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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
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》 , 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 5》01:53-20》。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? :500?09-2001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
! 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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》 G?B 50009-!2001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
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《 :参照工程《结构可?靠性设计统一—标准GB 5015!。3-2008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
【 : 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
】。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》。γQ=?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4》kN/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:
! 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γ:G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
!。。 ?。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
—。。
? 工程结—构可靠性设计统一】标准GB 50【1,5,3-200》8附录A1给出了】设计:使用年限为5、50!。和,100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T【L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TL定《义,的标准值QkL【与按设计《基,准期T(《5,0,年,)定义的《标准值?Q,k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γ?L的表?达式
】
— 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
】
表1 考虑】设计:使用年限的可变荷载!调整系数γL计算】值
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》
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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 5】0153《-,200?8,。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】
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《
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《
— 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【
《
: 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
《
《 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
》
】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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