可变荷载效应占高比重时荷载分项系数取值研究

针对现行可靠度设计统一标准给出的荷载分项系数值对应可变荷载效应比值取值范围较低,缺乏对该荷载分项系数值在可变荷载效应占高比重下适用性的充分考虑的情形,以钢拱架结构模型和RC框架柱模型为例,分析了可变荷载效应比值的取值范围,揭示了可变荷载效应比值将会较高的现象;基于可靠度理论并结合设计约束条件建立了荷载分项系数的计算方法;通过数值分析,求解得到了荷载分项系数值;最后分析了按多国规范用荷载分项系数进行结构设计的可靠指标随可变荷载效应比值的变化规律。结果表明：可变荷载效应占高比重时,按我国规范用荷载分项系数设计的混凝土和钢结构构件的可靠指标低于目标可靠指标较多;而美英两国规范用荷载分项系数的适用性要好于我国规范,但对应的钢结构构件的设计可靠指标仍偏低。从可靠性的角度为近年风、雪灾害中若干结构容易破坏的现象提供了补充解释,同时也为相关规范修订提供参考。     

我国现行建筑结构设计规范可靠度的校核与分析

根据可靠度校核的非迭代方法推导了检验设计值点是否为设计验算点(理想设计值点)的公式,并建立了可接受设计值点的判断准则。采用非迭代方法对我国现行建筑结构设计规范中的15类典型构件的实际可靠指标进行校核,并对比分析了《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068—2018)对荷载分项系数调整带来的构件可靠指标变化。结果表明:荷载分项系数调整后,各类构件的实际可靠指标平均值比目标可靠指标大0.8,比调整前的可靠指标平均提高了0.28;混凝土、砌体和木构件的综合安全系数提高为原来的1.05倍,钢构件的综合安全系数提高为原来的1.07倍。各类构件以及同类构件在不同荷载比例和组合下的实际可靠指标差异很大,"恒荷载+风荷载"组合下构件的可靠指标明显低于"恒荷载+楼面活荷载"组合。不同类型荷载设计值的保证率差异过大是导致可靠指标离散性偏大的主要原因。永久荷载效应比例较大时,多数构件的设计值点不是可接受设计值点,既有建筑结构鉴定时的荷载标准值及荷载分项系数存在优化的空间。     

既有结构可靠性评定中的荷载分项系数优化

针对我国现行设计规范中各类结构构件可靠指标校核中发现的问题,对荷载分项系数及部分可变荷载标准值的取值进行优化.从构件可靠指标的最小值与平均值、构件可靠指标的离散性、荷载分项可靠指标的一致性、设计值点与理想值的偏离程度四个维度对近三代设计标准[《建筑结构荷载规范》(GBJ 9-87)、《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB...     

60年基准期钢结构构件可靠度分析

在现有规范分项系数设计表达式的基础上,首先依据可靠度理论校核规范实际隐含的可靠指标,并以此为依据确定目标可靠指标;其次通过引入荷载等超概率原则,分别计算出60年基准期下几种可变荷载的统计参数;最终在假定恒载、抗力分项系数不变的前提下,通过调整可变荷载分项系数、组合值系数来达到预定的目标可靠指标。修正后的60年设计基准期下的分项系数设计表达式在形式上与现有规范相协调,方便工程应用。     

沈阳城区挖孔桩单桩竖向承载力可靠度研究

为采用概率极限状态法设计挖孔桩,引用无量纲随机变量的极限状态方程,结合沈阳城区人工挖孔桩的试桩资料,对其竖向承载力进行可靠度分析;然后采用JC法计算可靠指标,得到沈阳地区建筑地基基础规范中挖孔桩的目标可靠指标和抗力分项系数,并对影响可靠指标的各种因素进行分析。研究结果表明,荷载效应比和荷载组合形式对可靠指标有一定影响,抗力概型分布对可靠指标的影响较大,抗力分项系数受荷载组合型式和荷载效应比的影响较小。     

基于最佳一致性原则的设计表达式分项系数研究

在现行规范设计表达式的基础上,首先根据等超越概率原则,计算了10a至100a设计使用年限内可变荷载的统计参数;其次,校核了现行规范设计表达式隐含的可靠指标,并以此作为确定目标可靠指标的依据;最后,根据最佳一致性优选原则,考虑14种代表性的结构构件、3种可变荷载效应与永久荷载效应的简单组合、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值,通过概率计算方法优化确定了10a至100a设计使用年限内荷载和抗力的分项系数.设计人员可根据工程实际情况,采用该工程设计使用年限相应的分项系数进行设计.     

网架中压杆的可靠度分析

针对网架中部分轴压钢管的目标可靠指标偏低这一问题 ,从理论上分析了其抗力分项系数与荷载分项系数 ,提出了合理取值和建议公式 ,并对现行有关规范的相关条款进行了讨论。     

挖孔桩竖向承载力的可靠度分析

为了使人工挖孔桩设计由确定性设计法过渡为概率极限状态设计法,结合沈阳市36根人工挖孔桩试桩资料,利用无量纲随机变量的极限状态方程进行了可靠度分析,采用JC法计算了挖孔桩的可靠指标;得到了按照辽宁省地方建筑地基基础规范挖孔桩的目标可靠指标为2.51,抗力分项系数为1.54;研究结果表明,荷载效应比和荷载组合形式对可靠指标有一定程度的影响,抗力概型分布对可靠指标的影响较大,荷载效应比和荷载组合型式对抗力分项系数产生的影响较小。     

荷载分项系数调整对钢筋混凝土梁可靠性的影响分析

为明确新版《建筑结构可靠性设计统一标准》(GB 50068-2018)中的荷载分项系数调整对钢筋混凝土梁设计安全性的影响,参考已有统计参数模型,采用蒙特卡罗法对钢筋混凝土梁进行可靠指标计算。考虑抗弯和抗剪两种破坏模式、四种常用荷载组合等情形,分别计算了荷载分项系数调整后钢筋混凝土梁可靠指标的变化。结果表明：荷载分项系数调整后,对于办公楼活荷载、风荷载、雪荷载分别与恒载组合以及办公楼活荷载和风荷载与恒载联合组合的四种情况,钢筋混凝土梁的抗弯可靠指标提高了约9.7%～16.9%,基本满足目标可靠指标3.2的要求;当抗力分项系数在1.5～2.2范围变化时,钢筋混凝土梁的抗剪可靠指标增加较小,增幅仅约为0.05～0.20;当抗力分项系数取2.2时,钢筋混凝土梁的抗剪可靠指标基本满足目标可靠指标3.7的要求。     

既有建筑结构构件的安全性分析

提出了基于目标使用期的既有建筑结构构件承载能力验算的极限状态表达式。根据适用于既有结构的荷载和抗力概率模型,考虑14种代表性的结构构件、不同的可变荷载效应与永久荷载效应的比值、3种可变荷载效应与永久荷载效应的简单组合,对不同目标使用期内的荷载分项系数进行了优化分析。结果为:永久荷载分项系数γG=1.0(当永久荷载对结构有利时,γG=0.6),可变荷载分项系数γQ=1.3。由荷载分项系数进一步优化分析得出不同构件的承载力分项系数为γR=1.1～1.8。按目标可靠指标增减0.25确定了既有建筑结构构件承载能力的等级评定标准。经工程实例验证,所提分析方法更加符合实际情况,合理实用。     

钢筋混凝土结构基于耐久性的可靠度设计方法

对处于氯盐环境中的混凝土结构,为使其在设计使用寿命期内具有合格的可靠度要求,基于结构抗力劣化过程的动态计算模型及动态可靠度分析,在我国 现行结构可靠度设计表达式基础上,引入结构耐久性系数γD来考虑抗力衰减对可靠指标的影响,并给出了耐久性系数的确定方法。针对50年设计使用年限 情况,考虑港口结构3种荷载组合以及5种可变荷载与恒载效应比影响,给出不同的环境条件、水灰比、保护层厚度下结构耐久性系数γD的取值。从而建立 了基于耐久性的可靠度设计实用方法。     

土坡稳定性的分位概率法和分项系数法对比

对于土质边坡稳定性分析,由于岩土参数变异系数波动范围较大,分项系数设计法(PFM)计算结果不够稳定,尚未在工程中广泛推行。分位概率设计法(QVM)是一种新的可靠度设计方法,它以单一的分位概率?进行极限状态设计。将分位概率设计法应用于边坡稳定分析,针对土质边坡,进行了抗剪强度参数(c,f)的分项系数和分位概率的标定和误差分析。分析结果表明:1在土体抗剪强度参数(c,f)的均值、变异系数、坡角和坡高在取值范围内变化时,分位概率值(?)相比分项系数c f?,?,其标定结果更加稳定;2相比分项系数设计法,分位概率设计法给定的极限状态,其实际可靠度βA更稳定,与目标可靠度βT之间的误差更小,设计更可靠;3分项系数法对各变量分别使用不同的分项系数,而分位概率法对所有变量采用相同的分位概率(?),设计更简洁。     

关于土坡稳定性分析中的分项系数取值的讨论

基于可靠度理论的分项系数法已在结构工程设计中广泛应用,并成为当前岩土工程设计方法发展的一种趋势。针对土质边坡抗剪强度参数(凝聚力c和摩擦系数f)的分项系数取值进行讨论:首先结合条分法、响应面法以及设计域的概念,在不同工况下标定分项系数的取值;然后评估,在采用不同分项系数组合进行边坡设计时,实际边坡的可靠度水平。研究结果表明:1变异系数对分项系数的标定有重要影响;2减小分位比能够部分抵消一定目标可靠度下由变异系数所引起的分项系数标定值变化以及一定分项系数下实际边坡可靠度水平的波动;3设计验算点是设计域中特殊的一点,它并不是最优的设计值取值点,使用标准化空间里设计域上特定角度一点作为设计值取值点更具优势;4当分位比为0.1,目标可靠度3.2时,经过优化分析,推荐土质边坡分项系数取值为c?=1.30,f?=1.15;5使用该方法,可以对现有安全系数设计方法的可靠度水平进行评估。     

氯盐环境下混凝土结构的耐久性设计方法

为了建立氯盐腐蚀环境下混凝土结构的耐久性设计方法,根据混凝土结构性能劣化的特点,在分析结构耐久性失效状态、可靠度设置水平、环境荷载及抗力影响因素的基础上,建立了钢筋初锈、保护层锈胀开裂及锈胀损伤达到最大限值这3种情况下的耐久性极限状态方程.基于结构可靠度设计理论,引入荷载和抗力变量的分项系数来反映结构耐久目标可靠指标的要求,建立了结构耐久性设计的分项系数表达形式.按照概率设计与分项系数设计具有相同可靠度水平的原则,给出了抗力分项系数的确定方法及不同耐久性极限状态下抗力分项系数的取值.     

轻钢结构承载能力设计中分项系数的确定

针对对可变荷载敏感的轻钢结构,应用现行规范中计算目标可靠度的校准法,主要考虑风荷载和雪荷载与恒荷载的简单组合,分别计算分析了轴心受拉、轴心受压和偏心受压三种构件的荷载和抗力分项系数,给出确保现行目标可靠度的分项系数的建议值,对轻钢结构的设计具有一定的指导意义。     

Investigating the reliability of RC beams of tall buildings designed based on the new ACI 318‐05/ASCE 7‐05

The level of safety achievable in reinforced concrete (RC) beams designed based on the new ACI 318‐05/ASCE 7‐05 is investigated in this study. The study makes use of the more recent statistical data on flexure and shear provided by Szerszen and Nowak. Due to the importance of using real ratios of lateral/gravity loads in any such reliability analysis, a set of RC buildings was chosen, loaded and designed and the actual nominal wind‐to‐dead load ratios were derived. Using these and the statistical data mentioned above, reliability indices for moment and shear were calculated. The resulting reliability indices for moment and shear are then presented in comparison. In addition, the reliability index variations along the beam at the controlling stations are compared to each other. The results of the study indicate that reliability indices at the controlling stations obtained for different limit states are not consistent for low values of nominal wind‐to‐dead load ratios, but converge consistently for high ratios. It seems that the use of older shear strength factors provides a reliable safety margin and that the use of the more recent statistical data for material combined with the older shear strength factors leads to more consistency. Copyright © 2010 John Wiley & Sons, Ltd.