关于既有建筑评估和改造的目标可靠指标确定方法的探讨

采用拟建建筑设计的目标可靠指标直接对既有建筑进行评估往往是不合理的。介绍了确定既有建筑评估和改造的目标可靠指标方法，包括可接受风险准则、生命安全准则、成本优化准则和可靠度“校准法”，提出了既有建筑评估和改造的目标可靠指标的最优决策方法。研究表明：可接受风险准则与生命安全准则决定了既有建筑评估的目标可靠指标的下限值；基于贝叶斯方法、验证荷载方法和“等失效概率原则”的“校准法”可以获得符合既有建筑实际的可靠指标；成本优化准则可以使业主以最经济的方案对既有建筑的改造升级做出决策。综合以上四种方法进行决策，可以使既有建筑的安全与成本之间达到最佳的平衡。     

既有结构基于评估使用年限的目标可靠度研究

在比较JCCS概率模式规范与我国统一标准规定的结构构件允许失效概率及目标可靠指标的基础上,研究了既有结构基于评估使用年限的目标可靠度。以评估使用年限内的允许累积失效概率与原设计使用年限内的允许累积失效概率相等为原则,建立了根据评估使用年限确定目标可靠度的方法,并提出了抗力需求折减系数建议值。以允许年失效概率为依据,提出了危险构件的可靠度定义和既有结构构件的使用安全寿命准则。以某锈蚀钢筋混凝土梁的受弯承载力分析为例,研究了其使用安全寿命、全寿命期检测评定周期等。     

对钢结构加固技术规程可靠度水平的评价

基于可靠性原理，根据服役钢结构维修、加固的需要，以钢结构轴心受力构件为例推导分析了抗力统计参数的计算公式。根据建筑结构荷载标准，采用“校准法”计算了现行钢结构加固技术规程的可靠度水平。结果表明，当钢结构轴心受力构件按《钢结构检测评定及加固技术规程》加固后，其可靠指标基本上满足《建筑结构可靠度设计统一标准》的要求，说明《钢结构检测评定及加固技术规程》中规定的加固方法基本是合理的。     

《建筑结构设计统一标准》问题专栏(九)(十)(十一)木结构可靠度分析

<正> 本文采用概率方法,以可靠指标β为度量尺度,对现行《木结构设计规范》(GBJ5-73)的构件可靠度进行了校准分析,为《建筑结构设计统一标准》(初稿)(以下简称《统一标准》)提供背景材料。一、基本统计参数有关荷载方面的统计参数,已载于《建筑结构构件可靠度的计算》一文中。影响木结构构件抗力的因素较多,与其他结构构件一样,一般归结为材料性能、几何特征和计算模式精确性等三个方面来分     

我国近几代混凝土和砌体结构设计规范的可靠度比较

在总结相关文献对我国近几代建筑结构设计规范可靠度比较研究成果的基础上,对既有结构中最常见的混凝土结构和砌体结构,统一校核了砌体轴压和偏压构件、混凝土轴压和受弯构件的综合安全系数和可靠指标。结果表明:与现行结构设计统一标准规定的目标可靠指标相比,我国混凝土和砌体结构的现行设计规范和2000s系列规范的实际可靠度超过0.5以上,80s系列规范的实际可靠度比较接近目标可靠度,而70s系列规范各类构件的实际可靠度差异较大。将2000s系列规范的综合安全系数乘以0.9后,安全性水准仍达到现行结构设计统一标准和80s系列规范的要求;将2000s系列规范的综合安全系数乘以0.85后,安全性水准总体上仍达到70s系列规范的要求。研究成果可供制定既有结构的可靠度分级标准参考。     

以概率理论为基础的极限状态设计方法——我国《建筑结构设计统一标准》(初稿)中的若干概念问题

本文对我国《建筑结构设计统一标准》(初稿)采用的以概率理论为基础的极限状态设计方法作了概要的综合介绍。文中着重论述了这种设计方法的概念,包括:荷载效应与结构抗力的变异性,荷载效应的组合形式,结构可靠度的度量和概率分析,结构的目标可靠指标与安全等级,结构构件的设计表达式和分项系数的确定,以及结构可靠度与材料、构件质量控制的关系等。最后概述了这一标准的特点。     

关于既有建筑承载力鉴定标准的研究

对既有建筑需要根据建筑物现状及后续运营情况重新确定后续目标使用年限作为时间的考量,这个目标使用年限是不确定的;同时现行设计规范与过往年代设计规范的可靠度水平也有很大变化。因此,考虑不同的目标使用年限,并采用统一的可靠度水平,对既有建筑的荷载作用、抗力及目标可靠指标给予时间因素影响的修正,才能对既有建筑给出更合理的鉴定结果。从研究各年代结构设计规范中荷载、抗力的变化入手,考虑既有建筑不同后续目标使用年限的需求,分析时间因素对荷载、抗力等相关参数的影响,探讨一种基于相同可靠度水平的、不同目标使用年限的既有建筑承载力鉴定标准。     

在役轴心受压钢筋混凝土短柱后续使用年限探讨

根据现行的《工程结构可靠性设计统一标准》中的结构构件目标可靠指标,以既有结构的材料强度及恒载为实测值,给出了构件可靠度的计算方法,可以用来计算在役轴心受压混凝土短柱的后续使用年限,供工程鉴定参考。     

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。     

铝合金结构构件可靠度分析

以试验数据为基础,对铝合金结构基本构件(包括轴压构件、受弯构件和偏压构件)进行了设计可靠度分析。分析结果表明,构件类型和荷载组合对于结构构件可靠度的影响很大;在相同荷载条件下,轴压构件的可靠指标最低,受弯构件的可靠指标最高;对于同类构件,参与组合的风荷载越大,其可靠指标越低。最后,针对国产结构用铝合金6061-T6的构件承载力设计提出了合理的抗力分项系数和设计强度建议值。采用本文建议的强度设计值,铝合金结构基本构件的设计可靠指标平均值均大于3.70,完全满足《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB 50068—2001)的规定。     

石油化工抗爆建筑物结构设计应用

由于石油化工行业工艺复杂化、装置大型化、规模扩大化等因素,化工设备出现爆炸事故的风险越来越高,设备爆炸时对化工建筑产生较高的冲击波荷载,为确保结构以及人员安全,结构应具有相应的抗爆能力。参考美国土木工程师协会编写的《石油化工抗爆建筑设计》介绍抗爆设计目标、爆炸荷载确定、动力材料响应准则和强度、结构可靠度指标、动力分析方法等内容,以构件计算实例介绍抗爆设计步骤。     

结构构件安全性鉴定的分级问题

既有建筑结构的加固建立在结构构件可靠性鉴定的基础之上,结构构件的安全性等级是可靠性鉴定的重要内容。本文根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001的规定,对《民用建筑可靠性鉴定标准》GB50292-92中关于结构构件安全性鉴定分级标准进行了讨论,以期引起规范修编和管理部门的关注。     

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...     

单层工业厂房上部承重结构体系可靠度计算方法

针对现行《工业建筑可靠性鉴定标准》(GB 50144—2008)仅能评定工业厂房的可靠性等级,无法计算其结构体系具体可靠指标的局限性,以既有单层工业厂房上部承重结构体系为研究对象,结合层次分析法的理论研究成果,确定了上部承重结构体系可靠指标的分级标准; 针对同类构件在安全性等级不同情况下结构体系承载功能的影响程度也存在差异的问题,提出构件等级权重比这一概念,并依据GB 50144—2008分别确定了不同安全性等级的重要构件和次要构件对应的权重系数; 最终提出了根据构件的类型、位置和安全性等级确定构件的权重系数,并结合构件可靠指标计算了单层工业厂房上部承重结构体系承载功能的可靠指标。将所提方法评定的结果与GB 50144—2008及灰色聚类分析评定的结果分别进行对比验证。结果表明:所提方法计算简单,能用具体的可靠指标反映结构承载工程的可靠性状态,可以满足工程应用的需要。     

基于破坏准则的钢筋混凝土结构抗倒塌研究进展

为了进一步研究钢筋混凝土结构抗倒塌性能,全面总结了各国钢筋混凝土结构抗倒塌性能试验研究与理论分析的现状,重点介绍了抗震结构破坏准则在建筑结构抗地震倒塌研究中的应用情况;在归纳总结的基础上,指出了基于破坏准则的钢筋混凝土框架结构抗地震倒塌研究存在的问题,建议应在构件破坏准则的基础上确定钢筋混凝土框架结构的倒塌准则和损伤评估指标。研究成果为钢筋混凝土结构抗地震倒塌的定量设计及计算分析提供了理论依据。     

钢管混凝土轴压构件简化公式的可靠指标分析

本文根据《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068-2001)和《建筑结构设计统一标准》(GBJ68-84),利用一次二阶矩法中的验算点法(JC法),计算了韩林海教授所提出的两种截面形式的钢管混凝土轴压构件设计简化公式的可靠指标。计算结果表明:两种截面形式的钢管混凝土轴压构件的可靠指标,均符合规范中目标可靠指标的要求:可靠指标受混凝土强度等级、含钢率大小的影响较大,此外,钢材种类、荷载比也有一定影响     

随机性验证荷载对既有建筑结构构件可靠度的影响分析

对既有建筑结构构件进行安全性评定时,容易推断其在已服役时间内的随机性验证荷载。以混凝土受弯、大偏压和轴压三类构件为例,研究了随机性验证荷载作用下结构构件可靠指标的时变规律。不考虑抗力退化时构件可靠指标和失效概率的时变规律分析表明：①经5年左右的验证荷载作用后,构件的失效概率均趋于与服役时间成正比;既有结构评定时的构件失效概率回复至零,且失效概率增长速率基本与原设计构件相同;②评定时的已服役时间越长、评估使用年限越短、永久荷载占比越大,验证荷载引起的构件可靠指标基本增量越大,而三类构件之间的可靠指标基本增量差异不大;③验证荷载引起的可靠指标综合增量由可靠指标基本增量和评估使用年限缩短引起的可靠指标增量构成,且后者大于前者;④评估使用年限不超过5年和已服役时间的一半时,验证荷载的有利作用较显著,采用基于良好结构状态的评定方法评定既有结构构件的安全性时应限定评估使用年限和已服役时间。完整的结构构件时变可靠指标分析应同时考虑抗力退化、验证荷载作用以及评估使用年限缩短的影响,验证荷载作用及评估使用年限缩短可抵消部分因抗力退化引起的可靠指标降低。     

关于我国建筑结构安全风险接受准则的探讨

在总结国内外风险接受准则研究成果的基础上,利用国内健康卫生、安全事故的相关统计数据,采用风险比较法和主观意愿法,提出了我国建筑结构安全风险接受准则的建议。房屋建筑应为生产生活提供一个最为安全稳定的环境,统计分析也表明结构倒塌失效是各类安全事故中风险最低的一类。我国当前个人基础风险可取1×10~(–4)/a。分析国内外不同行业的风险接受准则,可容忍风险水平一般比可接受风险水平高2个数量级,既有设施的可容忍风险水平一般比新建设施高1个数量级。建议我国建筑结构安全的个人风险可接受标准为1×10~(–8)/a;个人风险可容忍标准,对新建建筑为1×10~(–7)/a,对既有建筑为5×10~(–7)/a;既有建筑危险性评定中非危险构件的允许失效概率可取新建结构构件允许失效概率的50倍。     

钢筋混凝土结构预期使用期可靠度设计实用方法

考虑钢筋锈蚀对混凝土结构的抗力影响,根据我国现行结构可靠度设计规范设计原理,提出了钢筋混凝土建筑结构预期使用期可靠度设计的实用方法。首先,考虑三种荷载组合以及不同恒荷载与可变荷载效应比影响,给出了代表性钢筋混凝土构件在给定环境下、不同使用期的可靠度分析方法;提出了预期使用期结构设计可靠度水平的确定原则,即预期使用期内结构构件可靠度指标不能低于现行规范的标准;在我国结构可靠度设计表达式基础上引入耐久性折减系数,给出了该系数的确定方法,通过该系数在设计阶段保证和实现预期使用期内结构构件可靠度指标不低于现行规范的标准。最后,通过算例验证了该方法的有效性和简便性。     

关于结构设计可靠性的探讨

按照规设计准则进行结构设计，只保证了结构构件极限状态的可靠度对目标可靠度的最小偏离，实际上无法得知构件的状态究竟是安全的还是不安全的；并且对于复杂的结构，规范难以保证分项系数的合理性。此时应该如何判断结构件设计的合理性：为此从结构设计中设计参数的确定方法出发，通过对设计过程进行几何描述，指出按照传统的设计方法得到的设计参数并不一定能保证结构构件的可靠性。问题解决的方法是对结构构件进行可靠度分析。通过对文末一个算例的分析，说明了以可靠度理论为基础的设计参数确定准则。