工程结构可靠性设计统一标准[附条文说明]GB50153-2008

 前言

中华人民共和国国家标准

工程结构可靠性设计统一标准

Unified standard for reliability design ofengineering structures

GB 50153-2008

主编部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部

施行日期：2009年 7 月 1 日

中华人民共和国住房和城乡建设部公告

第156号

关于发布国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》的公告

现批准《工程结构可靠性设计统一标准》为国家标准，编号为GB 50153-2008，自2009年7月1日起实施。其中，第3.2.1、3.3.1条为强制性条文，必须严格执行。原《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153-92同时废止。

本标准由我部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。

中华人民共和国住房和城乡建设部

2008年11月12日

前 言

根据建设部《关于印发<二〇〇二～二〇〇三年度工程建设国家标准制订、修订计划)的通知》(建标[2003]102号)的要求，中国建筑科学研究院会同有关单位共同对国家标准《工程结构可靠度设计统一标准》GB50153-92进行了全面修订。

本标准在修订过程中，积极借鉴了国际标准化组织ISO发布的国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394：1998和欧洲标准化委员会CEN批准通过的欧洲规范《结构设计基础》EN1990：2002，同时认真贯彻了从中国实际出发的方针，总结了我国大规模工程实践的经验，贯彻了可持续发展的指导原则。修订后的新标准比原标准在内容上有所扩展，涵盖了工程结构设计基础的基本内容，是一项工程结构设计的基础标准。

修订后的新标准对建筑工程、铁路工程、公路工程、港口工程、水利水电工程等土木工程各领域工程结构设计的共性问题，即工程结构设计的基本原则、基本要求和基本方法作出了统一规定，以使我国土木工程各领域之间在处理结构可靠性问题上具有统一性和协调性，并与国际接轨。本标准把土木工程各领域工程结构设计的共性要求列入了正文；而将专门领域的具体规定和对专门问题的规定列入了附录。主要内容包括：总则、术语、符号、基本规定、极限状态设计原则、结构上的作用和环境影响、材料和岩土的性能及几何参数、结构分析和试验辅助设计、分项系数设计方法等。

本标准以黑体字标志的条文为强制性条文，必须严格执行。

本标准由住房和城乡建设部负责对强制性条文的管理和解释，由中国建筑科学研究院负责具体技术内容的解释。为了提高标准质量，请各单位在执行本标准的过程中，注意总结经验，积累资料，随时将有关的意见和建议寄给中国建筑科学研究院(地址：北京市北三环东路30号；邮政编码：100013)，以供今后修订时参考。

本标准主编单位：中国建筑科学研究院

本标准参编单位：中国铁道科学研究院、铁道第三勘察设计院集团有限公司、中交公路规划设计院有限公司、中交水运规划设计院有限公司、水电水利规划设计总院、水利部水利水电规划设计总院、大连理工大学、西安建筑科技大学、上海交通大学、中国工程建设标准化协会

本标准主要起草人：袁振隆、史志华、李明顺、 胡德炘 、陈基发、李云贵、邸小坛、刘晓光、李铁夫、张玉玲、赵君黎、杜廷瑞、杨松泉、沈义生、周建平、雷兴顺、贡金鑫、姚继涛、鲍卫刚、姚明初、刘西拉、邵卓民、赵国藩

1总则

1  总    则

1.0.1  为统一房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电等各类工程结构设计的基本原则、基本要求和基本方法，使结构符合可持续发展的要求，并符合安全可靠、经济合理、技术先进、确保质量的要求，制定本标准。

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1.0.1  本标准是我国工程建设领域的一本重要的基础性国家标准，是制定我国工程建设其他相关标准的基础。本标准对包括房屋建筑、铁路、公路、港口、水利水电在内的各类工程结构设计的基本原则、基本要求和基本方法做出了统一规定，其目的是使设计建造的各类工程结构能够满足确保人的生命和财产安全并符合国家的技术经济政策的要求。
近年来，“可持续发展”越来越成为各类工程结构发展的主题，在最新的国际标准草案《房屋建筑的可持续性——总原则》ISO／DIS 15392(Sustainability in building construction—Gener-al principles)中还对可持续发展(sustainable development)给出了如下定义：“这种发展满足当代人的需要而不损害后代人满足其需要的能力”。有鉴于此，本次修订中增加了“使结构符合可持续发展的要求”。
对于工程结构而言，可持续发展需要考虑经济、环境和社会三个方面的内容：
一、经济方面
应尽量减少从工程的规划、设计、建造、使用、维修直至拆除等各阶段费用的总和，而不是单纯从某一阶段的费用进行衡量。以墙体为例，如仅着眼于降低建造费用而使墙体的保暖性不够，则在使用阶段的采暖费用必然增加，就不符合可持续发展的要求。
二、环境方面
要做到减少原材料和能源的消耗，减少污染。建筑工程对环境的冲击性很大。以工程结构中大量采用的钢筋混凝土为例，减少对环境冲击的方法有提高水泥、混凝土、钢材的性能和强度，淘汰低性能和强度的材料；提高钢筋混凝土的耐久性；利用粉煤灰等作为水泥的部分替代用品(生产水泥时会大量产生二氧化碳)，利用混凝土碎块作为骨料的部分替代用品等。
三、社会方面
要保护使用者的健康和舒适，保护建筑工程的文化价值。可持续发展的最终目标还是发展，工程结构的性能、功能必须好，能满足使用者日益提高的要求。
为了提高可持续性的应用水平，国际上正在做出努力，例如，国际标准化组织正在编制的国际标准或技术规程有《房屋建筑的可持续性——总原则》ISO 15392、《房屋建筑的可持续性——建筑工程环境性能评估方法框架》ISO／TS 21931(Sustainability in building construction—Framework for methods of assessment for environmental performance of construction work)等。
我国需要制定标准、规范，以大力推行可持续发展的房屋及土木工程。

1.0.2  本标准适用于整个结构、组成结构的构件以及地基基础的设计；适用于结构施工阶段和使用阶段的设计；适用于既有结构的可靠性评定。

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1.0.2  本条规定了本标准的适用范围。本标准作为我国工程结构领域的一本基础标准，所规定的基本原则、基本要求和基本方法适用于整个结构、组成结构的构件及地基基础的设计；适用于结构的施工阶段和使用阶段；也适用于既有结构的可靠性评定。

1.0.3  工程结构设计宜采用以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法；当缺乏统计资料时，工程结构设计可根据可靠的工程经验或必要的试验研究进行，也可采用容许应力或单一安全系数等经验方法进行。

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1.0.3  我国在工程结构设计领域积极推广并已得到广泛采用的是以概率理论为基础、以分项系数表达的极限状态设计方法，但这并不意味着要排斥其他有效的结构设计方法，采用什么样的结构设计方法，应根据实际条件确定。概率极限状态设计方法需要以大量的统计数据为基础，当不具备这一条件时，工程结构设计可根据可靠的工程经验或通过必要的试验研究进行，也可继续按传统模式采用容许应力或单一安全系数等经验方法进行。
荷载对结构的影响除了其量值大小外，荷载的离散性对结构的影响也相当大，因而不同的荷载采用不同的分项系数，如永久荷载分项系数较小，风荷载分项系数较大；另一方面，荷载对地基的影响除了其量值大小外，荷载的持续性对地基的影响也很大。例如对一般的房屋建筑，在整个使用期间，结构自重始终持续作用，因而对地基的变形影响大，而风荷载标准值的取值为平均50年一遇值，因而对地基承载力和变形影响均相对较小，有风组合下的地基容许承载力应该比无风组合下的地基容许承载力大。
基础设计时，如用容许应力方法确定基础底面积，用极限状态方法确定基础厚度及配筋，虽然在基础设计上用了两种方法，但实际上也是可行的。
除上述两种设计方法外，还有单一安全系数方法，如在地基稳定性验算中，要求抗滑力矩与滑动力矩之比大于安全系数K。
钢筋混凝土挡土墙设计是三种设计方法有可能同时应用的一个例子：挡土墙的结构设计采用极限状态法，稳定性(抗倾覆稳定性、抗滑移稳定性)验算采用单一安全系数法，地基承载力计算采用容许应力法。如对结构和地基采用相同的荷载组合和相同的荷载系数，表面上是统一了设计方法，实际上是不正确的。
设计方法虽有上述三种可用，但结构设计仍应采用极限状态法，有条件时采用以概率理论为基础的极限状态法。欧洲规范为极限状态设计方法用于土工设计，使极限状态方法在工程结构设计中得以全面实施，已经做出努力，在欧洲规范7《土工设计》(Eurocode 7 Geotechnical design)中，专门列出了土工设计状况。在土工设计状况中，各分项系数与持久、短暂设计状况中的分项系数有所不同。本标准因缺乏这方面的研究工作基础，因而未能对土工设计状况做出明确的表述。

1.0.4  各类工程结构设计标准和其他相关标准应遵守本标准规定的基本准则，并应制定相应的具体规定。

1.0.5  工程结构设计除应遵守本标准的规定外，尚应遵守国家现行有关标准的规定。

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1.0.4、1.0.5  本标准是制定各类工程结构设计标准和其他相关标准应遵守的基本准则，它并不能代替各类工程结构设计标准和其他相关标准，如从结构设计看，本标准主要制定了各类工程结构设计所共同面临的各种基本变量(作用、环境影响、材料性能和几何参数)的取值原则、作用组合的规则、作用组合效应的确定方法等，结构设计中各基本变量的具体取值及在各种受力状态下作用效应和结构抗力具体计算方法应由各类工程结构的设计标准和其他相关标准作出相应规定。

2术语、符号

2.1 术语

2  术语、符号

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本章的术语和符号主要依据国家标准《工程结构设计基本术语和通用符号》GBJ 132-90、国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394：1998和原国家标准《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153-92，并主要参考国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001和欧洲规范《结构设计基础》EN1990：2002等。

2.1  术 语

2.1.1  结构 structure

   能承受作用并具有适当刚度的由各连接部件有机组合而成的系统。

2.1.2  结构构件 structural member

   结构在物理上可以区分出的部件。

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2.1.2  结构构件
例如，柱、梁、板、基桩等。

2.1.3  结构体系 structural system

   结构中的所有承重构件及其共同工作的方式。

2.1.4  结构模型 structural model

   用于结构分析、设计等的理想化的结构体系。

2.1.5  设计使用年限 design working life

   设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。

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2.1.5  设计使用年限
在2000年第279号国务院令颁布的《建设工程质量管理条例》中，规定了基础设施工程、房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程的最低保修期限为设计文件规定的该工程的“合理使用年限”；在1998年国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394：1998中，提出了“设计工作年限(design working life)”，其含义与“合理使用年限”相当。
在国家标准《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068-2001中，已将“合理使用年限”与“设计工作年限”统一称为“设计使用年限”，
本标准首次将这一术语推广到各类工程结构，并规定工程结构在超过设计使用年限后，应进行可靠性评估，根据评估结果，采取相应措施，并重新界定其使用年限。
设计使用年限是设计规定的一个时段，在这一规定时段内，结构只需进行正常的维护而不需进行大修就能按预期目的使用，并完成预定的功能，即工程结构在正常使用和维护下所应达到的使用年限，如达不到这个年限则意味着在设计、施工、使用与维护的某一或某些环节上出现了非正常情况，应查找原因。所谓“正常维护”包括必要的检测、防护及维修。

2.1.6  设计状况 design situations

   代表一定时段内实际情况的一组设计条件，设计应做到在该组条件下结构不超越有关的极限状态。

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2.1.6  设计状况
以房屋建筑为例，房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况属持久状况；结构施工时承受堆料荷载的状况属短暂状况；结构遭受火灾、爆炸、撞击等作用的状况属偶然状况；结构遭受罕遇地震作用的状况属地震状况。

2.1.7  持久设计状况 persistent design situation

   在结构使用过程中一定出现，且持续期很长的设计状况，其持续期一般与设计使用年限为同一数量级。

2.1.8  短暂设计状况 transient design situation

   在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比，其持续期很短的设计状况。

2.1.9  偶然设计状况 accidental design situation

   在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的设计状况。

2.1.10  地震设计状况 seismic design situation

   结构遭受地震时的设计状况。

2.1.11  荷载布置 load arrangement

   在结构设计中，对自由作用的位置、大小和方向的合理确定。

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2.1.11  荷载布置
荷载布置就是布置荷载的位置、大小和方向。只有自由作用有荷载布置的问题，固定作用不存在这个问题。荷载布置通常被称为图形加载。荷载布置的一个最简单例子，如对一根多跨连续梁，有各跨均加载、每隔一跨加载或相邻二跨加载而其余跨均不加载等荷载布置。

2.1.12  荷载工况 load case

为特定的验证目的，一组同时考虑的固定可变作用、永久作用、自由作用的某种相容的荷载布置以及变形和几何偏差。

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2.1.12  荷载工况
荷载工况就是确定荷载组合和每一种荷载组合下的各种荷载布置。假设某一结构设计共有3种荷载组合，荷载组合①有3种荷载布置，组合②有4种荷载布置，组合③有12种荷载布置，则该结构设计共有19种荷载工况。设计时对每一种荷载工况都要按式(8.2.4-1)或式(8.2.4-2)计算出荷载效应，结构各截面的荷载效应最不利值就是按式(8.2.4-1)或式(8.2.4-2)计算的基本组合的效应设计值。
除有经验、有把握排除对设计不起控制的荷载工况外，对每一种荷载工况均需要进行相应的结构分析。分析的目的是要找到各个截面、各个构件、结构各个部分及整个结构的最不利荷载效应。只要达到这个目的，任何计算过程都是可以的。
当荷载与荷载效应为线性关系时，叠加原理适用，荷载组合可转换为荷载效应叠加，即用式(8.2.4-2)取代式(8.2.4-1)，此时，可先对每一种荷载(的每一种布置)，计算出其荷载效应，然后按式(8.2.4-2)进行荷载效应叠加。

2.1.13  极限状态 limit states

   整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态为该功能的极限状态。

2.1.14  承载能力极限状态 ultimate limit states

   对应于结构或结构构件达到最大承载力或不适于继续承载的变形的状态。

2.1.15  正常使用极限状态 serviceability limit states

   对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。 ·

2.1.16  不可逆正常使用极限状态 irreversible serviceability limit states

   当产生超越正常使用极限状态的作用卸除后，该作用产生的超越状态不可恢复的正常使用极限状态。

2.1.17  可逆正常使用极限状态 reversible serviceability limit states

   当产生超越正常使用极限状态的作用卸除后，该作用产生的超越状态可以恢复的正常使用极限状态。

2.1.18  抗力 resistance

   结构或结构构件承受作用效应的能力。

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2.1.18  抗力
例如，承载力、刚度、抗裂度等。

2.1.19  结构的整体稳固性 structural integrity (structural ro-bustness)

   当发生火灾、爆炸、撞击或人为错误等偶然事件时，结构整体能保持稳固且不出现与起因不相称的破坏后果的能力。

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2.1.19  结构的整体稳固性
结构的整体稳固性系指结构在遭遇偶然事件时，仅产生局部的损坏而不致出现与起因不相称的整体性破坏。

2.1.20  连续倒塌 progressive collapse

   初始的局部破坏，从构件到构件扩展，最终导致整个结构倒塌或与起因不相称的一部分结构倒塌。

2.1.21  可靠性 reliability

   结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。

2.1.22  可靠度 degree of reliability (reliability)

   结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

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2.1.22  可靠度
对于新建结构，“规定的时间”是指设计使用年限。结构的可靠度是对可靠性的定量描述，即结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。这是从统计数学观点出发的比较科学的定义，因为在各种随机因素的影响下，结构完成预定功能的能力只能用概率来度量。结构可靠度的这一定义，与其他各种从定值观点出发的定义是有本质区别的。

2.1.23  失效概率 Pf  probability of failure Pf

   结构不能完成预定功能的概率。

2.1.24  可靠指标 β  reliability index β

   度量结构可靠度的数值指标，可靠指标 β 与失效概率 Pf 的关系为 β=-Ф-1（Pf） ，其中 Ф-1（·） 为标准正态分布函数的反函数。

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2.1.24  可靠指标β
对于新建结构，与可靠度相对应的可靠指标β，是指设计使用年限的β。

2.1.25  基本变量 basic variable

   代表物理量的一组规定的变量，用于表示作用和环境影响、材料和岩土的性能以及几何参数的特征。

2.1.26  功能函数 performance function

   关于基本变量的函数，该函数表征一种结构功能。

2.1.27  概率分布 probability distribution

   随机变量取值的统计规律，一般采用概率密度函数或概率分布函数表示。

2.1.28  统计参数 statistical parameter

   在概率分布中用来表示随机变量取值的平均水平和离散程度的数字特征。

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2.1.28  统计参数
例如，平均值、标准差、变异系数等。

2.1.29  分位值 fractile

   与随机变量概率分布函数的某一概率相应的值。

2.1.30  名义值 nominal value

   用非统计方法确定的值。

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2.1.30  名义值
例如，根据物理条件或经验确定的值。

2.1.31  极限状态法 limit state method

   不使结构超越某种规定的极限状态的设计方法。

2.1.32  容许应力法 permissible (allowable) stress method

   使结构或地基在作用标准值下产生的应力不超过规定的容许应力(材料或岩土强度标准值除以某一安全系数)的设计方法。

2.1.33  单一安全系数法 single safety factor method

   使结构或地基的抗力标准值与作用标准值的效应之比不低于某一规定安全系数的设计方法。

2.1.34  作用 action

   施加在结构上的集中力或分布力(直接作用，也称为荷载)和引起结构外加变形或约束变形的原因(间接作用)。

2.1.35  作用效应 effect of action

   由作用引起的结构或结构构件的反应。

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2.1.35  作用效应
例如，内力、变形和裂缝等。

2.1.36  单个作用 single action

   可认为与结构上的任何其他作用之间在时间和空间上为统计独立的作用。

2.1.37  永久作用 permanent action

   在设计所考虑的时期内始终存在且其量值变化与平均值相比可以忽略不计的作用，或其变化是单调的并趋于某个限值的作用。

2.1.38  可变作用 variable action

   在设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的作用。

2.1.39  偶然作用 accidental action

   在设计使用年限内不一定出现，而一旦出现其量值很大，且持续期很短的作用。

2.1.40  地震作用 seismic action

   地震对结构所产生的作用。

2.1.41  土工作用 geotechnical action

   由岩土、填方或地下水传递到结构上的作用。

2.1.42  固定作用 fixed action

   在结构上具有固定空间分布的作用。当固定作用在结构某一点上的大小和方向确定后，该作用在整个结构上的作用即得以确定。

2.1.43  自由作用 free action

   在结构上给定的范围内具有任意空间分布的作用。

2.1.44  静态作用 static action

    使结构产生的加速度可以忽略不计的作用。

2.1.45  动态作用 dynamic action

   使结构产生的加速度不可忽略不计的作用。

2.1.46  有界作用 bounded action

   具有不能被超越的且可确切或近似掌握其界限值的作用。

2.1.47  无界作用 unbounded action

   没有明确界限值的作用。

2.1.48  作用的标准值 characteristic value of an action

   作用的主要代表值，可根据对观测数据的统计、作用的自然界限或工程经验确定。

2.1.49  设计基准期 design reference period

   为确定可变作用等的取值而选用的时间参数。

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2.1.49  设计基准期
原标准中设计基准期，一是用于可靠指标β，指设计基准期的β，二是用于可变作用的取值。本标准中设计基准期只用于可变作用的取值。
设计基准期是为确定可变作用的取值而规定的标准时段，它不等同于结构的设计使用年限。设计如需采用不同的设计基准期，则必须相应确定在不同的设计基准期内最大作用的概率分布及其统计参数。

2.1.50  可变作用的组合值 combination value of a variable ac-tion

   使组合后的作用效应的超越概率与该作用单独出现时其标准值作用效应的超越概率趋于一致的作用值；或组合后使结构具有规定可靠指标的作用值。可通过组合值系数( ψc≤1)对作用标准值的折减来表示。

2.1.51  可变作用的频遇值 frequent value of a variable action

   在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较小的作用值；或被超越的频率限制在规定频率内的作用值。可通过频遇值系数( ψｆ≤1)对作用标准值的折减来表示。

2.1.52  可变作用的准永久值 quasi-permanent value of a vari-able action

   在设计基准期内被超越的总时间占设计基准期的比率较大的作用值。可通过准永久值系数( ψc≤1)对作用标准值的折减来表示。

2.1.53  可变作用的伴随值 accompanying value of a variableaction

   在作用组合中，伴随主导作用的可变作用值。可变作用的伴随值可以是组合值、频遇值或准永久值。

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2.1.53  可变作用的伴随值
在作用组合中，伴随主导作用的可变作用值。主导作用：在作用的基本组合中为代表值采用标准值的可变作用；在作用的偶然组合中为偶然作用；在作用的地震组合中为地震作用。

2.1.54  作用的代表值 representative value of an action

   极限状态设计所采用的作用值。它可以是作用的标准值或可变作用的伴随值。

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2.1.54  作用的代表值
作用的代表值包括作用标准值、组合值、频遇值和准永久值，其量值从大到小的排序依次为：作用标准值＞组合值＞频遇值＞准永久值。这四个值的排序不可颠倒，但个别种类的作用，组合值与频遇值可能取相同值。

2.1.55  作用的设计值 design value of an action

   作用的代表值与作用分项系数的乘积。

2.1.56  作用组合 (荷载组合) combination of actions (loadcombination)

   在不同作用的同时影响下，为验证某一极限状态的结构可靠度而采用的一组作用设计值。

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2.1.56  作用组合(荷载组合)
原标准《工程结构可靠度设计统一标准》GB 50153-92在术语上都是沿用作用效应组合，在概念上主要强调的是在设计时对不同作用(或荷载)经过合理搭配后，将其在结构上的效应叠加的过程。实际上在结构设计中，当作用与作用效应间为非线性关系时，作用组合时采用简单的线性叠加就不再有效，因此在采用效应叠加时，还必须强调作用与作用效应“可按线性关系考虑”的条件。为此，在不同作用(或荷载)的组合时，不再强调在结构上效应叠加的涵义，而且其组合内容，除考虑它们的合理搭配外，还应包括它们在某种极限状态结构设计表达式中设计值的规定，以保证结构具有必要的可靠度。

2.1.57  环境影响 environmental influence

   环境对结构产生的各种机械的、物理的、化学的或生物的不利影响。环境影响会引起结构材料性能的劣化，降低结构的安全性或适用性，影响结构的耐久性。

2.1.58  材料性能的标准值 characteristic value of a materialproperty

   符合规定质量的材料性能概率分布的某一分位值或材料性能的名义值。

2.1.59  材料性能的设计值 design value of a material property

   材料性能的标准值除以材料性能分项系数所得的值。

2.1.60  几何参数的标准值 characteristic value of a geomet-rical parameter

   设计规定的几何参数公称值或几何参数概率分布的某一分位值。

2.1.61  几何参数的设计值 design value of a geometrical pa-rameter

   几何参数的标准值增加或减少一个几何参数的附加量所得的值。

2.1.62  结构分析 structural analysis

   确定结构上作用效应的过程。

2.1.63  一阶线弹性分析 first order linear-elastic analysis

   基于线性应力－应变或弯矩－曲率关系，采用弹性理论分析方法对初始结构几何形体进行的结构分析。

2.1.64  二阶线弹性分析 second order linear-elastic analysis

   基于线性应力－应变或弯矩－曲率关系，采用弹性理论分析方法对已变形结构几何形体进行的结构分析。

2.1.65  有重分布的一阶或二阶线弹性分析 first order (or sec-ond order) linear-elastic analysis with redistribution

   结构设计中对内力进行调整的一阶或二阶线弹性分析，与给定的外部作用协调，不做明确的转动能力计算的结构分析。

2.1.66  一阶非线性分析 first order non-linear analysis

   基于材料非线性变形特性对初始结构的几何形体进行的结构分析。

2.1.67  二阶非线性分析 second order non-linear analysis

   基于材料非线性变形特性对已变形结构几何形体进行的结构分析。

2.1.68  弹塑性分析(一阶或二阶) elasto-plastic analysis (first or second order)

  基于线弹性阶段和随后的无硬化阶段构成的弯矩－曲率关系的结构分析。

2.1.69  刚性－塑性分析 rigid plastic analysis

  假定弯矩－曲率关系为无弹性变形和无硬化阶段，采用极限分析理论对初始结构的几何形体进行的直接确定其极限承载力的结构分析。

▼ 展开条文说明
2.1.63～2.1.69  一阶线弹性分析～刚性-塑性分析
一阶分析与二阶分析的划分界限在于结构分析时所依据的结构是否已考虑变形。如依据的是初始结构即未变形结构，则是一阶分析；如依据的是已变形结构，则是二阶分析。
事实上结构承受荷载时总是要产生变形的，如变形很小，由结构变形产生的次内力不影响结构的安全性和适用性，则结构分析时可略去变形的影响，根据初始结构的几何形体进行一阶分析，以简化计算工作。

2.1.70  既有结构 existing structure

  已经存在的各类工程结构。

2.1.71  评估使用年限 assessed working life

    可靠性评定所预估的既有结构在规定条件下的使用年限。

2.1.72  荷载检验 load testing

   通过施加荷载评定结构或结构构件的性能或预测其承载力的试验。

2.2 符号

2.2 符 号

2.2.1 大写拉丁字母的符号：

AEk——地震作用的标准值；

Ad——偶然作用的设计值；

C——设计对变形、裂缝等规定的相应限值；

Fd——作用的设计值；

Fr——作用的代表值；

Gk——永久作用的标准值；

P——预应力作用的有关代表值；

Qk——可变作用的标准值；

R——结构或结构构件的抗力；

Rd——结构或结构构件抗力的设计值；

S——结构或结构构件的作用效应；

——地震作用标准值的效应；

——偶然作用设计值的效应；

Sd——作用组合的效应设计值；

——不平衡作用效应的设计值；

——平衡作用效应的设计值；

——永久作用标准值的效应；

Sp——预应力作用有关代表值的效应；

——可变作用标准值的效应；

T——设计基准期；

X——基本变量。

2.2.2 小写拉丁字母的符号：

a——几何参数；

ad——几何参数的设计值；

ak——几何参数的标准值；

fd——材料性能的设计值；

fk——材料性能的标准值；

pf——结构构件失效概率的运算值。

2.2.3 大写希腊字母的符号：

△a——几何参数的附加量。

2.2.4 小写希腊字母的符号：

β一一结构构件的可靠指标；

γO——结构重要性系数；

γI——地震作用重要性系数；

γF——作用的分项系数；

γG——永久作用的分项系数；

γL——考虑结构设计使用年限的荷载调整系数；

γM——材料性能的分项系数；

γQ——可变作用的分项系数；

γP——预应力作用的分项系数；

ψc——作用的组合值系数；

ψf——作用的频遇值系数；

ψq——作用的准永久值系数。

3基本规定

3.1 基本要求

3  基本规定

3.1  基本要求

3.1.1  结构的设计、施工和维护应使结构在规定的设计使用年限内以适当的可靠度且经济的方式满足规定的各项功能要求。

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3.1.1  结构可靠度与结构的使用年限长短有关，本标准所指的结构的可靠度或失效概率，对新建结构，是指设计使用年限的结构可靠度或失效概率，当结构的使用年限超过设计使用年限后，结构的失效概率可能较设计预期值增大。

3.1.2  结构应满足下列功能要求：

   1  能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用；

   2  保持良好的使用性能；

   3  具有足够的耐久性能；

   4  当发生火灾时，在规定的时间内可保持足够的承载力；

   5  当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时，结构能保持必需的整体稳固性，不出现与起因不相称的破坏后果，防止出现结构的连续倒塌。

   注：1 对重要的结构，应采取必要的措施，防止出现结构的连续倒塌；对一般的结构，宜采取适当的措施，防止出现结构的连续倒塌。

       2 对港口工程结构，“撞击”指非正常撞击。

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3.1.2  在工程结构必须满足的5项功能中，第1、4、5项是对结构安全性的要求，第2项是对结构适用性的要求，第3项是对结构耐久性的要求，三者可概括为对结构可靠性的要求。
所谓足够的耐久性能，系指结构在规定的工作环境中，在预定时期内，其材料性能的劣化不致导致结构出现不可接受的失效概率。从工程概念上讲，足够的耐久性能就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。
偶然事件发生时，防止结构出现连续倒塌的设计方法有二类：1直接设计法；2间接设计法。
1  直接设计法
对可能承受偶然作用的主要承重构件及其连接予以加强或予以保护，使这些构件能承受荷载规范规定的或业主专门提出的偶然作用值。当技术上难以达到或经济上代价昂贵时，允许偶然事件引发结构局部破坏，但结构应具备荷载第二传递途径以替代原来的传递途径。前者有的称之为关键构件设计法，后者有的称之为荷载替代传递途径法。
直接设计法比通常用的设计方法复杂得多，代价也高。
2  间接设计法
实际上就是增强结构的整体稳固性。结构的整体稳固性是我国规范需要重点解决的问题。以房屋建筑为例，最简易可行的方法是将房屋捆扎牢固，如对钢筋混凝土框架结构，在楼盖和屋盖内部，设置沿柱列纵、横两个方向的系杆，系杆均需要通长设置，并且在楼盖和屋盖周边设置整个周边通长的系杆，将柱与整个结构连系牢固；房屋稍高时，除设置上述水平向系杆外，在柱内设置从基础到屋盖通长的竖直向系杆。系杆设置的具体要求和方法应遵守相关技术规范的规定。而对钢筋混凝土承重墙结构，将承重墙与楼盖、屋盖连系牢固，组成“细胞状”结构。结构的延性、体系的连续性，都是设计时应予以注意的。
间接设计法的优点是易于实施，虽然这种方法不是建立在偶然作用下对结构详细分析的基础上，但是混凝土结构中连续的系杆和钢结构中加强的连接，可以使结构在偶然作用下发挥出高于其原有的承载力。虽然水平的系杆不能有效承受竖向荷载，但是原来由受损害部分承受的荷载有可能重分配至未受损害部分。
由于连续倒塌的风险对大多数建筑物而言是低的，因而可以根据结构的重要性采取不同的对策以防止出现结构的连续倒塌：
对于次要的结构，可不考虑结构的连续倒塌问题；
对于一般的结构，宜采用间接设计法；
对于重要的结构，应采用间接设计法，当业主有要求时，可采用直接设计法；
对于特别重要的结构，应采用直接设计法。

3.1.3  结构设计时，应根据下列要求采取适当的措施，使结构不出现或少出现可能的损坏：

   1  避免、消除或减少结构可能受到的危害；

   2  采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型；

   3  采用当单个构件或结构的有限部分被意外移除或结构出现可接受的局部损坏时，结构的其他部分仍能保存的结构类型；

   4  不宜采用无破坏预兆的结构体系；

   5  使结构具有整体稳固性。

3.1.4  宜采取下列措施满足对结构的基本要求：

   1  采用适当的材料；

   2  采用合理的设计和构造；

   3  对结构的设计、制作、施工和使用等制定相应的控制措施。

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3.1.3、3.1.4  为满足对结构的基本要求，使结构避免或减少可能的损坏，宜采取的若干主要措施。

3.2 安全等级和可靠度

3.2  安全等级和可靠度

3.2.1  工程结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果(危及人的生命、造成经济损失、对社会或环境产生影响等)的严重性，采用不同的安全等级。工程结构安全等级的划分应符合表3.2.1的规定。

表3.2.1 工程结构的安全等级

   注：对重要的结构，其安全等级应取为一级；对一般的结构，其安全等级宜取为二级；对次要的结构，其安全等级可取为三级。（自2022年1月1日起废止该条,详见新规《工程结构通用规范》GB 55001-2021）

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3.2.1  本条为强制性条文。在本标准中，按工程结构破坏后果的严重性统一划分为三个安全等级，其中，大量的一般结构宜列入中间等级；重要的结构应提高一级；次要的结构可降低一级。至于重要结构与次要结构的划分，则应根据工程结构的破坏后果，即危及人的生命、造成经济损失、对社会或环境产生影响等的严重程度确定。

3.2.2  工程结构中各类结构构件的安全等级，宜与结构的安全等级相同，对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。

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3.2.2  同一工程结构内的各种结构构件宜与结构采用相同的安全等级，但允许对部分结构构件根据其重要程度和综合经济效果进行适当调整。如提高某一结构构件的安全等级所需额外费用很少，又能减轻整个结构的破坏从而大大减少人员伤亡和财物损失，则可将该结构构件的安全等级比整个结构的安全等级提高一级；相反，如某一结构构件的破坏并不影响整个结构或其他结构构件，则可将其安全等级降低一级。

3.2.3  可靠度水平的设置应根据结构构件的安全等级、失效模式和经济因素等确定。对结构的安全性和适用性可采用不同的可靠度水平。

3.2.4  当有充分的统计数据时，结构构件的可靠度宜采用可靠指标β度量。结构构件设计时采用的可靠指标，可根据对现有结构构件的可靠度分析，并结合使用经验和经济因素等确定。

3.2.5  各类结构构件的安全等级每相差一级，其可靠指标的取值宜相差0.5。

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3.2.4、3.2.5  可靠指标β的功能主要有两个：其一，是度量结构构件可靠性大小的尺度，对有充分的统计数据的结构构件，其可靠性大小可通过可靠指标β度量与比较；其二，目标可靠指标是分项系数法所采用的各分项系数取值的基本依据，为此，不同安全等级和失效模式的可靠指标宜适当拉开档次，参照国内外对规定可靠指标的分级，规定安全等级每相差一级，可靠指标取值宜相差0.5。

57'>《工程结构可靠性设计统一标准[附条文说明]》GB 50153-2008

 自2022年1月1日起废止的条文