水工溷凝土规范讲义PPT课件

1、讲 授 提 纲1 结构可靠度理论研究的发展概况2 国外工程结构设计标准的发展动态3 国内外混凝土结构设计规范的设计方法及安全度设置水平的比较第1页/共60页 我国水电工程行业标准SL/T 191-96水工混凝土结构设计规范（以下简称96规范）于1997年5月1日开始实施，同时原标准SDJ 20-78水工钢筋混凝土结构设计规范（试行）（以下简称78规范）可继续执行。根据水利部水利水电规划设计管理局的标准修编安排，规范修订组在96规范的基础上，整合96规范和78规范的内容，并根据96规范发布实施以来应用中发现的问题及近年来的技术发展和实践经验总结，对现行水工混凝土结构设计规范进行修订补充。第2页/

2、共60页1 结构可靠度理论研究的发展概况结构可靠度理论研究的发展概况 早在20世纪初，前苏联学者就开始应用统计数学的方法研究荷载及材料强度的离散性，从而开辟了概率理论在结构设计中的应用。自20世纪40年代以来，结构设计理论研究开始进入应用概率论和数理统计学的阶段。 1947年前苏联的提出了一次二阶矩理论的基本概念和计算结构失效概率的方法；同期美国学者提出了全概率分析方法，初步确立了应用概率理论来分析结构可靠度的基础。第3页/共60页 直到1969年美国的将结构的可靠指标定义为结构功能函数的均值与标准差之比，并提出与失效概率相联系的可靠指标作为衡量结构安全性的数量指标，结构可靠度理论才开始进入实

3、用阶段。 1971年加拿大的提出了将可靠指标转化为易于为工程界所接受的分项系数的表达形式，极大地推动了结构可靠度理论在结构设计规范中的应用。 1974年Hasofer和Ang及A.H.-S.与Lind提出由失效面到原点的最小距离定义可靠度指标，使得采用对应于同一失效面的失效方程的不同表达形式，得到的可靠指标是唯一的 。第4页/共60页 1976年Rackwitz和Fiessler提出了将非正态变量在验算点处当量正态化，通过迭代计算，使两者的可靠指标在计算上近似等价，这一方法解决了随机变量非正态分布情况下的可靠度计算问题，拓宽了一次二阶矩法的应用范围，由于这种方法具有良好的适用性，后来被JCSS

4、(国际安全度联合委员会)所采纳，并正式命名为JC法。 之后，国内外许多研究者就结构可靠度理论及其在结构设计标准中的应用方面，开展了更为广泛和深入的研究工作，使结构可靠度理论逐渐由理论研究阶段进入了实际应用阶段。第5页/共60页2 国外工程结构设计标准的发展动态国外工程结构设计标准的发展动态 关于结构可靠度理论在结构设计标准中的应用方面，早在20世纪80年代初，国际上由7个著名的国际学术组织CEB、FIP、CIB、CECM、IABSE、IASS、RILEM等联合成立了国际安全度联合委员会JCSS，并于1981年提出了结构可靠性设计总原则的建议。 在此基础上，国际标准化组织ISO于1985年制订了

5、一个国际标准草案ISO/DIS 2394，并于1986年正式发布为国际标准ISO 2394:1986结构可靠性总原则，这一国际标准是指导工程结构设计规范按概率极限状态设计原则进行 修 编 的 一 个 国 际 基 本 文 件 。 1 9 9 8 年 出 版 的 I S O 2394:1998结构可靠性总原则是这一国际标准的最新版本。第6页/共60页 与1986年版相比，概率极限状态设计法在国际上又有了新的发展，首次明确提出了工程结构设计规范采用概率极限状态设计法和分项系数设计表达式的具体规定，首次提出了设计寿命的概念和相应的设计规定。在ISO 2394中，对于承载能力极限状态，建议目标可靠指标可

6、分别采用3.1、3.8及4.3，与我国现行的几本工程结构可靠度设计统一标准的取值是十分相近的。 ISO 2394标准，在国际上有很大影响，很多国家有关结构设计规范的编制、修订都参考了该标准。第7页/共60页 欧盟各国为了提高在国际市场竞争中的地位，实行统一货币、统一标准化等，欧盟专门成立了欧洲标准化委员会CEN，从20世纪80年代末开始，欧洲标准化委员会CEN已编制了一整套采用概率极限状态设计法的欧洲工程结构设计统一规范，共10卷58册，从1992年起已开始陆续发布。 这套规范是根据ISO 2394的原则制订的，完成后将成为当代采用概率极限状态设计原则的最完整的一套地区性国际标准。目前，欧洲工

7、程结构设计统一规范正在实施过程中。由于欧洲规范采用了以概率理论为基础的极限状态设计法，这也就意味着在欧洲共同体范围内，结构设计方法正逐步向可靠性设计法过渡。第8页/共60页 国际标准化组织ISO与欧洲标准化委员会CEN在1991年已达成维也纳协议，规定今后的国际标准与欧洲统一规范将相互协调一致，也就是说，国际结构设计标准也将采用概率极限状态设计法。近年来亚太地区正在编制的地区性结构设计规范，也提出了要向欧洲统一规范靠拢。可见，概率极限状态设计法经过近20多年的发展，已影响到近半个世界。第9页/共60页 国际上发达国家对结构可靠度设计方法的研究与应用给予了很大关注。 美国是结构可靠度理论研究与应

8、用的代表之一，也是国际上较早开展结构可靠度研究的国家之一。20世纪6070年代，美国在发生了一些房屋安全事故后，引发了对建筑物安全问题的重新思考，逐渐认识到传统的安全系数设计法的缺陷，并认识到保证结构在极端情况下的安全性以及正常使用情况下的良好工作性能具有重要意义。结合当时可靠性理论的研究，探讨了考虑荷载和材料性能随机性的可靠度设计方法。第10页/共60页 1978年，在美国建筑技术中心结构分部工作的Ellingwood教授主持了基于概率的极限状态设计原则的基金项目。研究成果反映在1980年出版的美国国家标准局NBS特别报告577“美国国家标准A58基于概率的荷载准则”中，随后的工作则是基于概

9、率的设计理论在各种结构设计规范中的应用。NBS 特别报告577的概率荷载准则首次在1982年版的美国国家标准ANSI A 58.1-1982: Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures中得到应用，该标准采用了以概率理论为基础的极限状态设计原则，以可靠指标度量结构构件的可靠度，按分项系数设计表达式进行设计。第11页/共60页 该标准从1985年开始由美国土木工程师学会(ASCE)按标准7出版，其最新版本为ASCE/SEI 7-05Minimum Design Loads for Buildings and Other Stru

10、ctures，自1982年至今一直作为作为美国各种结构设计规范统一的概率设计准则和荷载取值依据，包括美国钢结构协会AISC的钢结构设计规范AISC(1986、1994、2001和2005年版) 和美国混凝土协会ACI的混凝土结构设计规范ACI 318(95、99、02、05、08年版)等 。 第12页/共60页 美国钢结构协会1986年版的钢结构设计规范(荷载抗力系数设计规范LRFD)，根据美国国家标准A58.1-1982的规定，首次采用了概率极限状态设计原则和结构可靠度理论，笔者目前收集到的是该规范2005年的最新版本ANSI/AISC 360-05，以及按ASCE 7的概率极限状态设计原则

11、编制的钢结构抗震设计规范ANSI/AISC 341-05 。 第13页/共60页 美国混凝土结构设计规范(Building Code Requirements for Structural Concrete) ACI 318-95和ACI 318-99，均在附录C中采用了概率极限状态设计原则，即ACI 318-95和ACI 318-99的附录C都采用了ASCE 7关于概率极限状态设计法的有关规定。在美国新版的ACI 318-02、ACI 318-05及ACI 318-08规范中，则将ACI 318-95和ACI 318-99采用概率极限状态设计法的附录C移到了新规范的正文中，而将原来版本中未采

12、用概率极限状态设计原则的设计规定移到了新规范的附录C中。 第14页/共60页 目前，美国为增强国际竞争力，由统一建筑规范UBC、国家建筑规范NBC、标准建筑规范SBC联合制订的国际建筑规范IBC 2009“International Building Code”，该规范也是按ASCE 7的概率极限状态设计原则编制的。 由此可见，美国的主要结构设计规范也都相继采用了概率极限状态设计原则和结构可靠度理论。第15页/共60页 国外一些发达国家的工程结构设计规范，也都相继引入了概率极限状态设计原则和结构可靠度理论，按分项系数设计表达式进行设计。例如： 加拿大国家研究委员会1980年发布了以结构可靠度理

13、论为基础的加拿大房屋建筑规范； 德国标准化协会DIN于1981发表了以结构可靠度理论为基础的结构安全要求总原则。第16页/共60页 英国标准化协会BSI于1982年发布了基于可靠度理论的BS 5400钢、混凝土和组合桥梁设计规范，1997年发布了基于可靠度理论的BS 8110:1997混凝土结构设计规范; 日本从1998年开始进行结构可靠度理论用于工程结构设计规范的研究，并于2002年发布了建筑及公共设施结构设计基础，该规范是按结构可靠度理论编制的，其目的是通过这一规范的基本原则，将结构可靠度理论引入各行业的结构设计规范中，并与ISO 2394:1998的概率极限状态设计原则相协调。第17页/

14、共60页 综上，国外的工程结构设计规范，大都引入了概率极限状态设计原则和结构可靠度理论。在工程结构设计标准中积极推广应用概率极限状态设计原则和结构可靠度理论，按分项系数设计表达式进行设计，确已成为当代国际工程结构领域的一个共同的发展趋向。 第18页/共60页3 国内外混凝土结构设计规范的设计方法及安全度设置水平的比较3.1 96规范的分项系数取值方案及安全度设置水平规范的分项系数取值方案及安全度设置水平规范的分项系数取值方案规范的分项系数取值方案 96规范根据GB 50199-94水利水电工程结构可靠度设计统一标准的有关规定，摒弃了原78规范采用的半经验半概率的单一安全系数设计法，采用了以概率

15、理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，并据此采用五个分项系数(结构重要性系数0，设计状况系数，荷载分项系数G、Q，材料性能分项系数c、s，结构系数d)的设计表达式进行设计。 第19页/共60页 96规范承载能力极限状态设计表达式中的分项系数是按下列原则和方法确定的： 根据可靠度校准分析所确定的目标可靠指标和各基本变量变异性的大小，事先选定合适的作用分项系数和材料性能分项系数，然后用概率方法经优化计算并适当考虑工程经验，确定设计表达式中的最后一个分项系数，即结构系数。第20页/共60页 96规范的作用分项系数取值，是在按超载系数的概念确定的作用分项系数的基础上，采用概率方法

16、经优化计算并适当考虑工程经验优选确定的。 按概率方法优化作用分项系数时，与SDJ 20-78规范可靠度校准分析一样，选择了水工混凝土结构中常用的7种典型构件，考虑了5种不同的作用效应组合及若干个不同的作用效应比值 的影响。为简明起见，优化计算作用分项系数时，以结构安全级别为级（2、3级建筑物）的构件为基准，且只考虑一种材料组合(C20+级钢筋)和永久作用效应+一种可变作用效应的简单组合情况。优化的目标是：第21页/共60页 （1）按所选定的G、Q进行设计时各构件的计算可靠指标与规定的目标可靠指标之间，在总体上误差最小； （2）选定G、Q的取值时，还应满足各构件在不同的作用效应组合下的结构系数尽

17、可能地相等或相近。 估计永久作用分项系数的可能取值为G=1.0，1.05，1.4，可变作用分项系数的可能取值为=1.0，1.05，1.9，故G、Q可能取值的组合共171组。根据上述优化目标，利用最小二乘法的原理，从G、Q可能的171组组合中，由给定的目标可靠指标，用概率方法求得作用分项系数的优化计算结果为G=1.05，Q=1.051.3(见表1)。根据优化计算结果同时适当考虑工程经验，96规范采用的作用分项系数取值也列于表1。第22页/共60页第23页/共60页 结构系数d是采用概率极限状态设计法时，为达到承载能力极限状态规定的目标可靠指标而设置的分项系数。d主要用来涵盖下列不定性因素：作用效

18、应及结构构件抗力计算模式的不定性；G、Q、c、s等分项系数未能反映的其它各种变异性。 计算结构系数时，由于G、Q、c、s均已事先选定，由给定的目标可靠指标，用概率方法即可确定设计表达式中的最后一个分项系数，即结构系数d。第24页/共60页 为了使最终确定的结构系数为最优值，即按此结构系数与事先选定的其它分项系数所设计的结构构件在不同的设计条件下均具有较佳的可靠度一致性，与SDJ 20-78规范可靠度校准分析一样，计算结构系数时选择了水工混凝土结构常用的7种典型构件，并考虑了5种不同材料组合和5种不同作用效应组合及若干个不同作用效应比值的影响；在计算过程中，还利用最小二乘法的原理进行了优化计算。

19、最后取不同材料组合与不同作用效应组合及不同 值下的结构系数的加权平均值，作为该构件最优的结构系数，参见表2。第25页/共60页 96规范给出的结构系数，是在上述优化计算结果的基础上，按照规范修订前后材料用量不致波动不大及实用方便的原则并适当考虑工程经验，对最后所得结构系数进行了适当的归并与调整。96规范承载能力极限状态的结构系数取值也列于表2。第26页/共60页 规范的安全度设置水平规范的安全度设置水平 为了便于将分项系数设计表达式的相当安全系数为了便于将分项系数设计表达式的相当安全系数与单一安全系数作一个直观的比较，由分项系数设计表与单一安全系数作一个直观的比较，由分项系数设计表达式和分项系

20、数的取值方案，经过简单的数学推演，可达式和分项系数的取值方案，经过简单的数学推演，可以方便地写出与分项系数设计表达式相对应的相当安全以方便地写出与分项系数设计表达式相对应的相当安全系数的计算公式。下面以系数的计算公式。下面以9696规范为例给出相当安全系规范为例给出相当安全系数的计算公式。对于一般的钢筋混凝土构件，承载能力数的计算公式。对于一般的钢筋混凝土构件，承载能力极限状态基本组合的设计表达式可写成：极限状态基本组合的设计表达式可写成：第27页/共60页第28页/共60页 式中，K相当安全系数；KS相当作用系数；KR相当抗力系数；Sk作用效应组合的标准值；Rk结构构件的抗力标准值；Rck、

21、Rsk分别为混凝土及钢筋的抗力标准值；c、s分别为混凝土及钢筋抗力的计算模式系数； Q1 一般可变作用效应的标准值与永久作用效应标准值的比值； Q可控制的可变作用效应标准值与一般可变作用效应标准值的比值； R 钢筋抗力标准值与混凝土抗力标准值的比值；其余符号意义同前。第29页/共60页 由公式(5)可以看出，当求得KS和KR后，即可利用公式(4)求出相应的相当安全系数K。由此可见，分项系数与单一安全系数是相互关联，可以相互转换的。 96规范分项系数设计表达式各基本构件在不同作用效应组合和不同材料组合与不同配筋(箍)率以及不同作用效应比值下，相当安全系数的平均值与78规范的单一安全系数的比较见表

22、3。现分析如下。第30页/共60页第31页/共60页 (1) 由表3可以看出，与78规范的单一安全系数相比，96规范的相当安全系数与78规范的单一安全系数基本持平。 (2) 96规范的、级构件中，梁受剪、受扭、轴压、小偏压和板受冲切等构件的相当安全系数与78规范相应级别构件的安全系数相比有所提高，级构件提高约5%17%左右，级构件提高约2%13%左右；而轴拉、梁受弯和大偏压等构件的相当安全系数则与78规范相应级别构件的安全系数基本持平。 第32页/共60页 （3 3）与78规范4、5级水工建筑物的构件相比，96规范级构件中，板受冲切的安全度设置水平有所提高，其提高的幅度约为8%左右；大偏心受压

23、构件的安全度设置水平则有所下降，其降低幅度约为7%左右；其余构件的相当安全系数则是有增有减，但其增减幅度均可基本控制在5%以内。第33页/共60页 规范与规范与78规范设计表达式的对比分析规范设计表达式的对比分析 要比较混凝土结构单一安全系数设计表达式与分项系要比较混凝土结构单一安全系数设计表达式与分项系数设计表达式的差异，用轴心受拉构件进行对比具有代表性。数设计表达式的差异，用轴心受拉构件进行对比具有代表性。下面以我国下面以我国7878规范和规范和9696规范中的轴心受拉构件为例，说明单规范中的轴心受拉构件为例，说明单一安全系数设计表达式与分项系数设计表达式的差异。一安全系数设计表达式与分项

24、系数设计表达式的差异。 根据根据7878规范的规定，规范的规定，2 2、3 3级水工建筑物的钢筋混凝土轴级水工建筑物的钢筋混凝土轴心受拉构件，基本组合下的强度安全系数心受拉构件，基本组合下的强度安全系数K K=1.5=1.5。 为了便于比较两本规范轴心受拉构件的安全系数，现将为了便于比较两本规范轴心受拉构件的安全系数，现将7878规范的安全系数与规范的安全系数与9696规范分项系数设计表达式的相当安全规范分项系数设计表达式的相当安全系数绘制于同一图形中系数绘制于同一图形中( (见图见图1)1)。需要说明的是，图中两条。需要说明的是，图中两条曲线分别是按曲线分别是按9696规范以永久作用效应为主

25、和以可变作用效应规范以永久作用效应为主和以可变作用效应为主的规定的计算结果；在绘制图为主的规定的计算结果；在绘制图1 1时，时， 9696规范的相当安全规范的相当安全系数是取系数是取级钢筋和级钢筋和级钢筋下的平均值级钢筋下的平均值。第34页/共60页ddQ1图1 轴心受拉构件分项系数设计表达式的相当安全系数与单一安全系数的比较 第35页/共60页 由图1可以看出： （1）当可变作用效应与永久作用效应的比值 Q11.66时，轴心受拉构件按96规范的分项系数设计表达式确定的相当安全系数与78规范的单一安全系数相等； （2）当 Q11.66时，无论是结构系数取d1.2，还是取d1.25，相当安全系数

26、K均小于1.5，也就是说当可变作用效应较小时，采用分项系数设计表达式进行设计是较为经济的，或者说采用单一安全系数进行设计显得过于保守； （3） 当 Q11.66时，分项系数设计表达式的相当安全系数则随可变作用效应比值的增大而增大，而按单一安全系数设计表达式进行设计时则将偏于不安全 。第36页/共60页 3.2 SL 191-2008采用的设计表达式及安全系数采用的设计表达式及安全系数取值取值 SL 191-2008虽然未采用概率极限状态设计原则，虽然未采用概率极限状态设计原则，但在承载能力极限状态的但在承载能力极限状态的设计表达式中，作用分项系数设计表达式中，作用分项系数和材料性能分项系数的取

27、值仍基本和材料性能分项系数的取值仍基本沿用了沿用了96规范的规定，规范的规定，仅将仅将96规范的结构规范的结构系数系数d与结构重要性系数与结构重要性系数0及及设计状况设计状况系数系数予以合并，并将合并后的予以合并，并将合并后的系数称为系数称为承载力安全系数，承载力安全系数，用用K表示（即取表示（即取K =d0）。由此可见，）。由此可见，SL 191-2008规规范与范与96规范关于承载能力极限状态的规范关于承载能力极限状态的设计表达式设计表达式实质上实质上是相同的，仅仅是是相同的，仅仅是表达形式有所差别表达形式有所差别，其承载能力极限，其承载能力极限状态的设计表达式为：状态的设计表达式为： K

28、SR （9）第37页/共60页 对于基本组合：对于基本组合： 当永久荷载对结构起不利作用时：当永久荷载对结构起不利作用时： （10） 当永久荷载对结构起有利作用时： （11） 对于偶然组合： （12）Gk1Gk2Qk1Qk21.051.201.201.10SSSSSGk1Gk2Qk1Qk20.950.951.201.10SSSSSGk1Gk2Qk1Qk2Ak1.051.201.201.101.0SSSSSS第38页/共60页 SL 191-2008SL 191-2008采用的承载力安全系数见表采用的承载力安全系数见表4 4。 SL SL 191-2008191-2008的设计表达式（的设计表达

29、式（9 9）在形式上）在形式上7878规范的形式是规范的形式是相同的，但作用效应组合仍然采用了分项系数的形式，相同的，但作用效应组合仍然采用了分项系数的形式，即作用效应组合仍然需考虑作用分项系数即作用效应组合仍然需考虑作用分项系数G G和和Q1Q1、Q2Q2，材料强度设计值仍然考虑了材料性能分项系数材料强度设计值仍然考虑了材料性能分项系数c c和和s s。由于作用分项系数和材料性能分项系数已部分地由于作用分项系数和材料性能分项系数已部分地反映了结构构件的安全储备，因而式（反映了结构构件的安全储备，因而式（9 9）中的安全系）中的安全系数数K K与与7878规范中的单一安全系数，在意义上及概念上

30、不规范中的单一安全系数，在意义上及概念上不完全相同，即完全相同，即SL 191-2008SL 191-2008的单一安全系数并不是其真的单一安全系数并不是其真正的承载力安全系数，可称之为正的承载力安全系数，可称之为“中老中老K K”。第39页/共60页 3.3 国内外规范设计方法的比较国内外规范设计方法的比较 国标国标GB 500102002 采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按3种分项系数的设计表达式进行设计： SR 由可变荷载效应控制的组合： 由永久荷载效应控制的组合：0GGkQ1Q1k()SSSn0GGkQQ k1(0.9)iiiSSSn0GGkQcQ k1()iiiiSSS cyk

31、(,)RR ffaykckkcs(,)ffRa第40页/共60页 式中，对、级结构0别不应小于1.11.1，1.01.0，0.90.9；G=1.2(1.2(不利) ) ，1.35(永久荷载控制) ；Q=1.4 ,1.3(1.4 ,1.3(qk4kN/m2 ) )；c1.41.4；s1.111.11、1.21.2。第41页/共60页 前苏联前苏联 采用半经验、半概率的极限状态设计方法，按采用半经验、半概率的极限状态设计方法，按5 5种分种分项系数的设计表达式进行设计：项系数的设计表达式进行设计： 0F 式中，式中，1.0，0.95，0.90；01.25，1.20，1.15，1.10；f0.81.

32、4，c1.3；s1.051.2；w1.0；ci0.91.2，si1.1。wRfiiFScicnsisncscs (RRRR )第42页/共60页 美国美国ACI 318-02 采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，按采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，按2 2种种分项系数的设计表达式进行设计：分项系数的设计表达式进行设计： Rn U =1.4(D+F) U=1.2(D+F+T)+1.6(L+H)+0.5(Lr or S or R)； U =1.2D+1.6(LrorSorR)+(1.0L or 0.8W)； U =1.2D+1.6W+1.0L+0.5(Lr or S or R)； U =

33、1.2D+1.0E+1.0L+0.2S； U =0.9D+1.6W+1.6H；U =0.9D+1.0E+1.6H Rn=R 式中，式中，i见公式中的系数；见公式中的系数；0.9(受弯、受拉受弯、受拉)；0.65(轴压轴压)；0.75(受剪、受扭受剪、受扭)；0.650.9(偏压偏压)。iiQc ky kk(,)ffa，第43页/共60页 英国英国BS 8110：1997 采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按2 2种种分项系数的设计表达式进行设计：分项系数的设计表达式进行设计： S SR R 式中，式中，G G1.41.4，1.2(1.2(有风载有风载

34、) )，1.0(1.0(有利有利) )；Q Q1.61.6；c c1.51.5；s s1.051.05。GGkQQkSSSykckkcs(,)ffRRa第44页/共60页 欧洲欧洲EN 1992 Eurocode2（2001年版）年版） 采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按采用以概率理论为基础的极限状态设计法，按2 2种种分项系数的设计表达式进行设计：分项系数的设计表达式进行设计： SR 式中，式中，G1.351.35，1.0(1.0(有利有利) )；Q1.51.5；c1.51.5；s1.151.15。GGkQQkSSSykckkcs(,)ffRRa第45页/共60页 由上述可以看出： （

35、1）在设计方法上，除我国78规范和前苏联的规范是采用的半经验、半概率的极限状态设计法以外，其余规范大都是采用的以概率理论为基础的极限状态设计法； （2）在设计表达式方面，除我国78规范及SL 191-2008是采用的单一安全系数的设计表达式以外，其余混凝土结构设计规范大都是采用的分项系数的设计表达式。 由此可见，在工程结构设计标准中积极采用以概率理论为基础的极限状态设计法和分项系数的设计表达式，确已成为当前国际工程结构领域的一个共同的发展趋向。第46页/共60页 3.4国内外规范安全度设置水平的比较国内外规范安全度设置水平的比较 相当安全系数的计算条件相当安全系数的计算条件 为简明起见，这里利

36、用分项系数设计表达式的相当安全系数的概念，对国内外混凝土结构设计规范的安全度设置水平作一初步比较。 计算相当安全系数时，对于不同构件，应考虑不同的作用效应组合情况和不同的材料组合及不同的配筋(箍)率的影响，有关计算条件详见表5，材料强度标准值均按表6取值。计算过程中以96规范的设计表达式为基准进行换算。现对有关情况作一些补充说明。第47页/共60页 (1) 构件类型。计算相当安全系数时，按照96规范的设计表达式，分别选择了水工混凝土结构中常用的轴拉、梁受弯(正截面)、梁受剪(斜截面)、受扭、轴压(短柱)、小偏压、大偏压和板受冲切等8种基本构件。在计算过程中，分别考虑了三种设计状况和若干种常见的

37、作用效应组合情况及若干组不同的材料组合情况，在每一种作用效应组合中还考虑了若干个不同的作用效应比值的影响；在材料组合中还考虑了若干组配筋率或配箍率的影响，详见表5。 (2) 结构安全级别和设计状况。限于篇幅，对于每一种结构构件，仅计算、级构件在持久状况基本组合下的相当安全系数，即取01.1、1.0和0.9；1.0。第48页/共60页 (3) 作用效应组合和作用效应比值 作用效应的基本组合考虑了两种组合工况：一般可变作用参与组合的情况；可控制的可变作用参与组合的情况。在上述作用效应组合中还考虑了若干个常遇作用效应比值的影响， Q1取0.1、0.25、0.5、1.0、2.0共5个常遇值； Q2取1

38、.0、2.0、4.0、8.0、16.0共5个常遇值。第49页/共60页第50页/共60页第51页/共60页 相当安全系数的计算结果与分析相当安全系数的计算结果与分析 根据相当安全系数的计算公式和上述计算条件，可求得根据相当安全系数的计算公式和上述计算条件，可求得各本规范各本规范8 8种基本构件在不同作用效应组合和不同材料组合种基本构件在不同作用效应组合和不同材料组合下的相当安全系数。为简明起见，这里仅给出不同材料组合下的相当安全系数。为简明起见，这里仅给出不同材料组合与不同配筋与不同配筋( (箍箍) )率以及不同作用效应比值下相当安全系数的率以及不同作用效应比值下相当安全系数的平均值，作为各本规范基本构件的相对安全度水平。计算结平均值，作为各本规范基本构件的相对安全度水平。计算结果详见表果详见表77表表9 9。对于。对于9696规范和电口报批稿而言，表中分子规范和电口报批稿而言，表中分子上的数据为一般可变作用参与组合时的相当安全系数的平均上的数据为一般可变作用参与组合时的相当安全系数的平均值；分母上的数据为可控制的可变作用参与组合时的相当安值；分母上的数据为可控制的可变作用参与组合时的相