?周建平 雷興順 史志華?羅開海?唐意 朱愛萍?王國硯 顧明 貢金鑫?金偉良?范重 馮遠?楊學兵 郁銀泉 束偉農(nóng)?楊蔚彪?王建 李霆?范峰?朱丹?韓紀升?楊振斌?????聶建國?任慶英?傅學怡?婁宇?周建龍?劉彥生?溫四清?張晉勛?楊慶山?吳體?朱兆晴?????1 設計工作年限?design?working?life???????設計規(guī)定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件不需進行大修即可按預定目的使用的年限。?????2 設計狀況?design?situations???????代表一定時段內(nèi)實際情況的一組設計條件,設計應做到在該組條件下結(jié)構(gòu)不超越有關(guān)的極限狀態(tài)。?????3 持久設計狀況?persistent?design?situation???????在結(jié)構(gòu)使用過程中一定出現(xiàn),且持續(xù)期很長的設計狀況,其持續(xù)期一般與設計工作年限為同一數(shù)量級。?????4 短暫設計狀況?transient?design?situation???????在結(jié)構(gòu)施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大,而與設計工作年限相比,其持續(xù)期很短的設計狀況。?????5 偶然設計狀況?accidental?design?situation???????在結(jié)構(gòu)使用過程中出現(xiàn)概率很小,且持續(xù)期很短的設計狀況。?????6 地震設計狀況?seismic?design?situation??????結(jié)構(gòu)遭受地震時的設計狀況。??????為特定的驗證目的,一組同時考慮的固定可變作用、永久作用、自由作用的某種相容的荷載布置以及變形和幾何偏差。?????8?極限狀態(tài)?limit?states??????整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求,此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。?????9?承載能力極限狀態(tài)?ultimate?limit?state??????對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到最大承載力或出現(xiàn)不適于繼續(xù)承載的變形的狀態(tài)。?????10 正常使用極限狀態(tài)?serviceability?limit?state??????對應于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。?????11 不可逆正常使用極限狀態(tài)?irreversible?serviceability?limit?state??????當產(chǎn)生超越正常使用要求的作用卸除后,該作用產(chǎn)生的后果不可恢復的正常使用極限狀態(tài)。?????12 可逆正常使用極限狀態(tài)?reversible?serviceability?limit?state??????當產(chǎn)生超越正常使用要求的作用卸除后,該作用產(chǎn)生的后果可以恢復的正常使用極限狀態(tài)。??????結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受作用效應和環(huán)境影響的能力。?????14 極限狀態(tài)法?limit?state?method??????不使結(jié)構(gòu)超越某種規(guī)定的極限狀態(tài)的設計方法。?????15 容許應力法?permissible?stress?method??????使結(jié)構(gòu)或地基在作用標準值下產(chǎn)生的應力不超過規(guī)定的容許應力的設計方法。?????16 安全系數(shù)法?safety?factor?method??????使結(jié)構(gòu)或地基的抗力標準值與作用標準值的效應之比不低于某一規(guī)定安全系數(shù)的設計方法。??????施加在結(jié)構(gòu)上的集中力或分布力和引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因。前者為直接作用,也稱為荷載;后者為間接作用。?????18 作用效應?action?effect??????由作用引起的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的反應。?????19 永久作用?permanent?action??????在設計所考慮的時期內(nèi)始終存在且其量值變化與平均值相比可以忽略不計的作用;或其變化是單調(diào)的并趨于某個限值的作用。?????20 可變作用?variable?action??????在設計工作年限內(nèi)其量值隨時間變化,且其變化與平均值相比不可忽略不計的作用。?????21 偶然作用?accidental?action??????在設計工作年限內(nèi)不一定出現(xiàn),而一旦出現(xiàn)其量值很大,且持續(xù)期很短的作用。?????22?地震作用?seismic?action??????地震動對結(jié)構(gòu)所產(chǎn)生的作用。?????23 作用的代表值?representative?value?of?an?action??????設計中用以驗算極限狀態(tài)所采用的作用量值。它可以是作用的標準值或可變作用的組合值、頻遇值和準永久值。?????24 設計基準期?design?reference?period??????為確定可變作用代表值而選用的時間參數(shù)。?????25 作用的標準值?characteristic?value?of?an?action??????作用的基本代表值,為設計基準期內(nèi)最大荷載統(tǒng)計分布的特征值??筛鶕?jù)對觀測數(shù)據(jù)的統(tǒng)計、作用的自然界限或工程經(jīng)驗確定。?????26 可變作用的組合值?combination?value?of?a?variable?action??????對可變作用,使組合后的作用效應在設計基準期內(nèi)的超越概率,能與該作用單獨出現(xiàn)時的相應概率趨于一致的作用值;或組合后使結(jié)構(gòu)具有規(guī)定可靠指標的作用值。可通過組合值系數(shù)對作用標準值的折減來表示。?????27 可變作用的頻遇值?frequent?value?of?a?variable?action??????對可變作用,在設計基準期內(nèi)被超越的總時間為規(guī)定的較小比率或超越頻率為規(guī)定頻率的作用值??赏ㄟ^頻遇值系數(shù)對作用標準值的折減來表示。?????28?可變作用的準永久值?quasi-permanet?value?of?a?variable?action??????對可變作用,在設計基準期內(nèi)被超越的總時間為規(guī)定的較大比率的作用值。可通過準永久值系數(shù)對作用標準值的折減來表示。?????29 作用的設計值?design?value?of?an?action??????作用代表值與作用分項系數(shù)的乘積。?????30 作用組合?combination?of?actions;荷載組合?load?combination??????在不同作用的同時影響下,為驗證某一極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)可靠度而采用的一組作用值。?????31 作用的基本組合?fundamental?combination?of?actions??????承載能力極限狀態(tài)計算時,永久作用和可變荷載的組合。?????32 作用的偶然組合?accidental?combination?of?actions??????承載能力極限狀態(tài)計算時永久作用、可變荷載和一個偶然作用的組合,以及偶然事件發(fā)生后受損結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性驗算時永久作用與可變荷載的組合。?????33 作用的標準組合?characteristic?combination?of?actions??????正常使用極限狀態(tài)計算時,采用標準值或組合值為荷載代表值的組合。?????34 作用的頻遇組合?frequent?combination?of?actions??????正常使用極限狀態(tài)計算時,對可變荷載采用頻遇值或準永久值為荷載代表值的組合。?????35 作用的準永久組合?quasi-permanet?combination?of?actions??????正常使用極限狀態(tài)計算時,對可變荷載采用準永久值為荷載代表值的組合。?????36 等效均布荷載?equivalent?uniform?live?load??????等效均布荷載系指其在結(jié)構(gòu)上所得的荷載效應能與實際的荷載效應保持一致的均布荷載。?????37 從屬面積?tributary?area??????考慮梁、柱等構(gòu)件均布荷載折減所采用的計算構(gòu)件負荷的樓面面積。?????38?基本雪壓?characteristic?value?of?snow?load?on?ground??????雪荷載的基準壓力,一般按當?shù)乜諘缙教沟孛嫔戏e雪自重的觀測數(shù)據(jù),經(jīng)概率統(tǒng)計得出50年一遇最大值確定。?????39 基本風壓?reference?wind?pressure??????風荷載的基準壓力,一般按當?shù)乜諘缙教沟孛嫔?0m高度處10min平均的風速觀測數(shù)據(jù),經(jīng)概率統(tǒng)計得出50年一遇最大值確定的風速,再考慮相應的空氣密度,按貝努利(Bernoulli)公式確定的風壓。?????40 體型系數(shù)?shape?coefficient?of?wind?load??????與建筑外形和風向相關(guān)的,表征建筑物在給定風速下平均風壓大小的系數(shù)。?????41 溫度作用?thermal?action??????結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件中由于溫度變化所引起的作用。?????42 基本氣溫?reference?air?temperature??????氣溫的基準值,取50年一遇月平均最高氣溫和月平均最低氣溫,根據(jù)歷年最高溫度月內(nèi)最高氣溫的平均值和最低溫度月內(nèi)最低氣溫的平均值經(jīng)統(tǒng)計確定。?????43 均勻溫度?uniform?temperature??????在結(jié)構(gòu)構(gòu)件的整個截面中為常數(shù)且主導結(jié)構(gòu)構(gòu)件膨脹或收縮的溫度。本條文說明不具備與規(guī)范正文同等的法律效力,僅供使用者作為理解和把握規(guī)范規(guī)定的參考。1.0.1??本規(guī)范制定的目的。本規(guī)范是以工程結(jié)構(gòu)的功能、性能要求為基礎(chǔ),并提供可接受方案(能夠滿足目標和功能、性能要求的技術(shù)方法或措施)的全文強制標準。1.0.2??本規(guī)范是國家工程建設控制性底線要求,具有法規(guī)強制效力,必須嚴格遵守。1.0.3??工程建設強制性規(guī)范是以工程建設活動結(jié)果為導向的技術(shù)規(guī)定,突出了建設工程的規(guī)模、布局、功能、性能和關(guān)鍵技術(shù)措施,但是,規(guī)范中關(guān)鍵技術(shù)措施不能涵蓋工程規(guī)劃建設管理采用的全部技術(shù)方法和措施,僅僅是保障工程性能的“關(guān)鍵點”,很多關(guān)鍵技術(shù)措施具有“指令性”特點,即要求工程技術(shù)人員去“做什么”,規(guī)范要求的結(jié)果是要保障建設工程的性能,因此,能否達到規(guī)范中性能的要求,以及工程技術(shù)人員所采用的技術(shù)方法和措施是否按照規(guī)范的要求去執(zhí)行,需要進行全面的判定,其中,重點是能否保證工程性能符合規(guī)范的規(guī)定。?????進行這種判定的主體應為工程建設的相關(guān)責任主體,這是我國現(xiàn)行法律法規(guī)的要求?!督ㄖā贰督ㄔO工程質(zhì)量管理條例》《民用建筑節(jié)能條例》以及相關(guān)的法律法規(guī),突出強調(diào)了工程監(jiān)管、建設、規(guī)劃、勘察、設計、施工、監(jiān)理、檢測、造價、咨詢等各方主體的法律責任,既規(guī)定了首要責任,也確定了主體責任。在工程建設過程中,執(zhí)行強制性工程建設規(guī)范是各方主體落實責任的必要條件,是基本的、底線的條件,有義務對工程規(guī)劃建設管理采用的技術(shù)方法和措施是否符合本規(guī)范規(guī)定進行判定。?????同時,為了支持創(chuàng)新,鼓勵創(chuàng)新成果在建設工程中應用,當擬采用的新技術(shù)在工程建設強制性規(guī)范或推薦性標準中沒有相關(guān)規(guī)定時,應當對擬采用的工程技術(shù)或措施進行論證,確保建設工程達到工程建設強制性規(guī)范規(guī)定的工程性能要求,確保建設工程質(zhì)量和安全,并應滿足國家對建設工程環(huán)境保護、衛(wèi)生健康、經(jīng)濟社會管理、能源資源節(jié)約與合理利用等相關(guān)基本要求。2.1.1??本條規(guī)定了結(jié)構(gòu)必須滿足安全性、適用性和耐久性三方面的要求。2.1.2??合理的傳力路徑,是保證結(jié)構(gòu)能夠承載的基本要求,因此結(jié)構(gòu)體系傳力路徑的合理性是結(jié)構(gòu)設計時必須考慮的重要因素。2.1.3??結(jié)構(gòu)的整體穩(wěn)固性是指結(jié)構(gòu)應當具有完整性和一定的容錯能力,避免因為局部構(gòu)件的失效導致結(jié)構(gòu)整體失效。在某些偶然事件發(fā)生時,通常會造成結(jié)構(gòu)局部構(gòu)件失效,但如果結(jié)構(gòu)設計不當,則可能因為局部的失效導致結(jié)構(gòu)發(fā)生連續(xù)倒塌、整體破壞,造成重大損失。條文中的人為失誤是指由于設計、施工和使用者在認知、行為和意圖等方面的局限性,忽視了某些潛在的可能影響結(jié)構(gòu)安全的因素。?????火災是直接威脅到公眾生命財產(chǎn)安全的重要風險因素。發(fā)生火災時,結(jié)構(gòu)特性與一般的使用條件下有很大差異。因此在結(jié)構(gòu)設計時,除了應當滿足本規(guī)范第2.1.1條的三項基本要求之外,還必須考慮在突發(fā)火災的情況下,結(jié)構(gòu)能夠在規(guī)定時間內(nèi)提供足夠承載力和整體穩(wěn)固性,為現(xiàn)場人員疏散、消防人員施救創(chuàng)造條件,并避免因為結(jié)構(gòu)失效導致火災在更大范圍的蔓延。?????為了防止結(jié)構(gòu)出現(xiàn)與起因不相稱的破壞,可以采取各種適當?shù)姆椒ɑ蚣夹g(shù)措施,主要包括:?????1)減少結(jié)構(gòu)可能遭遇的危險因素;?????2)采用對可能存在的危險因素不敏感的結(jié)構(gòu)類型;?????3)采用局部構(gòu)件被移除或損壞時仍能繼續(xù)承載的結(jié)構(gòu)體系;?????4)避免采用無破壞預兆的結(jié)構(gòu)體系;?????5)采取增強結(jié)構(gòu)整體性的構(gòu)造措施。?????減少危險因素,是指在結(jié)構(gòu)設計階段采取各種預防措施,如設置防撞保護、管道燃氣系統(tǒng)合理布局、通過質(zhì)量管理減小人為失誤等;對危險因素不敏感的結(jié)構(gòu)類型,主要是指通過合理的結(jié)構(gòu)布局和受力路徑,使結(jié)構(gòu)在可能的危險因素作用下,不致出現(xiàn)過大的不利作用效應;局部構(gòu)件被移除或損壞時仍能繼續(xù)承載的結(jié)構(gòu)體系,可通過主要受力構(gòu)件移除后的輪次計算加以判別;結(jié)構(gòu)發(fā)生垮塌前會出現(xiàn)肉眼可見的位移變形或損壞的結(jié)構(gòu)體系可稱為有破壞預兆的結(jié)構(gòu)體系,反之則是無破壞預兆的結(jié)構(gòu)體系。而設置圈梁等構(gòu)造措施,可以增強砌體結(jié)構(gòu)的整體性,提高其整體穩(wěn)固性。2.1.4??結(jié)構(gòu)的耐久性是保證結(jié)構(gòu)在設計工作年限內(nèi),能夠正常使用的必要條件。而環(huán)境條件對耐久性具有重要影響,因此應當對結(jié)構(gòu)所處的環(huán)境條件進行評估并采取適當措施。2.1.5??本條規(guī)定了結(jié)構(gòu)設計應當包含的基本內(nèi)容。條文中“結(jié)構(gòu)耐久性的設計”除了考慮材料的耐久性之外,還可以從結(jié)構(gòu)全壽命周期的使用與維護角度加以考慮。2.1.6??結(jié)構(gòu)的安全性和適用性是在設計階段就已確定的。為實現(xiàn)結(jié)構(gòu)的建設目標,施工必須按照設計文件施工,確保實現(xiàn)設計要求。施工安全是底線要求,包括腳手架、支模系統(tǒng)等的安全設計,對施工工況進行復核驗算,制定切實可行的安全管理措施等。2.1.7??本條對危害結(jié)構(gòu)安全的行為作出禁止性規(guī)定。不同使用用途的結(jié)構(gòu),其結(jié)構(gòu)體系、建筑布局和荷載取值都有很大差異,因此結(jié)構(gòu)必須按照設計規(guī)定的用途使用。擅自改變結(jié)構(gòu)用途與使用環(huán)境、增加荷載、破壞地基基礎(chǔ)等均會帶來結(jié)構(gòu)安全問題。如果確實有變更使用用途的要求,則應當經(jīng)過設計復核,并采取必要措施。2.1.8??本條是對結(jié)構(gòu)拆除的基本要求。2.2.1??結(jié)構(gòu)破壞可能產(chǎn)生的后果可以從危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、對社會或環(huán)境產(chǎn)生影響等方面進行評估。安全等級分三級,分別對應重要結(jié)構(gòu)、一般結(jié)構(gòu)和次要結(jié)構(gòu)。歐洲標準《結(jié)構(gòu)設計基礎(chǔ)》EN1990附錄B則根據(jù)“結(jié)構(gòu)破壞后果”和“結(jié)構(gòu)可靠性水準要求”兩個角度規(guī)定了結(jié)構(gòu)分類,這和中國規(guī)范的分類要求基本相同。國際標準《結(jié)構(gòu)設計基礎(chǔ)一般要求》ISO22111第7條將結(jié)構(gòu)分為四類,前三類與中國相同,增加的第四類是特例,其安全度水準需要根據(jù)項目實際情況設定。美國《國際建筑規(guī)范》(International?Building?Code)中第1604.5部分則將建筑結(jié)構(gòu)的風險分類劃分為四類,并且詳細列舉了各個風險分類對應的建筑結(jié)構(gòu)類型。由于本規(guī)范面向的是所有工程結(jié)構(gòu),因此各行業(yè)領(lǐng)域可以按照本條的要求對工程結(jié)構(gòu)的重要等級作出更為具體明確的分類規(guī)定。2.2.2??結(jié)構(gòu)的設計工作年限即“設計使用年限”。在2021年實施的國際標準《結(jié)構(gòu)可靠性總原則——術(shù)語》ISO8930中特別說明,design?service?life和?design?working?life?是等價的兩個術(shù)語。“設計工作年限”主要是指設計預定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件在正常維護條件下的服役期限,并不意味著結(jié)構(gòu)超過該期限后就不能使用了。因此,本規(guī)范將該術(shù)語統(tǒng)一為“設計工作年限”以更準確表達其含義。設計工作年限是結(jié)構(gòu)設計的重要參數(shù),不僅影響可變作用的量值大小,也影響著結(jié)構(gòu)主材的選擇。對于業(yè)主而言,只有確定了設計工作年限,才能對不同的結(jié)構(gòu)方案和主材選擇進行比較,優(yōu)化結(jié)構(gòu)全生命周期的成本,獲得最佳解決方案。由于行業(yè)之間的差異性,對于本條未予列明的工程結(jié)構(gòu)種類,可根據(jù)相關(guān)的標準規(guī)范或者本條規(guī)定的原則確定設計工作年限。?????本規(guī)范表2.2.2-1中設計工作年限不低于100年的“特別重要的建筑結(jié)構(gòu)”,是指因具有紀念意義或特殊功能需要長期服役的重要建筑結(jié)構(gòu),其含義不同于確定安全等級時的“重要結(jié)構(gòu)”。安全等級定為一級的重要結(jié)構(gòu),如果根據(jù)其建造目的和使用功能,不需要長期服役,則其設計工作年限也不強制要求取100年。2.2.3??本條規(guī)定了結(jié)構(gòu)附屬設施設計工作年限的確定方法。2.2.4??并非結(jié)構(gòu)的所有部件都滿足相同的設計工作年限要求。結(jié)構(gòu)中某些需要定期更換的組成部分,可以根據(jù)實際情況確定設計工作年限,但在設計文件中應當明確標明。同樣,結(jié)構(gòu)部件的安全等級也可以和結(jié)構(gòu)整體有所不同,也應當在設計文件中明確標明。2.3.1??本條明確了作用效應的確定方法。結(jié)構(gòu)分析方法要符合力學基本原理,根據(jù)采取的求解方法不同,需要考慮力學平衡條件、變形協(xié)調(diào)條件、材料的短期和長期性質(zhì)等因素,還要對結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性加以考慮。2.3.2??本條對結(jié)構(gòu)分析中采用的計算模型、簡化假定和邊界條件作出規(guī)定。結(jié)構(gòu)分析所建立的模型是結(jié)構(gòu)體系的簡化處理。為了使其能夠反映結(jié)構(gòu)的真實響應,以便為結(jié)構(gòu)設計提供合理準確的指導,必須掌握影響結(jié)構(gòu)響應的最重要的因素,而忽略某些次要因素。這些重要因素包括:外形尺寸、材料特性、外部作用等等。在此過程中引入的簡化或者假定,都應當有所依據(jù),避免無根據(jù)的簡化或假定對結(jié)構(gòu)分析造成重大影響。在結(jié)構(gòu)分析中,邊界條件與結(jié)構(gòu)模型同樣重要,尤其是對于復雜的有限元分析和受力復雜的結(jié)構(gòu)體系而言,邊界條件的準確性直接影響到分析結(jié)果和實際情況的相符程度。2.3.3??正確的分析方法和分析理論,對于結(jié)構(gòu)分析結(jié)果有重要影響。本條規(guī)定了選用分析方法時需要考慮的因素。當結(jié)構(gòu)的材料性能處于彈性狀態(tài)時,一般可假定力與變形(或變形率)之間的相互關(guān)系是線性的,可采用彈性理論進行結(jié)構(gòu)分析,這種情況下,分析比較簡單,效率也較高;而當結(jié)構(gòu)的材料性能處于彈塑性狀態(tài)或完全塑性狀態(tài)時,力與變形(或變形率)之間的相互關(guān)系比較復雜,一般情況下都是非線性的,這時應當采用彈塑性理論或塑性理論進行結(jié)構(gòu)分析。所謂動力作用,是指導致結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生了顯著加速度的作用類型。為了準確反映動力作用的影響,需要采用動力響應分析或動力系數(shù)等方法進行分析。2.3.4??在許多情況下,結(jié)構(gòu)變形會引起幾何參數(shù)名義值產(chǎn)生顯著變異。一般稱這種變形效應為幾何非線性或二階效應。如果這種變形對結(jié)構(gòu)性能有重要影響,應與結(jié)構(gòu)的幾何不完整性一樣在設計中加以考慮。2.4.1??作用按時間變化特性分類是最主要的分類方法,它直接關(guān)系到作用變量概率模型的選擇。?????永久作用的統(tǒng)計參數(shù)與時間基本無關(guān),故可采用隨機變量概率模型來描述;永久作用的隨機性通常表現(xiàn)在隨空間變異上??勺冏饔玫慕y(tǒng)計參數(shù)與時間有關(guān),故采用隨機過程概率模型來描述;在實用上經(jīng)常可將隨機過程概率模型轉(zhuǎn)化為隨機變量概率模型來處理。?????永久作用可分為以下幾類:結(jié)構(gòu)自重;土壓力;水位不變的水壓力;預應力;地基變形;混凝土收縮;鋼材焊接變形;引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的各種施工因素。?????可變作用可分為以下幾類:使用時人員、物件等荷載;施工時結(jié)構(gòu)的某些自重;安裝荷載;車輛荷載;起重機荷載;風荷載;雪荷載;冰荷載;多遇地震;正常撞擊;水位變化的水壓力;揚壓力;波浪力;溫度變化。?????偶然作用可分為以下幾類:撞擊;爆炸;罕遇地震;龍卷風;火災;極嚴重的侵蝕;洪水作用。?????某些作用(如地震作用和撞擊)既可作為可變作用,也可作為偶然作用,取決于場地條件和結(jié)構(gòu)的使用條件。?????雖然任何荷載都具有不同性質(zhì)的變異性,但在設計中,不可能直接引用反映荷載變異性的各種統(tǒng)計參數(shù),通過復雜的概率運算進行具體設計。因此,在設計時除了采用能便于設計者使用的設計表達式外,對荷載仍應賦予一個規(guī)定的量值,稱為荷載代表值。荷載可根據(jù)不同的設計要求,規(guī)定不同的代表值,以使之能更確切地反映它在設計中的特點。本規(guī)范給出荷載的四種代表值:標準值、組合值、頻遇值和準永久值。荷載標準值是荷載的基本代表值,其他代表值都可在標準值的基礎(chǔ)上乘以相應的系數(shù)后得出。?????荷載標準值是指其在結(jié)構(gòu)的使用期間可能出現(xiàn)的最大荷載值。由于荷載本身的隨機性,因而使用期間的最大荷載也是隨機變量,原則上也可用它的統(tǒng)計分布來描述。荷載標準值統(tǒng)一由設計基準期最大荷載概率分布的某個分位值來確定。因此,對某類荷載,當有足夠資料而有可能對其統(tǒng)計分布作出合理估計時,則可在其設計基準期最大荷載的分布上,根據(jù)協(xié)議的百分位取其分位值作為該荷載的代表值,原則上可取分布的特征值(例如均值、眾值或中值)。實際上,對于大部分自然荷載,包括風雪荷載,習慣上都以其規(guī)定的平均重現(xiàn)期來定義標準值,也即相當于以其重現(xiàn)期內(nèi)最大荷載的分布的眾值為標準值。?????目前,并非對所有荷載都能取得充分的資料,為此不得不從實際出發(fā),根據(jù)已有的工程實踐經(jīng)驗,通過分析判斷后,協(xié)議一個公稱值作為代表值。在本規(guī)范中,對按這兩種方式規(guī)定的代表值統(tǒng)稱為荷載標準值。?????與永久作用和可變作用不同,偶然作用沒有充分的統(tǒng)計信息,因此偶然作用的代表值需要根據(jù)結(jié)構(gòu)設計使用特點確定。2.4.2??作用按照其他特性分類,主要是要求結(jié)構(gòu)設計人員在設計過程中,根據(jù)作用的特性選擇恰當?shù)淖饔媚P?,對其進行適當?shù)姆诸惤M合,并合理準確的加載。條文中所列3款,分別是按照作用的來源性質(zhì)、空間變化特點和作用的固有性質(zhì)進行的分類。2.4.3??在確定各類可變荷載的代表值時,會涉及出現(xiàn)荷載最大值的時域問題,該時域長度即為“設計基準期”。本規(guī)范采用的設計基準期為50年。如果“設計基準期”更長,而可變作用取值和其他設計條件不變,則結(jié)構(gòu)的可靠指標就降低了。因此本條規(guī)定,當設計基準期不同時,應當按照可靠指標一致的原則,對可變作用量值進行調(diào)整。應注意的是,設計基準期是確定可變荷載取值標準的重要時間參數(shù),和“設計工作年限”是兩個不同的概念。2.4.4??本條規(guī)定了確定作用量值大小的一般原則。2.4.5??工業(yè)建筑結(jié)構(gòu)中的工藝荷載,根據(jù)工藝要求不同差異很大,對結(jié)構(gòu)設計的影響較大。本條規(guī)定了對于工藝荷載的提供資料要求,以保證荷載取值的準確性。2.4.6??本條規(guī)定了各種不同的作用組合的要求。不同設計方法采用的作用組合也有所不同,但究其實質(zhì),都是考慮結(jié)構(gòu)在設計工作年限內(nèi)可能出現(xiàn)的不同類型、不同量值的荷載同時作用的各種情況。因此本條將各種作用組合進行統(tǒng)一規(guī)定,再配合不同的設計表達式和相關(guān)系數(shù)取值進行結(jié)構(gòu)設計。作用組合中的符號“Σ”和“+”均表示組合,即同時考慮所有作用對結(jié)構(gòu)的共同影響,不表示代數(shù)相加。?????基本組合中起控制作用的可變作用一般需要輪次計算方能確定?;窘M合與“極限狀態(tài)的分項系數(shù)設計法”相對應,用于承載極限狀態(tài)設計。?????抗震設計的設計方法與作用組合較為特殊,需按照抗震設計要求執(zhí)行。?????標準組合與“極限狀態(tài)的分項系數(shù)設計法”相對應時,用于正常使用極限狀態(tài)設計。在采用容許應力和安全系數(shù)法設計時,通常也采用標準組合,但組合系數(shù)的取值有所區(qū)別。此外,有的采用容許應力法的設計規(guī)范還對“主力”、“主力+附力”作用下的結(jié)構(gòu)驗算作出不同限值規(guī)定,也可視為標準組合的不同情況。?????頻遇組合和準永久組合都是和“極限狀態(tài)的分項系數(shù)設計法”相對應的,用于不同狀態(tài)的設計驗算。2.4.7??本條規(guī)定了結(jié)構(gòu)效應設計值的確定方法。即應同時考慮所有作用對結(jié)構(gòu)的共同影響。2.4.8??本規(guī)范第2.4.7條規(guī)定的方法是作用組合效應值的一般確定方法,在實際工程設計時往往根據(jù)實際情況有所簡化。最為常見的是當作用和作用效應是線性關(guān)系時,作用組合的效應可以直接表示為作用效應的組合,這為結(jié)構(gòu)設計帶來極大方便。但在應用時,必須注意作用和效應是否滿足線性關(guān)系這一前提條件。2.5??材料和巖土的性能及結(jié)構(gòu)幾何參數(shù)2.5.1??環(huán)境因素(如二氧化碳、氯化物和濕度等)會對材料特性有明顯影響,進而可能對結(jié)構(gòu)的安全性和適用性造成不利影響。這種影響因材料而異,因此要求結(jié)構(gòu)設計時對此加以考慮。2.5.2??材料性能實際上是隨時間變化的,有些材料性能,例如木材、混凝土的強度等,這種變化相當明顯。因此本條規(guī)定了材料性能應通過特定條件下的標準化測試方法確定。?????標準試件試驗所得的材料性能fspe,一般說來,不等同于結(jié)構(gòu)中實際的材料性能fstr,有時兩者可能有較大的差別。例如,材料試件的加荷速度遠超過實際結(jié)構(gòu)的受荷速度,致使試件的材料強度較實際結(jié)構(gòu)中偏高;試件的尺寸遠小于結(jié)構(gòu)的尺寸,致使試件的材料強度受到尺寸效應的影響而與結(jié)構(gòu)中不同;有些材料,如混凝土,其標準試件的成型與養(yǎng)護與實際結(jié)構(gòu)并不完全相同,有時甚至相差很大,以致兩者的材料性能有所差別。所有這些因素一般習慣于采用換算系數(shù)或函數(shù)K。來考慮,從而結(jié)構(gòu)中實際的材料性能與標準試件材料性能的關(guān)系可用下式表示:?????由于結(jié)構(gòu)所處的狀態(tài)具有變異性,因此換算系數(shù)或函數(shù)KO也是隨機變量。2.5.4??本條規(guī)定了試驗數(shù)據(jù)不充分時,材料性能標準值的取值途徑。2.5.5??連接部位的幾何參數(shù)不兼容,可能導致結(jié)構(gòu)無法正常施工等嚴重后果。因此本條對公差的兼容性作出規(guī)定。3.1??極限狀態(tài)的分項系數(shù)設計方法3.1.1、3.1.2??這兩條是對極限狀態(tài)的規(guī)定。承載能力極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件發(fā)揮允許的最大承載能力的狀態(tài)。結(jié)構(gòu)構(gòu)件由于塑性變形而使其幾何形狀發(fā)生顯著改變,雖未達到最大承載能力,但已徹底不能使用,也屬于達到這種極限狀態(tài)。正常使用極限狀態(tài)可理解為結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到使用功能上允許的某個限值的狀態(tài)。例如,某些構(gòu)件必須控制變形、裂縫才能滿足使用要求。因過大的變形會造成如房屋內(nèi)粉刷層剝落、填充墻和隔斷墻開裂及屋面積水等后果;過大的裂縫會影響結(jié)構(gòu)的耐久性;過大的變形、裂縫也會造成用戶心理上的不安全感。?????這兩種極限狀態(tài)有顯著的差異。超過了結(jié)構(gòu)的承載能力極限狀態(tài),導致的結(jié)果是結(jié)構(gòu)失效,需要拆除或大修;而超過了正常使用極限狀態(tài),通常不會導致結(jié)構(gòu)的破壞,在消除外部不利因素之后,結(jié)構(gòu)一般還能繼續(xù)正常使用(需要區(qū)分可逆和不可逆的正常使用狀態(tài))。3.1.3??結(jié)構(gòu)設計時,應針對各種設計狀況和相關(guān)的承載能力極限狀態(tài)、正常使用極限狀態(tài)進行分析。其目的是要驗證在各種內(nèi)外部因素的條件下(作用、材料特性、幾何形狀),結(jié)構(gòu)不會超過極限狀態(tài)。當有充分依據(jù)表明,結(jié)構(gòu)滿足其中一種極限狀態(tài),另一種極限狀態(tài)自然滿足時,可以只驗算起控制作用的極限狀態(tài)。如果不能確定,則必須對兩種狀態(tài)分別進行計算和驗算。3.1.4??結(jié)構(gòu)的作用、環(huán)境影響以及自身特性都是隨時間變化的,設計狀況代表了在一定時間段內(nèi)結(jié)構(gòu)的內(nèi)外環(huán)境狀態(tài)。需要根據(jù)結(jié)構(gòu)的實際情況(使用條件、環(huán)境條件等)選擇與此相對應的設計狀況,包括持久設計狀況、短暫設計狀況、偶然設計狀況,對處于地震設防區(qū)的結(jié)構(gòu)尚應考慮地震設計狀況。?????地震設計狀況需要和偶然設計狀況區(qū)別開來,主要是因為地震作用具有與火災、爆炸、撞擊或局部破壞等偶然作用不同的特點。首先,地震設防區(qū)需要進行抗震設計,而且很多結(jié)構(gòu)是由抗震設計控制的;其二,地震作用是能夠統(tǒng)計并有統(tǒng)計資料的,可以根據(jù)地震的重現(xiàn)期確定地震作用。3.1.5??為了保證結(jié)構(gòu)的安全性和適用性,結(jié)構(gòu)設計時選定的設計狀況,應當涵蓋所能夠合理預見到的各種可能性。承載能力涉及結(jié)構(gòu)安全和人身安全,因此各種設計狀況下均應加以驗算;而持久設計狀況適用于結(jié)構(gòu)正常使用時的情況,因此還應當進行正常使用極限狀態(tài)設計。其他設計狀況是否進行正常使用極限狀態(tài)設計不做強制要求,可根據(jù)實際情況確定。3.1.6??結(jié)構(gòu)按極限狀態(tài)設計時,對不同的設計狀況應采用相應的作用組合,在每一種作用組合中還必須選取其中的最不利組合進行有關(guān)的極限狀態(tài)設計。3.1.7??本條規(guī)定了承載能力極限狀態(tài)作用組合的具體操作要求。3.1.8??所謂可逆的正常使用極限狀態(tài),是指在導致超出極限狀態(tài)的因素移除之后,結(jié)構(gòu)可以恢復正常的極限狀態(tài),比如超出極限狀態(tài)要求的振動或臨時性的位移等;而不可逆的正常使用極限狀態(tài),則是指一旦超出極限狀態(tài),結(jié)構(gòu)不能再恢復正常的極限狀態(tài),比如永久性的局部損壞,或永久變形。不可逆的正常使用極限狀態(tài)所采用的設計準則,與承載能力極限狀態(tài)類似;而可逆的正常使用極限狀態(tài),其設計準則可根據(jù)實際情況確定。3.1.9??本條規(guī)定了各種基本變量設計的確定方法。作用的設計值Fd一般可表示為作用的代表值Fr與作用的分項系數(shù)γF的乘積。對可變作用,其代表值包括標準值、組合值、頻遇值和準永久值。組合值、頻遇值和準永久值可通過對可變作用標準值的折減來表示,即分別對可變作用的標準值乘以不大于1的組合值系數(shù)ψc、頻遇值系數(shù)ψf和準永久值系數(shù)ψq。3.1.10??本條規(guī)定了承載能力極限狀態(tài)的設計要求。作用組合效應設計值,包括了各種與采用的作用組合相對應的效應設計值,如軸力、彎矩設計值或表示幾個軸力、彎矩向量的設計值。3.1.11??作用組合效應設計值,包括了各種與采用的作用組合相對應的效應設計值,如變形、裂縫等的設計值。3.1.12??結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)γO是考慮結(jié)構(gòu)破壞后果的嚴重性而引入的系數(shù),對于安全等級為一級和三級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別取1.1和0.9??煽慷确治霰砻鳎捎眠@些系數(shù)后,結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠指標值較安全等級為二級的結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別增減0.5左右??紤]不同投資主體對建筑結(jié)構(gòu)可靠度的要求可能不同,故本條僅規(guī)定重要性系數(shù)的下限值。另外應注意,結(jié)構(gòu)重要性和結(jié)構(gòu)的抗震類別并不一定完全對應。3.1.13~3.1.15??在“以概率理論為基礎(chǔ)、以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法”中,將對結(jié)構(gòu)可靠度的要求分解到各種分項系數(shù)設計取值中,作用(包括永久作用、可變作用等)分項系數(shù)取值越高,相應的結(jié)構(gòu)可靠度設置水平也就越高。但從概率的觀點看,一個結(jié)構(gòu)可靠與否是隨機事件,無論其可靠度水平有多高,都不能做到100%安全可靠,總會有一定的失效概率存在,因此不可避免地存在著由于結(jié)構(gòu)失效帶來的風險(危及人的生命、造成經(jīng)濟損失、對社會或環(huán)境產(chǎn)生不利影響等)。人們只能做到把風險控制在可接受的范圍內(nèi)。一般來說,可靠度設置水平越高風險水平就越低,相應的一次投資的經(jīng)濟代價也越高;相反,可靠度設置水平越低風險水平就越高,而相應的一次投資的經(jīng)濟代價則越低。在經(jīng)濟發(fā)展水平較低的時候,對結(jié)構(gòu)可靠度的投入受到經(jīng)濟水平的制約,在保證“基本安全”的前提下,人們不得不承受較高的風險;而在經(jīng)濟發(fā)展水平較高的條件下,人們更多會選擇較高的結(jié)構(gòu)可靠度從而降低所承擔的風險。?????荷載效應組合的設計值中,荷載分項系數(shù)應根據(jù)荷載不同的變異系數(shù)和荷載的具體組合情況(包括不同荷載的效應比),以及與抗力有關(guān)的分項系數(shù)的取值水平等因素確定,以使在不同設計情況下的結(jié)構(gòu)可靠度能趨于一致。由于歷史原因,國內(nèi)各行業(yè)領(lǐng)域采用的分項系數(shù)有所不同。本條根據(jù)不同行業(yè)領(lǐng)域給出了分項系數(shù)的取值要求。?????本規(guī)范第3.1.13條規(guī)定了房屋建筑結(jié)構(gòu)的分項系數(shù)取值要求。對永久作用系數(shù)γG和可變荷載系數(shù)γQ的取值,分別根據(jù)對結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力有利和不利兩種情況,作出了具體規(guī)定??紤]到標準值大于4kN/m2的工業(yè)樓面活荷載,變異系數(shù)通常比較小,其分項系數(shù)規(guī)定為1.4。?????在傾覆、滑移或漂浮等有關(guān)結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定性的驗算中,永久作用效應一般對結(jié)構(gòu)是有利的,荷載分項系數(shù)應取小于1.0的值。雖然各結(jié)構(gòu)標準已經(jīng)廣泛采用分項系數(shù)表達方式,但對永久作用分項系數(shù)的取值,如地下水荷載的分項系數(shù),各地方有差異,目前還不可能采用統(tǒng)一的系數(shù)。因此,本規(guī)范僅規(guī)定永久作用有利時,分項系數(shù)取不大于1.0的值,但不規(guī)定具體數(shù)值。3.1.16??本條規(guī)定了設計工作年限的調(diào)整系數(shù)。確定γL可采用兩種方法:(1)使結(jié)構(gòu)在設計工作年限TL內(nèi)的可靠指標與在設計基準期T的可靠指標相同;(2)使可變荷載按設計工作年限TL定義的標準值QkL與按設計基準期T(50年)定義的標準值Qk具有相同的概率分位值。按第二種方法進行分析比較簡單,當可變荷載服從極值Ⅰ型分布時,可以得到γL的表達式:式中,kQ為可變荷載設計基準期內(nèi)最大值的平均值與標準值之比;δQ為可變荷載設計基準期最大值的變異系數(shù)。表1給出了部分可變荷載對應不同設計工作年限時的調(diào)整系數(shù),比較可知規(guī)范的取值基本偏于保守。?????對于風、雪荷載,可通過選擇不同重現(xiàn)期的值來考慮設計工作年限的變化。對溫度作用,還沒有太多設計經(jīng)驗,考慮設計工作年限的調(diào)整尚不成熟。因此,可變荷載調(diào)整系數(shù)的具體數(shù)據(jù),僅限于樓面和屋面活荷載。?????根據(jù)表1計算結(jié)果,對本規(guī)范表3.1.16中所列以外的其他設計工作年限對應的γL值,按線性內(nèi)插計算是可行的。?????對于荷載標準值不會隨時間明顯變化的荷載,如樓面均布活荷載中的書庫、儲藏室、機房、停車庫,以及工業(yè)樓面均布活荷載等,不需要考慮設計工作年限調(diào)整系數(shù)。?????雖然目前工程結(jié)構(gòu)設計大多采用以概率理論為基礎(chǔ)、以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法,但某些工程領(lǐng)域仍采用傳統(tǒng)的容許應力法和單一安全系數(shù)進行設計。作為工程結(jié)構(gòu)設計領(lǐng)域的強制性通用規(guī)范,必須對此作出規(guī)定。本節(jié)規(guī)定了容許應力法和安全系數(shù)法的設計表達式。4.1.1??本條規(guī)定了結(jié)構(gòu)自重荷載的確定方法。對于自重變異性較大的材料(如現(xiàn)場制作的保溫材料、混凝土薄壁構(gòu)件,尤其是制作屋面的輕質(zhì)材料等),考慮到結(jié)構(gòu)的可靠性,在設計中應根據(jù)該荷載對結(jié)構(gòu)有利或不利,分別取其自重的下限值或上限值。此外,要注意的是建筑吊頂以及地面、墻面建筑做法也是決定結(jié)構(gòu)自重的重要因素。4.1.2??對于位置固定的永久設備,其隨時間的變異性很小,因此也作為永久作用處理。4.1.3??荷載類型的判斷,直接影響到分項系數(shù)的取值,進而影響到結(jié)構(gòu)安全性。位置可以靈活布置的隔墻,從時間變異性上看與可變荷載類似,應按照樓面活荷載處理。4.1.4??本條規(guī)定了土壓力的計算原則。計算水位對土體含水率有較大影響,因此土的單位體積自重需要根據(jù)水位取天然密度、飽和密度、有效密度等不同密度值進行計算。4.1.5??預應力作為永久作用時,應當采用永存預應力。4.2.1??本條規(guī)定了樓面和屋面活荷載的處理原則。4.2.2、4.2.3??規(guī)定了民用建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)。規(guī)定的取值為設計時必須遵守的最低要求。如設計中有特殊需要,荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)的取值可以適當提高。第4.2.3條對小型客車和消防車荷載的取值方法做出單獨規(guī)定。4.2.4、4.2.5??這兩條規(guī)定了采用樓面等效均布活荷載方法設計樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)時,樓面均布活荷載的折減系數(shù)必須遵守的最低要求。?????作用在樓面上的活荷載,不可能以標準值的大小同時布滿在所有的樓面上,因此在設計梁、墻、柱和基礎(chǔ)時,還要考慮實際荷載沿樓面分布的變異情況,也即在確定梁、墻、柱和基礎(chǔ)的荷載標準值時,還應按樓面活荷載標準值乘以折減系數(shù)。?????折減系數(shù)的確定比較復雜,采用簡化的概率統(tǒng)計模型來解決這個問題還不夠成熟。目前除美國規(guī)范是按結(jié)構(gòu)部位的影響面積來考慮外,其他國家均按傳統(tǒng)方法,通過從屬面積來考慮荷載折減系數(shù)。對于支撐單向板的梁,其從屬面積為梁兩側(cè)各延伸二分之一的梁間距范圍內(nèi)的面積;對于支撐雙向板的梁,其從屬面積由板面的剪力零線圍成。對于支撐梁的柱,其從屬面積為所支撐梁的從屬面積的總和;對于多層房屋,柱的從屬面積為其上部所有柱從屬面積的總和。?????對于有主、次梁布置的雙向板上的消防車荷載,一般情況主梁的折減系數(shù)與次梁相同。當次梁間距很小時,主梁承擔的荷載相當于直接來自雙向板,可以根據(jù)實際情況按主梁跨度確定雙向板的活荷載取值。?????應注意的是,本條的折減系數(shù)都是針對采用樓面等效均布活荷載方法進行設計時需要遵守的規(guī)定。工程實踐中,也可以采用荷載最不利布置方法對樓面梁、墻、柱及基礎(chǔ)進行設計,以獲得更符合實際情況的結(jié)果。4.2.6??本條規(guī)定了考慮覆土影響消防車活荷載折減的要求。4.2.7??本條規(guī)定了工業(yè)建筑樓面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)。規(guī)定的取值為設計時必須遵守的最低要求。如設計中有特殊需要,荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)的取值可以適當提高。4.2.8??本條規(guī)定了民用建筑屋面均布活荷載的標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)。規(guī)定的取值為設計時必須遵守的最低要求。如設計中有特殊需要,荷載標準值及其組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)的取值可以適當提高。4.2.9??本條是對屋面活荷載的補充規(guī)定。4.2.10??本條是關(guān)于屋面積水荷載的規(guī)定。4.2.11??本條規(guī)定了屋面直升機停機坪的屋面活荷載取值要求。4.2.12??設計屋面板、檁條、鋼筋混凝土挑檐、雨篷和預制小梁時,除了考慮屋面均布活荷載外,還應另外驗算在施工、檢修時可能出現(xiàn)在最不利位置上,由人和工具自重形成的集中荷載。本條規(guī)定了檢修荷載取值的最低標準。4.2.13??本條對地下室頂板的施工荷載作出規(guī)定。地下室頂板等部位在建造施工和使用維修時,往往需要運輸、堆放大量建筑材料與施工機具,因施工超載引起建筑物樓板開裂甚至破壞時有發(fā)生,應該引起設計與施工人員的重視。4.2.14??樓梯、看臺、陽臺和上人屋面等的欄桿在緊急情況下對人身安全保護有重要作用,因此本規(guī)范規(guī)定了欄桿荷載的最低取值要求。4.2.15??本條是施工荷載、檢修荷載及欄桿荷載的組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)取值的規(guī)定。4.2.16??本條規(guī)定了動力荷載的處理原則。?????本節(jié)規(guī)定了人群荷載的取值。4.4.1??港口碼頭使用的起重運輸機,其荷載標準值直接與裝卸工藝選定的機型有關(guān)。但由于港口裝卸工藝的具體要求,各種機械在實際使用中,往往不是在最大起重量的情況下工作。因此在確定起重機械荷載時,需根據(jù)裝卸工藝所選定的機型及要求的起重量和幅度選取相應的荷載值。4.4.2??各工廠設計的起重機械,其參數(shù)和尺寸各不相同,設計時應直接參照制造廠的產(chǎn)品規(guī)格作為設計依據(jù)。采用最大輪壓還是最小輪壓,應當根據(jù)起重機豎向荷載是否對結(jié)構(gòu)有利而定,按照最不利條件來選用。?????起重機的水平荷載分縱向和橫向兩種,分別由起重機的大車和小車的運行機構(gòu)在啟動或制動時引起的慣性力產(chǎn)生。慣性力為運行重量與運行加速度的乘積,但必須通過制動輪與鋼軌間的摩擦傳遞給廠房結(jié)構(gòu)。因此,起重機的水平荷載取決于制動輪的輪壓和它與鋼軌間的滑動摩擦系數(shù)。4.4.3??本條規(guī)定了廠房有多臺起重機時,應根據(jù)實際情況,對荷載標準值進行折減。4.5.1??本條規(guī)定了雪荷載的計算方法。4.5.2??本條規(guī)定了基本雪壓的取值原則?;狙簊O是根據(jù)標準場地條件下的最大雪壓或雪深資料,經(jīng)統(tǒng)計得到的50年一遇最大雪壓,即重現(xiàn)期為50年的最大雪壓。對雪荷載敏感的結(jié)構(gòu),例如輕型屋蓋,考慮到雪荷載有時會遠超結(jié)構(gòu)自重,極端雪荷載作用下容易造成結(jié)構(gòu)整體破壞,因此規(guī)定要提高雪壓的取值標準。4.5.3??本條規(guī)定了基本雪壓的計算方法。4.5.4??由于實際屋面形式多種多樣、情況千差萬別,本條僅規(guī)定了積雪分布系數(shù)的基本取值原則和考慮的因素,但對具體取值不作強制規(guī)定。4.5.5??國外的雪荷載技術(shù)標準中,通常引入暴露系數(shù)來考慮風對屋面積雪的影響。該系數(shù)是與屋面形狀無關(guān)的、反映屋面積雪總量的普適系數(shù)。理論分析和模型試驗都表明,由于風對積雪的吹蝕作用,屋面積雪總的來說會比地面積雪更少。而且周邊越空曠、高風速發(fā)生的頻率越高,被吹落的屋面積雪就越多。另外,氣溫會影響雪粒子的粘結(jié)力,進而影響屋面上積雪發(fā)生飄移的風速閾值,因此也是一個重要影響因素??紤]到國內(nèi)結(jié)構(gòu)設計的習慣和概念的簡潔,本規(guī)范未引入“暴露系數(shù)”這一新的計算參數(shù),而是將其作為積雪分布系數(shù)的調(diào)整系數(shù)加以考慮。鑒于暴露系數(shù)的復雜性,本規(guī)范僅規(guī)定調(diào)整系數(shù)的下限值為0.9,未引入具體的計算方法。4.5.6??覆冰對結(jié)構(gòu)物的影響主要體現(xiàn)在四個方面:靜力荷載、覆冰對結(jié)構(gòu)風荷載的影響、動力效應和墜冰造成的破壞。(1)結(jié)構(gòu)表面積冰后,覆冰重量將造成結(jié)構(gòu)物承受的豎向荷載增加。這種靜力荷載作用對于預應力鋼索、細長網(wǎng)架等結(jié)構(gòu)的內(nèi)力都會造成顯著影響。(2)覆冰對結(jié)構(gòu)風荷載的影響主要體現(xiàn)在兩個方面,一是覆冰改變了結(jié)構(gòu)的受風面積,二是改變了覆冰結(jié)構(gòu)的風阻系數(shù)。(3)覆冰的動力效應有各種不同的表現(xiàn)形式。當覆冰的質(zhì)量相對較大時,將使結(jié)構(gòu)自振頻率明顯降低,改變其動力特性。其次,由于覆冰改變了結(jié)構(gòu)橫截面形狀,因此可能產(chǎn)生馳振等氣動不穩(wěn)定現(xiàn)象,以及渦脫落導致的橫風向共振。對于動力敏感的結(jié)構(gòu)物,還需要考慮覆冰從結(jié)構(gòu)表面脫落造成的振動。(4)最后,當覆冰從較高處墜落時,可能損壞低處的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,甚至對行人造成威脅。越高的墜冰意味著越強的撞擊作用,因此墜冰高度是評價此類風險的重要因素。4.5.7??本條規(guī)定了雪荷載的組合值、頻遇值和準永久值系數(shù)。4.6.1??本條規(guī)定了風荷載的確定方法。風荷載脈動的增大效應,一般是通過平均風荷載乘以風振系數(shù)或陣風系數(shù)來考慮的,但也可以采用平均風荷載與脈動風荷載相疊加的方法來考慮。因此,本條未直接采用現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB?50009的計算表達式,而是規(guī)定了計算風荷載標準值的基本原則。4.6.2??基本風壓應ωO是計算風荷載最重要的參數(shù),本條給出了基本風壓的計算方法及其最低取值要求?;撅L壓是根據(jù)伯努利公式,通過基本風速計算得出的:4.6.3??地面粗糙度類別是確定風壓高度變化系數(shù)的前提條件。本條規(guī)定了判斷地面粗糙度的基本原則。由于大氣邊界層的發(fā)展是漸進過程,因此判斷地面粗糙度時,需要根據(jù)建筑高度選擇合適的上風向范圍。標準地面粗糙度對應的是基本風速取值的標準場地,其風壓高度變化系數(shù)一般按照下式確定:4.6.4??體型系數(shù)是計算風荷載時的重要參數(shù),其取值大小直接影響到結(jié)構(gòu)安全。但由于建筑外形多種多樣,所處環(huán)境千差萬別,因此本規(guī)范僅對體型系數(shù)的取值原則作出規(guī)定。4.6.5??不管是對于主要受力結(jié)構(gòu)還是圍護結(jié)構(gòu),風荷載都是隨時間變化的,不能直接使用風荷載的平均值進行設計。對于主要受力結(jié)構(gòu),除了考慮風壓本身的脈動之外,還需要考慮風引起結(jié)構(gòu)振動所帶來的附加荷載;而圍護結(jié)構(gòu)剛度一般比較大,結(jié)構(gòu)效應中通常不需要考慮共振分量。因此現(xiàn)行國家標準《建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范》GB?50009對于“主要受力結(jié)構(gòu)”和“圍護結(jié)構(gòu)”的計算,分別采用了風振系數(shù)和陣風系數(shù)作為平均風荷載的放大倍數(shù)。本規(guī)范將二者統(tǒng)一為“風荷載放大系數(shù)”,并規(guī)定了二者的取值原則。?????對于主要受力結(jié)構(gòu)來說,中國荷載規(guī)范風振系數(shù)采用了與國外不同的理論體系和計算方法,規(guī)定了基于“等效風振力”的高層和高聳結(jié)構(gòu)的風振系數(shù)取值,但并不適用于大跨屋蓋結(jié)構(gòu)。本條對主要受力結(jié)構(gòu)風荷載放大系數(shù)的計算方法不作強制要求,只規(guī)定需要考慮的因素,并規(guī)定了其取值的下限值。應當注意的是,1.2的放大系數(shù)只是主要受力結(jié)構(gòu)的最低取值標準,在很多情況下并不能完全保證結(jié)構(gòu)安全,不能作為一般性的取值依據(jù)。?????對于圍護結(jié)構(gòu)而言,由于不需要考慮結(jié)構(gòu)振動的影響,因此只需要考慮風壓本身脈動的特性,這又和地形地貌、脈動風特性和流場特征等因素有關(guān)。本條規(guī)定的圍護結(jié)構(gòu)風荷載放大系數(shù)下限值,假定了湍流度剖面取為負指數(shù),且指數(shù)值與平均風剖面指數(shù)相同??紤]到湍流度的離散性,以及屋蓋邊緣、幕墻邊緣等區(qū)域分離流動的影響,實際的風荷載放大系數(shù)可能會大于該值。因此本條將其規(guī)定為圍護結(jié)構(gòu)風荷載放大系數(shù)的最低取值標準。4.6.6??本條規(guī)定了地形修正系數(shù)的取值。4.6.7??中國幅員遼闊,不同地區(qū)風氣候特征差異明顯,一些地區(qū)最大風的主導風向非常明確。建筑結(jié)構(gòu)在不同風向的大風作用下風荷載差別很大,考慮風向影響系數(shù)是科學合理的處理方法。本條規(guī)定了風向影響系數(shù)的計算原則和最低限值要求。4.6.8??工程結(jié)構(gòu)的風荷載非常復雜,本條列舉了應當進行風洞試驗的三種情況。?????(1)體型復雜。這類建筑物或構(gòu)筑物的表面風壓很難根據(jù)規(guī)范的相關(guān)規(guī)定進行計算,一般應通過風洞試驗確定其風荷載。?????(2)周邊干擾效應明顯。周邊建筑對結(jié)構(gòu)風荷載的影響較大,主要體現(xiàn)為在干擾建筑作用下,結(jié)構(gòu)表面的風壓分布和風壓脈動特性存在較大變化,這給主體結(jié)構(gòu)和圍護結(jié)構(gòu)的抗風設計帶來不確定因素。?????(3)對風荷載敏感。通常是指自振周期較長,風振響應顯著或者風荷載是控制荷載的各類工程結(jié)構(gòu),如超高層建筑、高聳結(jié)構(gòu)、柔性屋蓋、大跨橋梁等。當這類結(jié)構(gòu)的動力特性參數(shù)或結(jié)構(gòu)復雜程度超過了現(xiàn)有風荷載計算方法的適用范圍時,就應當通過風洞試驗確定其風荷載。?????應注意的是,本條僅列舉了常見的需要進行風洞試驗的三種情況,并不意味著其他情況就完全不需要進行風洞試驗。在條件允許的情況下,通過風洞試驗確定結(jié)構(gòu)風荷載是目前最準確的取值方法。4.6.9??當新建建筑體量較大時,往往會使其周邊的風環(huán)境發(fā)生明顯改變。風環(huán)境的改變既會對行人的風環(huán)境舒適度造成影響,也會使得相鄰建筑物的表面風荷載,尤其是幕墻等圍護結(jié)構(gòu)的風荷載發(fā)生改變。為保證既有建筑的抗風安全,需要評估新建建筑對相鄰建筑是否存在不利影響。如果影響較大,則需要考慮對新建建筑進行調(diào)整以減小其不利影響,或者對既有建筑采取局部加固等技術(shù)措施。4.6.10??本條規(guī)定了風荷載的組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)和準永久值系數(shù)。4.7.1??本條規(guī)定了確定溫度作用的基本原則。4.7.2??本條規(guī)定了計算溫度作用時的熱膨脹系數(shù)應當采用線膨脹系數(shù)。4.7.3??基本氣溫是氣溫的基準值,是確定溫度作用所需要的最主要的氣象參數(shù)?;練鉁匾话闶且詺庀笈_站記錄所得的某一年極值氣溫數(shù)據(jù)為樣本,經(jīng)統(tǒng)計得到的具有一定年超越概率的最高和最低氣溫。采用什么氣溫參數(shù)作為年極值氣溫樣本數(shù)據(jù),目前還沒有統(tǒng)一模式。歐洲規(guī)范EN1991-1-5:2003采用小時最高和最低氣溫;國內(nèi)在建筑結(jié)構(gòu)設計中采用的基本氣溫并不統(tǒng)一,鋼結(jié)構(gòu)設計有的采用極端最高最低氣溫,混凝土結(jié)構(gòu)設計有的采用月平均最高最低氣溫,這種情況帶來的后果是難以用統(tǒng)一尺度評判溫度作用下結(jié)構(gòu)的可靠性水準,溫度作用分項系數(shù)及其他各系數(shù)的取值也很難統(tǒng)一。因此本條將基本氣溫定義為50年重現(xiàn)期的月平均最高氣溫和月平均最低氣溫。?????對于熱傳導速率較慢且體積較大的混凝土及砌體結(jié)構(gòu),結(jié)構(gòu)溫度接近當?shù)卦缕骄鶜鉁?,可直接取用月平均最高氣溫和月平均最低氣溫作為基本氣溫。對于熱傳導速率較快的金屬結(jié)構(gòu)或體積較小的混凝土結(jié)構(gòu),它們對氣溫的變化比較敏感,這些結(jié)構(gòu)要考慮晝夜氣溫變化的影響,必要時應對基本氣溫進行修正。氣溫修正的幅度大小與地理位置相關(guān),可根據(jù)工程經(jīng)驗及當?shù)貥O值氣溫與月平均最高和最低氣溫的差值酌情確定。4.7.4??本條規(guī)定了均勻溫度作用的計算方法。均勻溫度作用對結(jié)構(gòu)影響最大,也是設計時經(jīng)??紤]的,其取值及結(jié)構(gòu)分析方法較為成熟。對室內(nèi)外溫差較大且沒有保溫隔熱面層的結(jié)構(gòu),或太陽輻射較強的金屬結(jié)構(gòu)等,應考慮結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的梯度溫度作用,對體積較大或約束較強的結(jié)構(gòu),必要時應考慮非線性溫度作用,對梯度和非線性溫度作用的取值及結(jié)構(gòu)分析目前尚沒有較為成熟統(tǒng)一的方法。因此,本規(guī)范僅對均勻溫度作用作出規(guī)定,其他情況設計人員可參考有關(guān)文獻或根據(jù)設計經(jīng)驗酌情處理。?????以結(jié)構(gòu)的初始溫度(合攏溫度)為基準,結(jié)構(gòu)的溫度作用效應要考慮溫升和溫降兩種工況。這兩種工況產(chǎn)生的效應和可能出現(xiàn)的控制應力或位移是不同的,溫升工況會使構(gòu)件產(chǎn)生膨脹,而溫降則會使構(gòu)件產(chǎn)生收縮,一般情況都應校核。?????氣溫和結(jié)構(gòu)溫度的單位采用攝氏度,零上為正,零下為負。溫度作用標準值的單位也是攝氏度,溫升為正,溫降為負。4.7.5??本條規(guī)定了建筑結(jié)構(gòu)溫度的確定原則。結(jié)構(gòu)最高或最低平均溫度一般是指結(jié)構(gòu)在夏季或冬季的平均溫度。影響結(jié)構(gòu)平均溫度的因素較多,需要結(jié)合施工和正常使用期間的實際情況加以確定。比如對于有圍護的室內(nèi)結(jié)構(gòu),需要考慮室內(nèi)外溫差的影響;對于暴露于室外的結(jié)構(gòu)或施工期間的結(jié)構(gòu),需要依據(jù)結(jié)構(gòu)的朝向和表面吸熱性質(zhì)考慮太陽輻射的影響。而地下室與地下結(jié)構(gòu)的溫度,還需要考慮離地面深度的影響。4.7.6??本條規(guī)定了結(jié)構(gòu)的初始氣溫確定原則?;炷两Y(jié)構(gòu)的合攏溫度一般可取后澆帶封閉時的月平均氣溫。鋼結(jié)構(gòu)的合攏溫度一般可取合攏時的日平均溫度,但當合攏時有日照時,應考慮日照的影響。結(jié)構(gòu)設計時,往往不能準確確定施工工期,因此,結(jié)構(gòu)合攏溫度通常是一個區(qū)間值。這個區(qū)間值應包括施工可能出現(xiàn)的合攏溫度,即應考慮施工的可行性。4.7.7??本條規(guī)定了溫度作用的組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)和準永久值系數(shù)。4.8.1??本條規(guī)定了偶然作用的設計原則。建筑結(jié)構(gòu)設計中,主要依靠優(yōu)化結(jié)構(gòu)方案、增加結(jié)構(gòu)冗余度、強化結(jié)構(gòu)構(gòu)造等措施,避免因偶然作用引起結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌。在結(jié)構(gòu)分析和構(gòu)件設計中是否需要考慮偶然作用,要視結(jié)構(gòu)的重要性、結(jié)構(gòu)類型及復雜程度等因素,由設計人員根據(jù)經(jīng)驗決定。?????結(jié)構(gòu)設計中應考慮偶然作用發(fā)生時和偶然作用發(fā)生后兩種設計工況。首先,在偶然事件發(fā)生時應保證某些特殊部位的構(gòu)件具備一定的抵抗偶然作用的承載能力,結(jié)構(gòu)構(gòu)件受損可控。此時結(jié)構(gòu)在承受偶然作用的同時,還要承擔永久作用、活荷載或其他荷載,應采用結(jié)構(gòu)承載能力設計的偶然作用效應組合。其次,要保證在偶然事件發(fā)生后,受損結(jié)構(gòu)能夠承擔對應于偶然設計狀況的永久作用和可變荷載,保證結(jié)構(gòu)有足夠的整體穩(wěn)定性,不至因偶然作用引起結(jié)構(gòu)連續(xù)倒塌,此時應采用結(jié)構(gòu)整體穩(wěn)定驗算的偶然作用效應組合。4.8.2~4.8.4??規(guī)定了爆炸荷載的計算原則。4.8.5??本條規(guī)定了撞擊荷載的計算原則。4.9.1~4.9.3??水流作用是港口工程和橋梁工程中的常見荷載。本節(jié)規(guī)定了水流作用的計算方法和水流阻力系數(shù)的考慮因素。4.9.4~4.9.6??這三條規(guī)定了港口工程結(jié)構(gòu)物上的冰荷載應當考慮的各種情況以及確定其量值大小的原則。?????本節(jié)規(guī)定了應用于專門行業(yè)領(lǐng)域的部分作用。主要包括鐵路列車作用、公路汽車荷載、凍脹力、波浪力;水工領(lǐng)域常見的靜水壓力、揚壓力、動水壓力、圍巖作用和淤沙壓力等。