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3.—2 荷载组合
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3.2》.,1、3.2.2 !当整个结构或结构】的一部分超过某一特!定状:态而不?能,满足设计规定的某一!功能要求时则—称此特?。定状态?为结构对该功能的极!限,状态设计中的极【限,状态往往以结构的】某种荷?载效:应如内力、应—力,、变形、裂缝等超过!相应规定的》。标,志为依据根据设计】中要求考虑的结构】功能:结构的?极限状态在总体【。上可分为两大类即承!载能:力极限状态》和正常使用极限状态!对承载?能,。力极限状态一般【是,以结构的内力超过】其承载能力为依据】;对正常《使用:极,限状态一般是以结构!的变:形、:裂缝、振动参数超】过设:计,允许的?限值为依据在—当前的设计中有时】也通过结《构应:力的控制《来保证结构满足【正常使用的要求例】如地基承《载应力的《控制
! 对所考—虑的极限状态在确定!其荷载?。效,应时应对《所,有可能?同时出现的诸荷载作!用加以组合求得组】合后在结构》。中的总效应考虑荷】载出:现的变化性》质包:括出现与否和不同】的,作用方向这》种组合可以多—种多样?。因此还必须》在所有可能组—合中取?其中最?不,利的一组作为该【极限状态的设计依据!
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:3.2.3 【对于承载能力极限】状态:的荷载组《合可按工程结构可靠!性,设计统一标准GB】 50153-2】0,08的规定》根据所?考虑的?设计状况选用不同】的组合;对持—。久,和短暂设计状—况应:采用基本组合对偶】然设计状况应—采用偶然组合
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在】承载能力极》限状态的基》本组合中《公式(3.2—.3-1)和公【式(3.2.3【-2)?给出了?荷载效?应组合设计值—的表达式由于直【接涉:及结构?的安全性故要以强制!性条文规定建立表达!。式的:目的是保证在各【种可能?出现的荷载组合【情况下通过》设计都能使结构【维持在相同的可【靠,度水平上必须注意】规范给出的表—达式都?是以荷载与荷载效应!。有线性关系为前【提对于明显》不符合该《条件的?情况应在各本结构设!计规范?中对此作出相—。应的:补充规?。定这个原《则同样适用于正【常,使用极限状态—的各个组合的—表达式
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在—应用公式(3.2.!。3-1?)时:式中:的SQ1K为诸可】变荷载效应中其设】计值为?控制其组合为最不】。利者当设《计者无?法判:断时可轮次以—各,可变:荷载效应SQiK为!SQ1K《选其中最不利—的荷:。。载效应组《合为设?计依:据这个过程建议由】计算机程序的—。运算来完成》
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《 : GB 50】009-《2001修订时【增加了结《构,。的自重占主要—荷载时由《公式(3.2.【3-2)给出由【永久荷?载效:应控制的组》。合设计值《考虑这个《组合式后可》以避免可《靠度可能偏低—的后果;虽然过去】在有些结《构设计规范中也曾】为此专门给》出某些补充规定例】如对某些以自—重为主的构件采用提!高重要性系数、提高!屋面活荷《载,的设计规定但在实】际应用中总不免【有挂一漏万的—顾虑采用公式—(3:.2.3-》2)后可在结构设】计规范中撤销这些补!充的规定同时—也,避免了永久荷载为】主的结构安全度可】能,不足的后果》
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— 在:应用公式(3.【2,.3-?2,)的组合《式,时对可变荷载—出于简化的》目的也可仅考虑与】。结构自重方向一致的!竖向荷载而忽略影】响不大的横向荷【载,。此,外对某?些材料的结构可考虑!自身的特点由各结构!设计规范自行规【定可不采用》该组合?式进行校核》
— 考》虑到简化规则缺乏理!论依据?现在结构分析及【。荷载:组合基?本由:计算:机软件完《成简:化规则已经用得很】少,本次修订取消原规范!第3.2《.4条关于一—般排架、框架结构基!本,组合的?简化规则在》方案设计阶段当需】。要用手算初步进行荷!载效应组合计算时仍!允许采用对所有【参与组合的可变【荷载的效应设计值】乘以一个统》一的组合《系数0.9的简化】方法
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? 必须》指出条文中给出【的荷载效应组—合值的表达》式是采用各项可【变荷载效应叠加的】形式这在理》论上仅适用》于各项可变荷—载的效应与荷—载为线性关系—的情况?当涉及非线性问题】时应:。根据问?题性质或《按有:关设计规范的规【定采用其《。。他不同的方法
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》 GB 5!000?。9-2?001修《订时摈弃了原规【范“遇风组合”的】惯例即?只有在可变荷载【包含风荷载时才考虑!组合:值系数?的方法?而要求基本组合中所!有可变荷载在作为】伴,随荷载时都》必须以其组合值【为代表值对组合值】系数:除风荷?载取ψc=0—。.6外对《其他可变荷载目【前建议统《一,取,。ψc:=0.?7但为避免》。与,以往设计结》果有过大《差别在任何情况【下暂:时,建议不低于频遇值系!数
】 : 参照工程》结构可靠性设计统一!。标准GB 5—0153-2008!本次修订《引入了?可变荷载考虑—结构设计使用年限】的调:整系:数γL引入》可,变荷载?考虑:结构设计使》用年限调整》系数的目的是为解决!设计使用年》限与设计基准—期不:同时对可变》荷载标准值》的调整问题当—设计使?用年:限与设计《基准期不《同时采?用调:整系数γL对—可变荷载的标准值进!行调整?。。。
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》 设计基准期【是为统一确定荷载】和材料的《标准值?。而规:定的年限《它通常是一个固定值!可,变,荷载:是一个随机过—程其:标准值?是指:。在结构设计基准期内!可能出现《的最大?值由:设计基准期最大【荷载概率分布的某个!分位值来确定
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—设计使用年限—是指设?计,。规定:的结:构,或结构构件》不需要进《行大修即可按其预】定目的使用的时【期它不是一个固【定值:与结构的《用途和重《要性有关设计使用】年限:长短对?结构:设,计的影响要从—荷载和?耐久性两个》方,。面,考虑设计使用—。年限越长结构使用】中荷载出现“大值】”的可能性越大【所以设计中应提高荷!载标:准值;相反设—计使用年《限越短结构使用中荷!载出现?“大值”的可能性越!小设计中可降低荷】载标准值以保持结构!。安,全和经济的一致性】耐久性是《决定结构《设计:使用年限的主—要因素这方面应在结!构设计规范中考虑
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3.《2.4 荷—载效应组合的—。设计值中荷载分项系!数应:根据荷载不同的【变异系数和荷载的具!体组合情况(包括不!同,荷载的效应》比,)以及与抗力有【关的分项系》数,的取值水平等因【素确定以使》在不同设计》。情况下的《结构可靠度》能趋于?一致但为《了设计?。上的方便《将荷载分成》永,久荷载和可变—荷载两类相应给出】两个规定《的系数γG和γ【。Q这两个《分项系?。数是在?荷,载标准值已给—定的:前,提下使?按极限状态设计表达!式设计所得的各【类结构?构件的可靠指标与】规定的目《标可:靠指:标之间在总体—上误差最小为原【。则经优化后选定的
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》 建筑结构】设,计统:一标:准GBJ 68-8!4编制组曾》选择了14种—有代表性的结—构构:件,;针对永久荷—载与办公楼活荷载】、,永久荷?载与:住,宅活荷载《以及永?久荷载与风荷载三】种简单组合情况【进行:分,析并在?γG=1.1、【1.2、1.3和γ!Q=:。1.1?、1.2、1.3】。。、1.?4、1.5、1【.6共3×》6组方案中》选得:一组最优方案为【。γG:=,1.2和γQ—=1.4但》。考虑到前提条件【。的局限性允》许在特殊的情况【。。下,作合:理的调整《例如:对,于标:准值大于4kN【/m2的工业楼【面活荷载其》变异系?数一般较小此时【从经济上《考虑:可取γQ=1.【3
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—分析表明当永久【荷载效应与可变荷载!效应相?比很大?时,若仍采用γG—=,1.2则结构的【。可靠度就不》能达到目标值—的要求因《此在本规《范公式(3.2.3!-2)?给出的由永久荷【载效应控制的设计】组合值中相应—取,γG=1.》35
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】 分析还《表明:当永久荷载效应【与可变荷《载效应异号时若【仍采用?γG=1.2则结】构的可靠度会随永】久荷载效应所—占比重的增大而【严重降低《此,时γG?。宜取小于1.0【的系数但考虑到经】济效:果和应用方》。便的因素建》议取γG=1—.,0地下水压力作为】永久荷载考虑时由】于受地?表水位的《限制其分项系数一般!建议取1.0
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《 在《倾,覆、滑移或》漂浮等?有关结构整体稳定性!的验算中永》。久荷载效应》一般对结构是—有利的荷载分项系数!一般应取小于1.】0的值虽然各结构】标准:已经广泛采用分项系!数表达方式但对永】久荷载分项系数的取!值如地?下水荷载的分—项系数?。各地方有差异目前还!不可能?采用统一的系—数因此在本》规范中原则上不【规,定与:此有关的《分项系数的取值以免!发,生矛盾?当在其?他结构设计规范中对!结构倾?覆,、滑移或漂浮—的验算有具体规定时!应按结构设计规范】的规定?执行当没《有具体规定时—对永久?荷载分项系》数应按工程》经验:采用不大于1—.0的值《
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3.2.5! 本条为本次修】订增加的内容规定了!可变荷载设计使【用年限调整》系数的具体取值
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》。 《工程结构可靠性设计!统一标准G》B 50153【-2:008附录A—1给出了设计—使用年限为》5、50和1—00年时《考虑设计使用年限的!可变荷载调整系数】γL确定γL可【采用:。两种方法(》1)使?结构在设计使用年】限TL?内的可靠指标—与在设计基准期【。T的可?靠,指标相同;(2【)使可变荷载按设计!使用年限T》。L,定义的标准》值QkL与按设【。计基准期T(50】年,),定义的标准值Qk具!有相:同的概率分》位,。值按第二种方法【。进行分析比较简单当!可变荷载服从极【值Ⅰ型分布时可【以得到下面》γL的表达》式
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】 式中《kQ为可《变荷载设计基准【期内最大值》的平均值与标准值之!比;:δQ为可《变荷载设计基—准期最?。大值的?变,异系数表1》给出了部《。分可变荷载对—应不同设计使用年限!时的调整系数比较可!知规范的取值—。基,本偏:于保守
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表1 —考虑设?计使用年限的可变】荷载调整系数γ【。L计算值
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对于【风、:雪荷载可通过—选,。择不同重《现期的值来考虑设计!使用年限的变化本】规范在附录E—除了给?出重现期为50年(!设计基准期》)的基本风压和基】本雪压外也给出了重!现,期为10年》和100年的风压和!雪,压值可供选用对【于吊车荷载》由于其有效荷载是】核定的与使用—时间没有太大关【系对:温度作用由于—。是,。本次规范修》订新增?。内容还没有太多设计!经验考虑设计使【用年限的调整尚不】成熟因?此本规?范引入的工程结【构可靠性设计统一】标准GB 》5015《。3-2008表A】.1.?9可变荷载调整系】数γL?的具:体数据仅限于楼【面和屋面《活荷载
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: , 根《据表1计算结—果对表3.2—.5中所列》以,外的其他设》计使用年《限对应的《γL值按线性内插计!算是可?行的
! : 荷载?标准:值可控制的活荷载是!指那些不会随时【。间明显变化》的荷载如楼面均【布活荷载中的书库】。、储藏室、》机房、?停车库以及》。工业:楼面均布活荷载等】
3.】2.6 《 本:次修订针对结—构承:载能力?计算:和偶然事件发—生后:受,损结:构,整体稳固性验算分】别给:出了偶然《组合效应设计—。。值的计算公》。式
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? 对于《偶然设计状况(【包括撞击、爆炸、】火灾事故的发生)均!应采用?偶,然组合进行设计偶】然荷载?的,特点是出现》的概率很小而一旦出!现量值很大往—往具有很大的—。破坏作用甚至引【起结构与起因—不成比例的连续【倒塌我国近年因撞击!。或爆炸导致》建筑物倒塌的—事件时有发生—加强建筑物的抗连】续倒塌设《计刻不容缓目前美国!、欧洲、加》拿大、澳大利—亚等有关规范都有关!于建:筑结构抗《连续倒塌设》计,的规:定原规范《只是规定了偶然荷载!效应的组合》原则本规范分别【给出:了承载能力计算和整!。体稳定验算偶然【荷载效应组合的设】计值的表达式
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— ,偶,然荷载效应组—合的表?达式主要考虑到(】1)由于《偶然荷?载标准值的》确定往往带有主观和!。经验的因素因—而设计表达式中不】再考虑荷载分项系数!而直接采《。用规定的标准值为】设计值;(》2)对偶然设计状况!偶,然事件本身属—。于小概率事件两种】不相关?的,偶,然事:件同时发生的概率】更小所以《。。不必同时考虑两【种或两种以上偶然】荷载;(3)—偶,然事:件的发生是一个【强不确定性事件偶然!荷载:。的大小也是不确【定,的所以实际情况下偶!然,荷载:值超过规定设计值】的,可能性是存》在的按?规定:。设计值设计》的结构仍然存在破】坏的可能性;但【为保:证人的生命安—全设计?还要保证偶然事件】发生后受《损的:结构能够承担—对应于偶然》设计状况的永久荷】载和可变《荷载所以表达式分别!给出了?偶然事件发生时承】载,能力计算和发生后】整,体稳:固性验算两种不同】的情:况
】 ?设计人员《。和业主首先要控【制,偶然荷?。载发生的概率—或减小偶然》荷载:的强度其次才是进行!抗连续倒《塌设计抗连续倒塌】设,计有多种《方法如直《接设计法和间接设计!法等无论采用直接方!法还是间《。接方法?均需:要验算?偶然荷载《下,结构的局部强度及】偶然荷载发生后结构!的整体稳固性不同的!情况采用不同的【荷,载组合
!3.:2.7?~3.2.10 !对于结?构的正常使用极【限状态设计》过去主要是验—算结构在正常—使,用,。。条件下的变》形和裂缝《并控制它们》不超过限《值其中与之有关【的荷载效应都是【根据荷?载的:标准:值确定的《实,际上在正《常,使,用的极限状》态设计时与》状态:有关的?。荷载水平不一定非】以设计?基准:期内的最大荷载【。为准应根据所考虑的!正常使用具体条【件来考虑参照—国际标准对正常使】用极限?状态的?设计:当考虑短期效应时】可根据?不同:的设计要求分别采】。用荷载的标准—组合或频《遇,组合:当考虑长《期效应时可采用准永!久组合频遇组合【系指永久荷载标【准值:、主导可《变,荷载的频遇值—与伴随可变荷载的准!。永久值的《效应组合
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可—变荷:载的准永久值系【数仍按原《规范的规《定采用;频遇值系数!原,则上应按《本规范第3.1.】6条的条文说明中的!规,定但:由,于大部分可变荷载的!统计:参数并不掌》握规范中采用的系】数目前是按工程经】验,经判断后给出
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《 《此外正常使》。用极限状态要求控】制的极限标》志也不一定仅—限于变形、裂缝等常!见现象也可延伸到其!他特:定的状态如地基承】载应力的设》计控制实质上是【控,制地基的沉》陷因此也可归—入这一?类
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!与基:本,组合中的规定相同对!。于标准、频遇及【准永久组合其—荷载效应组合的设计!值也:仅适:用于各?项可变荷《载效:应与荷载为》线性关系的》情况
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