1 當僅有作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力兩個相互獨立的基本變量且均服從正態(tài)分布時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標可按下式計算:
(D.2.2-1)
式中——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標;
——結(jié)構(gòu)構(gòu)件作用效應(yīng)的平均值和標準差;
——結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的平均值和標準差。
2 當有多個相互獨立的非正態(tài)基本變量且極限狀態(tài)方程為式(4.3.5)時,結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標按下面的公式迭代計算:
(D.2.2-2)
() (D.2.2-3)
() (D.2.2-4)
()(D.2.2-5)
() (D.2.2-6)
式中——結(jié)構(gòu)構(gòu)件的功能函數(shù),包括計算模式的不定性;
()——基本變量;
()——基本變量的驗算點坐標值;
——功能函數(shù)的一階偏導(dǎo)數(shù)在驗算點處的值;
、——基本變量的當量正態(tài)化變量的平均值和標準差;
、——基本變量的概率密度函數(shù)和概率分布函數(shù);
、、——標準正態(tài)隨機變量的概率密度函數(shù)、概率分布函數(shù)和概率分布函數(shù)的反函數(shù)。
3 當有多個非正態(tài)相關(guān)的基本變量且極限狀態(tài)方程為式(4.3.5)時,將式(D.2.2-2)和式(D.2.2-3)用下面的公式替換后進行迭代計算:
(D.2.2-7)
() (D.2.2-8)
式中——當量正態(tài)化變量與的相關(guān)系數(shù),可近似取變量與的相關(guān)系數(shù)。
D.3 結(jié)構(gòu)可靠度校準
D.3.1 結(jié)構(gòu)可靠度校準是用可靠度方法分析按傳統(tǒng)方法所設(shè)計結(jié)構(gòu)的可靠度水平,也是確定設(shè)計時采用的可靠指標的基礎(chǔ),校準中所選取的結(jié)構(gòu)構(gòu)件應(yīng)具有代表性。
D.3.2 結(jié)構(gòu)可靠度校準可采用下列步驟:
1 確定校準范圍,選取結(jié)構(gòu)物類型或結(jié)構(gòu)材料形式,如混凝土結(jié)構(gòu)、鋼結(jié)構(gòu)等,根據(jù)目標可靠指標的適用范圍選取代表性的結(jié)構(gòu)構(gòu)件,包括構(gòu)件的破壞形式;
2 確定設(shè)計中基本變量的取值范圍,如可變作用的標準值與永久作用的標準值比值的范圍;
3 分析傳統(tǒng)方法的設(shè)計表達式,如受彎設(shè)計表達式、受剪設(shè)計表達式等;
4 計算不同構(gòu)件的可靠指標;
5 根據(jù)構(gòu)件在工程中的應(yīng)用數(shù)量和重要性,確定一組權(quán)重系數(shù),并滿足
(D.3.2-1)
6 按下式確定所校準結(jié)構(gòu)可靠指標的加權(quán)平均
(D.3.2-2)
D.3.3 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的目標可靠指標,應(yīng)根據(jù)可靠度校準的經(jīng)綜合分析判斷確定。
D.4 基于可靠指標的設(shè)計
D.4.1 根據(jù)目標可靠指標進行結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計時,可采用下列方法之一:
1 所設(shè)計結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標應(yīng)滿足下式要求:
≥ (D.4.1-1)
式中——所設(shè)計結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的可靠指標;
——所設(shè)計結(jié)構(gòu)或構(gòu)件的目標可靠指標。
當不滿足(D.4.1-1)式的要求時,應(yīng)重新進行設(shè)計,直至滿足要求為止。
2 對某些結(jié)構(gòu)構(gòu)件的截面設(shè)計,如鋼筋混凝土構(gòu)件截面配筋,當抗力服從對數(shù)正態(tài)分布時,可按下式直接求解結(jié)構(gòu)構(gòu)件的幾何參數(shù):
(D.4.1-2)
式中——抗力函數(shù);
——迭代計算求得的正態(tài)化抗力的平均值;
——迭代計算求得的抗力驗算點值;
——抗力的變異系數(shù);
——材料性能平均值;
——幾何參數(shù)的設(shè)計值,如鋼筋混凝土構(gòu)件鋼筋的截面面積等。
D.4.2 當按可靠指標方法設(shè)計的結(jié)果與傳統(tǒng)方法設(shè)計的結(jié)果有明顯差異時,應(yīng)分析產(chǎn)生差異的原因。只有當證明了可靠指標方法設(shè)計的結(jié)果合理后方可采用。
D.5 分項系數(shù)的確定方法
D.5.1 結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計表達式中分項系數(shù)的確定,應(yīng)符合下列原則:
1 結(jié)構(gòu)上的同種作用采用相同的作用分項系數(shù),不同的作用采用各自的作用分項系數(shù);
2 不同種類的構(gòu)件有各自的抗力分項系數(shù),同一種構(gòu)件在任何可變作用下,抗力分項系數(shù)不變;
3 對各種構(gòu)件在不同的作用效應(yīng)比下,按所選定的作用分項系數(shù)和抗力系數(shù)進行設(shè)計,使所得的可靠指標與目標可靠指標具有最佳的一致性。
D.5.2 確定結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計表達式中的分項系數(shù)可采用下列步驟:
1 選定代表性的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)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,如對建筑結(jié)構(gòu)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標準值效應(yīng)與永久作用標準值效應(yīng)的比值;
2 對安全等級為二級的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,重要性系數(shù)取為1.0;
3 對選定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,確定分項系數(shù)和下簡單組合的作用效應(yīng)設(shè)計值;
4 對選定的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,確定抗力系數(shù)下簡單組合的抗力標準值;
5 計算選定結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件簡單組合下的可靠指標;
6 對選定的所有代表性結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件、所有和的范圍以0.1或0.05的級差,優(yōu)化確定;選定一組使按分項系數(shù)表達時設(shè)計的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標與目標可靠指標最接近的分項系數(shù)、和;
7 根據(jù)以往的工程經(jīng)驗,對優(yōu)化確定的分項系數(shù)、和進行判斷,必要時進行調(diào)整;
8 當永久作用起有利作用時,分項系數(shù)表達式中的永久作用取負號,根據(jù)已經(jīng)選定的分項系數(shù)和,通過以0.1或0.05為級差優(yōu)化確定分項系數(shù);
9 對安全等級為一、三級的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,以上面確定的安全等級為二級結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的分項系數(shù)為基礎(chǔ),同樣以按分項系數(shù)表達式設(shè)計的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標與目標可靠指標最接近為條件,優(yōu)化確定結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)。
D.6 組合值系數(shù)的確定方法
D.6.1 可變作用組合值系數(shù)的確定應(yīng)符合下列原則:
在可變作用分項系數(shù)、和抗力分項系數(shù)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,確定的組合值系數(shù)應(yīng)使按分項系數(shù)表達式設(shè)計的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標與目標可靠指標具有最佳的一致性。
D.6.2 確定可變作用的組合值系數(shù)可采用下列步驟:
1 以安全等級為二級的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件為基礎(chǔ),選定代表性的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)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(dǎo)可變作用標準值效應(yīng)與永久作用標準值效應(yīng)的比值、伴隨可變作用標準值效應(yīng)與主導(dǎo)可變作用標準值效應(yīng)的比值;
2 根據(jù)已經(jīng)確定的分項系數(shù)、,計算不同結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不同作用組合和常用的作用效應(yīng)比下的抗力設(shè)計值;
3 根據(jù)已經(jīng)確定的抗力分項系數(shù),計算不同結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不同作用組合和常用的作用效應(yīng)比下的抗力標準值;
4 計算不同結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件、不同作用組合和常用的作用效應(yīng)比下的可靠指標;
5 對選定的所有代表性結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件、作用組合和常用的作用效應(yīng)比,優(yōu)化確定組合值系數(shù),使按分項系數(shù)表達式設(shè)計的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標與目標可靠指標具有最佳的一致性;
6 根據(jù)以往的工程經(jīng)驗,對優(yōu)化確定的組合值系數(shù)進行判斷,必要時進行調(diào)整。
附錄E 既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定
E.1 一般規(guī)定
E.1.1 本附錄適用于按有關(guān)標準或行業(yè)的規(guī)則建造的既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定。
E.1.2 在下列情況下宜對既有結(jié)構(gòu)的可靠性進行評定:
1 結(jié)構(gòu)的使用時間超過規(guī)定的年限;
2 結(jié)構(gòu)的用途或使用要求發(fā)生改變;
3 結(jié)構(gòu)的使用環(huán)境惡化;
4 結(jié)構(gòu)存在較嚴重的質(zhì)量缺陷;
5 出現(xiàn)材料性能劣化、構(gòu)件損傷或其他不利狀態(tài);
6 對既有結(jié)構(gòu)的可靠性有懷疑或有異議。
E.1.3 既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定應(yīng)在保證性能的前提下,盡量保全結(jié)構(gòu),延長結(jié)構(gòu)的使用年限。
E.1.4 既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定可分為承載能力評定、適用性評定和耐久性評定,必要時尚應(yīng)進行抗災(zāi)害能力評定。
E.1.5 既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定,應(yīng)根據(jù)國家現(xiàn)行有關(guān)標準的要求進行。
E.1.6 既有結(jié)構(gòu)的可靠性評定應(yīng)按下列步驟進行:
1 明確評定的對象、內(nèi)容和目的;
2 通過調(diào)查或檢測獲得與結(jié)構(gòu)上的作用和結(jié)構(gòu)實際的性能和狀況的相關(guān)數(shù)據(jù)和信息;
3 對實際結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu)承載能力的評定可分成結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件布置、構(gòu)件的連接和構(gòu)造、作用與作用效應(yīng)的分析、構(gòu)件與連接的承載力等評定項目。
E.2.2 既有結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)體系和構(gòu)件布置,應(yīng)以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求為依據(jù)對實際狀況進行評定。
E.2.3 既有結(jié)構(gòu)的連接和與構(gòu)件承載力相關(guān)的構(gòu)造,應(yīng)以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的要求為依據(jù)對實際狀況進行評定。
E.2.4 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的承載力應(yīng)以本標準規(guī)定的可靠指標為基準,對構(gòu)件承載力與作用效應(yīng)之間的關(guān)系予以評價,其中構(gòu)件連接的可靠指標可略大于構(gòu)件的可靠指標。
E.2.5 結(jié)構(gòu)構(gòu)件和連接的承載力可采取下列方法進行評定:
1 基于結(jié)構(gòu)良好狀態(tài)的評定方法;
2 基于材料性能分項系數(shù);
3 構(gòu)件分項系數(shù)的評定方法;
4 基于可靠指標的評定方法;
5 重力荷載檢驗的評定方法等。
E.2.6 當結(jié)構(gòu)處于良好使用狀態(tài)時,宜采用基于結(jié)構(gòu)良好狀態(tài)的評定方法,此時對同時滿足下列要求的結(jié)構(gòu),可評定其承載力符合要求:
1 結(jié)構(gòu)未出現(xiàn)明顯的影響結(jié)構(gòu)正常使用的變形、裂縫、位移、振動等適用性問題;
2 在評估使用年限內(nèi),結(jié)構(gòu)上的作用和環(huán)境不會發(fā)生顯著的變化。
E.2.7 當采取基于分項系數(shù)或安全系數(shù)的方法評定時,對同時滿足下列要求的結(jié)構(gòu),可評定其承載力符合要求。
1 構(gòu)件的承載力應(yīng)按現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計標準提供的結(jié)構(gòu)計算模型確定,且應(yīng)對模型中指標或參數(shù)進行符合實際情況的調(diào)整:
1)構(gòu)件材料強度的取值,宜以實測數(shù)據(jù)為依據(jù),按現(xiàn)行結(jié)構(gòu)檢測標準規(guī)定的方法確定;
2)計算模型的幾何參數(shù),可按構(gòu)件的實際尺寸確定;
3)在計算分析構(gòu)件承載力時,應(yīng)考慮不可恢復(fù)性損傷的不利影響;
4)經(jīng)過驗證后,在計算模型中可增補對構(gòu)件承載力有利因素的實際作用。
2 作用和作用效應(yīng)按國家現(xiàn)行標準的規(guī)定確定,并可進行下列參數(shù)或分析方法的調(diào)整:
1)永久作用應(yīng)以現(xiàn)場實測數(shù)據(jù)為依據(jù)按現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)荷載標準規(guī)定的方法確定;
2)部分可變作用可根據(jù)評估使用年限情況采用考慮結(jié)構(gòu)設(shè)計使用年限的荷載調(diào)整系數(shù);
3)在計算作用效應(yīng)時,應(yīng)考慮軸線偏差、尺寸偏差和安裝偏差等的不利影響;
4)應(yīng)按可能出現(xiàn)的最不利作用組合確定作用效應(yīng)。
3 按上述方法計算得到的構(gòu)件承載力不小于作用效應(yīng)或安全系數(shù)不小于有關(guān)結(jié)構(gòu)設(shè)計標準的要求。
E.2.8 當可確定一批構(gòu)件的實際承載力及其變異系數(shù)時,可采用基于可靠指標調(diào)整抗力分項系數(shù)的評定方法,此時對同時滿足下列要求的一批構(gòu)件,可評定其承載力符合要求:
1 作用效應(yīng)的計算,應(yīng)符合E.2.7的規(guī)定;
2 根據(jù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載力的實際變異情況調(diào)整抗力分項系數(shù);
3 按上述原則計算得到的承載力不小于作用效應(yīng)。
E.2.9 對具備相應(yīng)條件的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)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(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,可評定其承載力符合要求:
1檢驗荷載的形式應(yīng)與結(jié)構(gòu)承受的主要作用的情況基本一致,檢驗荷載不應(yīng)使結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)不可逆的變形或損傷;
2 荷載檢驗及相應(yīng)的計算分析結(jié)果符合有關(guān)標準的要求。
E.2.10 對承載力評定為不符合要求的結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件,應(yīng)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(gòu)件的作用效應(yīng),應(yīng)按下列規(guī)定確定:
1 結(jié)構(gòu)分析宜考慮軸線的偏差和不可恢復(fù)性變形等對作用效應(yīng)的影響;
2 當不能確定作用效應(yīng)的不定性時,應(yīng)使有所有可能出現(xiàn)不利組合效應(yīng)的包絡(luò)作為作用效應(yīng)的評定值。
E.3 適用性評定
E.3.1 既有結(jié)構(gòu)的適用性評定,應(yīng)包括正常使用極限狀態(tài)和結(jié)構(gòu)維系建筑功能的能力等分項。
E.3.2 結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用極限狀態(tài)的評定,應(yīng)以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范規(guī)定的限值為基準對結(jié)構(gòu)構(gòu)件的狀況予以評價。
E.3.3 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形、位移和開裂等狀況可通過現(xiàn)場的檢測確定;現(xiàn)場測定時應(yīng)區(qū)分施工偏差和構(gòu)件的變形。
E.3.4 當結(jié)構(gòu)構(gòu)件的變形或位移不能通過現(xiàn)場測試確定時,應(yīng)附加結(jié)構(gòu)分析的方法。
E.3.5 當結(jié)構(gòu)的位移或變形對建筑的使用功能構(gòu)成影響時,應(yīng)評定為結(jié)構(gòu)構(gòu)件維系建筑功能的能力不足。
E.4 耐久性評定
E.4.1 既有結(jié)構(gòu)的耐久性評定,應(yīng)以判定結(jié)構(gòu)相應(yīng)耐久年限與評估使用年限之間關(guān)系為目的。
E.4.2 既有結(jié)構(gòu)耐久性極限狀態(tài)的標志或限值宜按本標準附錄G的有關(guān)規(guī)定確定。
E.4.3 既有建筑結(jié)構(gòu)耐久性的評定應(yīng)實施下列的現(xiàn)場檢測:
1 確定已出現(xiàn)耐久性極限狀態(tài)標志的構(gòu)件和連接;
2 測定構(gòu)件材料性能劣化的狀況;
3 測定有害物質(zhì)的含量和狀況;
4 確定環(huán)境侵蝕性的變化動情況。
E.4.4 對于已經(jīng)出現(xiàn)耐久性極限標志的構(gòu)件或連接,應(yīng)進行構(gòu)件承載力的評定和適用性評定,在評定時應(yīng)考慮不可恢復(fù)性損傷對的實際影響。
E.4.5 對于未出現(xiàn)耐久性極限狀態(tài)標志和達到限值的構(gòu)件和連接,可推定耐久年限。
E.4.6 結(jié)構(gòu)構(gòu)件的耐久年限可采取下列的方法推定:
1 經(jīng)驗的方法;
2 依據(jù)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 其他適用的方法等。
E.5 抗災(zāi)害能力的評定
E.5.1 建筑物受到的災(zāi)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(zāi)等偶然作用。
E.5.2 既有結(jié)構(gòu)抗災(zāi)害能力,宜從結(jié)構(gòu)體系與構(gòu)件布置、連接與構(gòu)造、承載力、防災(zāi)減災(zāi)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(xiàn)行規(guī)范對建筑物的總高度、層數(shù)、高寬比等限制要求和結(jié)構(gòu)構(gòu)造措施進行大震不倒的評定;
2 采取有結(jié)構(gòu)的分析措施對結(jié)構(gòu)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(jié)構(gòu),除應(yīng)考慮洪水的沖擊作用和浸泡作用外,還應(yīng)考慮洪水對地基影響。
E.5.5 對于發(fā)生在內(nèi)部的爆炸等偶然作用應(yīng)進行下列三種境況的評定:
1 爆炸發(fā)生時和發(fā)生后,避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)整體倒塌的能力或個別構(gòu)件破壞后避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)連續(xù)倒塌的能力;
2 爆炸發(fā)生時,避免建筑內(nèi)部人員受到嚴重傷害的防護措施;
3 減小爆炸對周邊建筑影響的措施。
E.5.6 當即有建筑結(jié)構(gòu)周邊有爆炸源時,應(yīng)評價避免爆炸造成人員受到傷害的防護措施和結(jié)構(gòu)及圍護結(jié)構(gòu)避免破壞的能力。
E.5.7 對于發(fā)生在建筑內(nèi)部和外部的撞擊,應(yīng)進行下列的評定:
1 防止撞擊發(fā)生的措施和減小撞擊作用效應(yīng)的措施;
2 結(jié)構(gòu)局部破壞或個別構(gòu)件喪失承載力,避免結(jié)構(gòu)出現(xiàn)局部坍塌或連續(xù)倒塌的能力。
E.5.8 對于發(fā)生在建筑內(nèi)部的火災(zāi),可進行下列的評定:
1 對于未設(shè)置噴淋設(shè)施的建筑,可評價可燃物全部燃燒的持續(xù)時間與結(jié)構(gòu)構(gòu)件耐火極限的關(guān)系;
2 對于設(shè)置噴淋設(shè)施的建筑,應(yīng)評價煙感和噴淋設(shè)施的有效性;
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