H.2  設計原則

H.2.1  結構設計前應分析結構各種潛在的危險源。結構選址應避讓各種危險源。對于結構附近可能會出現(xiàn)危險源或結構使用中存在危險源的情況，設計中應考慮采取必要的防控措施，避免或控制偶然事件的發(fā)生，或減輕偶然作用的強度。

H.2.2  應對結構進行概念設計，選取對整體穩(wěn)定有利的結構形式，并采取有效的構造措施。

H.2.3  結構應具有較高的冗余度和明確的多條荷載傳遞路徑，一條荷載傳遞路徑失效后，應具有將荷載傳遞到其他路徑的能力。

H.2.4  結構、結構構件或連接應具有保持結構整體穩(wěn)定需要的變形能力和延性性能。

H.2.5  結構設計應明確關鍵構件和非關鍵構件，關鍵構件應能承受規(guī)定的偶然荷載或采取適當?shù)谋Ｗo措施。

H.2.6   對于允許發(fā)生局部破壞的結構，局部破壞應控制在一定的程度和范圍內。

H.3  設計方法

H.3.1   結構整體穩(wěn)固性設計包括概念設計、構造處理和計算分析，可采用下列方法：

1  控制事件法；

2  抵抗特定荷載法；

3  替代路徑法，包括提供拉桿等；

4  減輕后果法；

5  其他方法。

H.3.2  采用抵抗特定荷載法進行設計時，應考慮結構關鍵構件失效后，受損的結構仍具有保持整體穩(wěn)固性的能力。

H.3.3   考慮材料性能的線性和非線性、結構幾何性能的線性和非線性，結構整體穩(wěn)固性可采用線性靜力方法、非線性靜力方法和非線性動力方法進行計算。采用線性靜力方法和非線性靜力方法進行計算時，應考慮動力效應的影響。結構材料性能可按動態(tài)性能考慮。

H.3.4  可按表3.2.2規(guī)定的安全等級對結構進行整體穩(wěn)固性設計。安全等級為三級的結構，可只進行概念設計和構造處理；安全等級為二級的結構，除進行概念設計和構造處理外，可采用線性靜力方法進行計算；安全等級為一級的結構，除進行概念設計和構造處理外，可采用線性靜力方法進行計算，必要時進行非線性靜力方法或非線性動力計算。

H.4  安全管理與評估

H.4.1   結構使用過程中應進行安全管理，控制和避免各種偶然事件的發(fā)生或減輕偶然事件對結構整體穩(wěn)固性的影響。

H.4.2  結構維修、加固不應削弱已有的荷載傳遞路徑，結構用途變更應對結構的整體穩(wěn)固性重新進行評估。

H.4.3  結構整體穩(wěn)固性評估可根據(jù)不同的目的在結構設計、建造和不同的使用階段進行。結構整體穩(wěn)固性評估應包括偶然事件評估和結構抵抗連續(xù)倒塌評估。

H.4.4  偶然事件評估應包括可能發(fā)生偶然事件的類型、偶然事件可能發(fā)生的位置及偶然事件可能的強度或等級，有條件時應采用概率方法進行評估。

H.4.5  結構抗連續(xù)倒塌評估可從結構抗連續(xù)倒塌的反面進行，包括針對所考慮偶然事件結構發(fā)生局部破壞的可能性、破壞的形式、破壞的范圍及造成的人員傷亡、經濟損失和社會影響。

H.4.6  根據(jù)結構不同階段的整體穩(wěn)固性評估結果，應對結構采取相應的抗連續(xù)倒塌措施。

本標準用詞說明

1  為便于在執(zhí)行本標準條文時區(qū)別對待，對執(zhí)行標準嚴格程度的用詞說明如下：

    1）表示很嚴格，非這樣做不可的用詞

正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴禁”；

2 ）表示嚴格，在正常情況下均應這樣做的用詞

正面詞采用“應”，反面詞采用“不應”或“不得”；

    3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應這樣做的用詞

正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”。

表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。

  2  標準中指定應按其他有關標準、規(guī)范執(zhí)行時，寫法為 “應符合……的規(guī)定”或“應按……執(zhí)行”。  

引用標準目錄

1  《建筑抗震設計規(guī)范》GB 50011

中華人民共和國國家標準

建筑結構可靠性設計統(tǒng)一標準

條文說明

1  總則

1.0.1  本標準是我國建筑結構領域的一本重要的基礎性國家標準，是制定我國建筑結構其他相關標準的基礎。本標準對各種材料的建筑結構可靠性設計的基本原則、基本要求和基本方法做出了統(tǒng)一規(guī)定，其目的是使設計建造的各種材料的建筑結構能夠滿足確保人的生命和財產安全并符合國家的技術經濟政策的要求。

 “可持續(xù)發(fā)展”越來越成為各類工程結構發(fā)展的主題，根據(jù)《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》GB 50153-2008，本次修訂中增加了“使結構符合可持續(xù)發(fā)展的要求”。

對于建筑結構而言，可持續(xù)發(fā)展需要考慮經濟、環(huán)境和社會三個方面的內容：

一、經濟方面  應盡量減少從工程的規(guī)劃、設計、建造、使用、維修直至拆除等各階段費用的總和，而不是單純從某一階段的費用進行衡量。以墻體為例，如僅著眼于降低建造費用而使墻體的保暖性不夠，則在使用階段的采暖費用必然增加，就不符合可持續(xù)發(fā)展的要求。

二、環(huán)境方面  要做到減少原材料和能源的消耗，減少污染。建筑工程對環(huán)境的沖擊性很大。以建筑結構中大量采用的鋼筋混凝土為例，減少對環(huán)境沖擊的方法有提高水泥、混凝土、鋼材的性能和強度，淘汰低性能和強度的材料；提高鋼筋混凝土的耐久性；利用粉煤灰等作為水泥的部分替代用品（生產水泥時會大量產生二氧化碳），利用混凝土碎快作為骨料的部分替代用品等。

三、社會方面  要保護使用者的健康和舒適，保護建筑工程的文化價值。可持續(xù)發(fā)展的最終目標還是發(fā)展，建筑結構的性能、功能必須好，能滿足使用者日益提高的要求。

為了提高可持續(xù)性的應用水平，國際上正在做出努力，例如，國際標準化組織編制的國際標準或技術規(guī)程有《房屋建筑的可持續(xù)性——總原則》ISO 15392、《房屋建筑的可持續(xù)性——建筑工程環(huán)境性能評估方法框架》ISO/TS 21931（Sustainability in building construction—Framework for methods of assessment for environmental performance of construction work）等。

1.0.2  本標準的適用范圍。本標準作為我國建筑結構領域的一本基礎標準，所規(guī)定的基本原則、基本要求和基本方法適用于整個結構、組成結構的構件及地基基礎的設計；適用于結構的施工階段和使用階段；也適用于既有結構的可靠性評定。

1.0.3  我國在建筑結構設計領域積極推廣并已得到廣泛采用的是以概率理論為基礎、以分項系數(shù)表達的極限狀態(tài)設計方法，但這并不意味著要排斥其他有效的結構設計方法，采用什么樣的結構設計方法，應根據(jù)實際條件確定。概率極限狀態(tài)設計方法需要以大量的統(tǒng)計數(shù)據(jù)為基礎，當不具備這一條件時，建筑結構設計可根據(jù)可靠的工程經驗或通過必要的試驗研究進行，也可繼續(xù)按傳統(tǒng)模式采用容許應力或單一安全系數(shù)等經驗方法進行。

荷載對結構的影響除了其量值大小外，荷載的離散性對結構的影響也相當大，因而不同的荷載采用不同的分項系數(shù)，如永久荷載分項系數(shù)較小，風荷載分

項系數(shù)較大；另一方面，荷載對地基的影響除了其量值大小外，荷載的持續(xù)性對地基的影響也很大。例如對一般的房屋建筑，在整個使用期間，結構自重始終持續(xù)作用，因而對地基的變形影響大，而風荷載標準值的取值為平均50年一遇值，因而對地基承載力和變形影響均相對較小，有風組合下的地基容許承載力應該比無風組合下的地基容許承載力大。

基礎設計時，如用容許應力方法確定基礎底面積，用極限狀態(tài)方法確定基礎厚度及配筋，雖然在基礎設計上用了兩種方法，但實際上也是可行的。

除上述兩種設計方法外，還有單一安全系數(shù)方法，如在地基穩(wěn)定性驗算中，要求抗滑力矩與滑動力矩之比大于安全系數(shù)K。

鋼筋混凝土擋土墻設計是三種設計方法有可能同時應用的一個例子：擋土墻的結構設計采用極限狀態(tài)法，穩(wěn)定性（抗傾覆穩(wěn)定性、抗滑移穩(wěn)定性）驗算采用單一安全系數(shù)法，地基承載力計算采用容許應力法。如對結構和地基采用相同的荷載組合和相同的荷載系數(shù)，表面上是統(tǒng)一了設計方法，實際上是不正確的。

設計方法雖有上述三種可用，但結構設計仍應采用極限狀態(tài)法，有條件時采用以概率理論為基礎的極限狀態(tài)法。歐洲規(guī)范為極限狀態(tài)設計方法用于土工設計，使極限狀態(tài)方法在建筑結構設計中得以全面實施，已經做出努力，在歐洲規(guī)范7《土工設計》（Eurocode 7 Geotechnical design）中，專門列出了土工設計狀況。在土工設計狀況中，各分項系數(shù)與持久、短暫設計狀況中的分項系數(shù)有所不同。本標準因缺乏這方面的研究工作基礎，因而本次修訂未能對土工設計狀況做出明確的表述。

1.0.4～1.0.5  本標準是制定建筑結構荷載規(guī)范和各種材料建筑結構設計規(guī)范和其他相關標準應遵守的基本準則，但并不能代替它們，如從結構設計看，本標準主要制定了各種材料建筑結構設計所共同面臨的各種基本變量（作用、環(huán)境影響、材料性能和幾何參數(shù)）的取值原則、作用組合的規(guī)則、作用組合效應的確定方法等，結構設計中各基本變量的具體取值及在各種受力狀態(tài)下作用效應和結構抗力具體計算方法應由各種材料建筑結構設計規(guī)范和其他相關標準作出相應規(guī)定。

2  術語、符號

本章的術語和符號主要依據(jù)國家標準《工程結構設計基本術語標準》(GB/T 50083-2014)、《工程結構設計通用符號標準》(GB/T 50132-2014)、國際標準《結構可靠性總原則》(ISO2394:2015)和國家標準《工程結構可靠性設計統(tǒng)一標準》(GB 50153-2008)，并參考歐洲規(guī)范《結構設計基礎》(EN1990:2002)等。

2.1.2  結構構件

例如，柱、梁、板、基樁等。

2.1.5  設計使用年限

在2000年第279號國務院令頒布的《建設工程質量管理條例》中，規(guī)定了基礎設施工程、房屋建筑的地基基礎工程和主體結構工程的最低保修期限為設計文件規(guī)定的該工程的“合理使用年限”；在1998年國際標準ISO 2394:1998《結構可靠性總原則》中，提出了“設計工作年限（design working life）”，其含義與“合理使用年限”相當。

在原國家標準《建筑結構可靠度設計統(tǒng)一標準》(GB 50068-2001)中，已將“合理使用年限”與“設計工作年限”統(tǒng)一稱為“設計使用年限”，并規(guī)定建筑結構在超過設計使用年限后，應進行可靠性評估，根據(jù)評估結果，采取相應措施，并重新界定其使用年限。

設計使用年限是設計規(guī)定的一個時段，在這一規(guī)定時段內，結構只需進行正常的維護而不需進行大修就能按預期目的使用，完成預定的功能，即建筑結構在正常使用和維護下所應達到的使用年限，如達不到這個年限則意味著在設計、施工、使用與維護的某一或某些環(huán)節(jié)上出現(xiàn)了非正常情況，應查找原因。所謂“正常維護”包括必要的檢測、防護及維修。

2.1.6  設計狀況

以房屋建筑為例，建筑結構承受家具和正常人員荷載的狀況屬持久狀況；結構施工時承受堆料荷載的狀況屬短暫狀況；結構遭受火災、爆炸、撞擊等作用的狀況屬偶然狀況；結構遭受地震作用的狀況屬地震狀況。

2.1.11  荷載布置

荷載布置就是布置荷載的位置、大小和方向。只有自由作用有荷載布置的問題，固定作用不存在這個問題。荷載布置通常被稱為圖形加載。荷載布置的一個最簡單例子，如對一根多跨連續(xù)梁，有各跨均加載、每隔一跨加載或相鄰二跨加載而其余跨均不加載等荷載布置。

2.1.12  荷載工況

荷載工況就是確定荷載組合和每一種荷載組合下的各種荷載布置。假設某一結構設計共有3種荷載組合，荷載組合①有3種荷載布置，組合②有4種荷載布置，組合③有12種荷載布置，則該結構設計共有19種荷載工況。設計時對每一種荷載工況都要按式(8.2.4)計算出荷載效應，結構各截面的荷載效應最不利值就是按式(8.2.4)計算的基本組合的效應設計值。

除有經驗、有把握排除對設計不起控制的荷載工況外，對每一種荷載工況均需要進行相應的結構分析。分析的目的是要找到各個截面、各個構件、結構各個部分及整個結構的最不利荷載效應。只要達到這個目的，任何計算過程都是可以的。

當荷載與荷載效應為線性關系時，疊加原理適用，荷載組合可轉換為荷載效應疊加，即用式(8.2.4-2)取代式(8.2.4-1)，此時，可先對每一種荷載(的每一種布置)，計算出其荷載效應，然后按式(8.2.4-2)進行荷載效應疊加。

2.1.18  耐久性極限狀態(tài)

    當環(huán)境影響的效應明確時，宜采用耐久性的某項規(guī)定限值界定耐久性極限狀態(tài)，如混凝土結構中鋼筋達到銹蝕的碳化深度、臨界氯離子濃度等；對無法定量化的狀態(tài)，可采用耐久性的某項標志界定耐久性極限狀態(tài)，如鋼結構中構件出現(xiàn)銹蝕跡象，砌體結構中構件表面出現(xiàn)凍融損傷，木結構中膠合木結構防潮層喪失防護作用或出現(xiàn)脫膠現(xiàn)象等。

2.1.19  抗力

例如，承載力、剛度、抗裂度及材料的抗劣化能力等。

2.1.20  結構的整體穩(wěn)固性

結構的整體穩(wěn)固性系指結構在遭遇偶然事件時，僅產生局部的損壞而不致出現(xiàn)與起因不相稱的整體性破壞。

2.1.21  關鍵構件

    采用國際標準《結構可靠性總原則》(ISO2394:2015)關于“key element”的術語。

2.1.24  可靠度

對于新建結構，“規(guī)定的時間”是指設計使用年限。結構的可靠度是對可靠性的定量描述，即結構在規(guī)定的時間內，在規(guī)定的條件下，完成預定功能的概率。這是從統(tǒng)計數(shù)學觀點出發(fā)的比較科學的定義，因為在各種隨機因素的影響下，結構完成預定功能的能力只能用概率來度量。結構可靠度的這一定義，與其他各種從定值觀點出發(fā)的定義是有本質區(qū)別的。

2.1.26  可靠指標

對于新建結構，與可靠度相對應的可靠指標，是指設計使用年限的。

2.1.27  風險

    采用國際標準《結構可靠性總原則》(ISO2394:2015)關于“risk”的術語。

2.1.31  統(tǒng)計參數(shù)

例如，平均值、標準差、變異系數(shù)等。

2.1.33  名義值

例如，根據(jù)物理條件或經驗確定的值。

2.1.35  容許應力法

結構或地基規(guī)定的容許應力由材料或巖土強度標準值除以某一安全系數(shù)得到。

2.1.40  作用效應

例如，內力、變形和裂縫等。

2.1.54  設計基準期

原標準中設計基準期，一是用于可靠指標，指設計基準期的，二是用于可變作用的取值。本標準中設計基準期只用于可變作用的取值。

設計基準期是為確定可變作用的取值而規(guī)定的標準時段，它不等同于結構的設計使用年限。設計如需采用不同的設計基準期，則必須相應確定在不同的設計基準期內最大作用的概率分布及其統(tǒng)計參數(shù)。

2.1.55~2.1.57  根據(jù)組合值系數(shù)、頻遇值系數(shù)和準永久值系數(shù)的定義，它們之間一般存在1關系。

2.1.58  可變作用的伴隨值

在作用組合中，伴隨主導作用的可變作用值。主導作用：在作用的基本組合中為代表值采用標準值的可變作用；在作用的偶然組合中為偶然作用；在作用的地震組合中為地震作用。

2.1.59  作用代表值

作用代表值包括作用標準值、組合值、頻遇值和準永久值，其量值從大到小的排序依次為：作用標準值＞組合值＞頻遇值＞準永久值。這四個值的排序不可顛倒，但個別種類的作用，組合值與頻遇值可能取相同值。

2.1.61  作用組合（荷載組合）

原標準 GB  50153-92 在術語上都是沿用作用效應組合，在概念上主要強調的是在設計時對不同作用（或荷載）經過合理搭配后，將其在結構上的效應疊加的過程。實際上在結構設計中，當作用與作用效應間為非線性關系時，作用組合時采用簡單的線性疊加就不再有效，因此在采用效應疊加時，還必須強調作用與作用效應“可按線性關系考慮”的條件。為此，在不同作用（或荷載）的組合時，不再強調在結構上效應疊加的涵義，而且其組合內容，除考慮它們的合理搭配外，還應包括它們在某種極限狀態(tài)結構設計表達式中設計值的規(guī)定，以保證結構具有必要的可靠度。

2.1.68  一階線彈性分析~2.1.74  剛性-塑性分析

一階分析與二階分析的劃分界限在于結構分析時所依據(jù)的結構是否已考慮變形。如依據(jù)的是初始結構即未變形結構，則是一階分析；如依據(jù)的是已變形結構，則是二階分析。

事實上結構承受荷載時總是要產生變形的，如變形很小，由結構變形產生的次內力不影響結構的安全性和適用性，則結構分析時可略去變形的影響，根據(jù)初始結構的幾何形體進行一階分析，以簡化計算工作。

3  基本規(guī)定

3.1  基本要求

3.1.1  結構可靠度與結構的使用年限長短有關，本標準所指的結構的可靠度或失效概率，對新建結構，是指設計使用年限的結構可靠度或失效概率，當結構的使用年限超過設計使用年限后，結構的失效概率可能較設計預期值增大。

3.1.2  在建筑結構必須滿足的五項功能中，第1、4、5三項是對結構安全性的要求，第2項是對結構適用性的要求，第3項是對結構耐久性的要求，三者可概括為對結構可靠性的要求。

所謂足夠的耐久性能，系指結構在規(guī)定的工作環(huán)境中，在預定時期內，其材料性能的劣化不致導致結構出現(xiàn)不可接受的失效概率。從工程概念上講，足夠的耐久性能就是指在正常維護條件下結構能夠正常使用到規(guī)定的設計使用年限。

偶然事件發(fā)生時，要防止結構出現(xiàn)連續(xù)倒塌，保持結構必需的整體穩(wěn)固性。關于結構整體穩(wěn)固性的具體要求，詳見附錄H。

    由于連續(xù)倒塌的風險對大多數(shù)建筑物而言是低的，因而可以根據(jù)結構的重要性采取不同的對策以防止出現(xiàn)結構的連續(xù)倒塌：對重要的結構，應采取必要的措施，防止出現(xiàn)結構的連續(xù)倒塌；對一般的結構，宜采取適當?shù)拇胧?，防止出現(xiàn)結構的連續(xù)倒塌；對于次要的結構，可不考慮結構的連續(xù)倒塌問題。

3.1.3～3.1.4  為滿足對結構的基本要求，使結構避免或減少可能的損壞，宜采取的若干主要措施。

3.2  安全等級和可靠度

3.2.1  本條為強制性條文。在本標準中，按建筑結構破壞后果的嚴重性統(tǒng)一劃分為三個安全等級，其中，大量的一般結構宜列入中間等級；重要的結構應提高一級；次要的結構可降低一級。至于重要結構與次要結構的劃分，則應根據(jù)建筑結構的破壞后果，即危及人的生命、造成經濟損失、對社會或環(huán)境產生影響等的嚴重程度確定。

3.2.3  同一建筑結構內的各種結構構件宜與結構采用相同的安全等級，但允許對部分結構構件根據(jù)其重要程度和綜合經濟效果進行適當調整。如提高某一結構構件的安全等級所需額外費用很少，又能減輕整個結構的破壞從而大大減少人員傷亡和財物損失，則可將該結構構件的安全等級比整個結構的安全等級提高一級；相反，如某一結構構件的破壞并不影響整個結構或其他結構構件，則可將其安全等級降低一級。

3.2.5～3.2.6  可靠指標的功能主要有兩個：其一，是度量結構構件可靠性大小的尺度，對有充分的統(tǒng)計數(shù)據(jù)的結構構件，其可靠性大小可通過可靠指標度量與比較；其二，目標可靠指標是分項系數(shù)法所采用的各分項系數(shù)取值的基本依據(jù)，為此，不同安全等級和失效模式的可靠指標宜適當拉開檔次，參照國內外對規(guī)定可靠指標的分級，規(guī)定安全等級每相差一級，可靠指標取值宜相差0.5。

3.3  設計使用年限和耐久性

3.3.1  房屋建筑結構取設計基準期為50年，即房屋建筑結構的荷載統(tǒng)計參數(shù)是按設計基準期50年確定的。

3.3.2  本條為強制性條文。設計文件中需要標明結構的設計使用年限，而無需標明結構的設計基準期、耐久年限、壽命等。

3.3.3  原標準對結構設計使用年限的規(guī)定，僅作個別文字調整。下表是歐洲規(guī)范《結構設計基礎》EN 1990:2002給出的結構設計使用年限類別的示例：

設計使用年限示例