二、建筑结构概率极限状态设计方法
根据《统一标准》所确定的原则,应用我国现行规范进行结构设计时,采用的是以概率理论为基础的极限状态设计方法。
(一)设计基准期、设计使用年限、安全等级
1.设计基准期
设计基准期是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数,它不等同于建筑结构的设计使用年限。《统一标准》所考虑的荷载统计参数,都是按设计基准期为50年确定的,如设计时需采用其他设计基准期,则必须另行确定在设计基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。
2.设计使用年限
设计使用年限是设计规定的一个时期,在这一规定时期内,结构或结构构件不需进行大修,即可按预期目的使用,完成预定的功能,即房屋建筑在正常设计、正常施工、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、使用与维护的某一环节上出现了非正常情况。这里指的“正常维护”包括必要的检测、防护及维修。设计使用年限是房屋建筑的地基基础工程和主体结构工程“合理使用年限”的具体化。根据《统一标准》的规定,结构的设计使用年限应按表11-1采用,如建设单位提出更高要求,也可按建设单位的要求确定。
3.安全等级
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、产生社会影响等)的严重性,《统一标准》将建筑物划分为三个安全等级,见表11-2。建筑结构设计时,应采用不同的安全等级。
大量的一般建筑物列入中间等级,重要的建筑物提高一级,次要的建筑物降低一级。
设计部门可根据工程实际情况和设计传统习惯选用。大多数建筑物的安全等级均属二级。
同一建筑物内的各种结构构件宜与整个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。
《荷载规范》在荷载效应组合中新增一项由永久荷载效应控制的组合,使承受恒载为 主的结构构件的安全度有所提高,《混凝土结构设计规范》(GB 5001—2002)(以后简称《混凝土规范》)取消了原规范弯曲抗压强度fcm,,统一取用抗压强度fC,使以混凝土受压为主的结构构件的安全度有所提高,所以取消了原规范“对屋架、托架、承受恒载为主的轴心受压柱、小偏心受压柱安全等级应提高一级”的规定。
工程实践表明,由于混凝土结构在施工阶段容易发生质量问题,因此取消了原规范“对施工阶段预制构件安全等级可降低一级”的规定。