工程结构通用规范-第一讲.pdf

工程结构通用规范内容解析工程结构通用规范内容解析中国建筑科学研究院有限公司 陈 凯中国建筑科学研究院有限公司 陈 凯工程结构通用规范GB55001-2021主要起草人、联系人建筑结构可靠性设计统一标准GB50068-2018主要起草人建筑结构荷载规范GB50009-2012主要起草人第一讲 综述与基本规定第二讲 结构设计与结构作用第三讲 风荷载第一讲 综述与基本规定第二讲 结构设计与结构作用第三讲 风荷载第一讲 综述与基本规定第一讲 综述与基本规定结构领域基础性规范解决共性问题结构领域基础性规范解决共性问题 基本原则、基本要求和基本方法 结构性能要求 结构安全等级、设计工作年限 设计、施工、维护和拆除 作用和作用组合 作用分类和作用组合的基本规则 作用的取值标准原标准体系原标准体系工程结构可靠性设计统一标准建筑结构可靠性设计统一标准建筑结构荷载规范各类结构设计规范混凝土结构设计规范钢结构设计标准砌体结构设计规范各类施工、验评、检测标准铁路工程可靠度设计统一标准公路工程结构可靠度设计统一标准结构规范的历史演进结构规范的历史演进1950 25 y 年份年份 1960 1980 2000 1970 1990 2010 第一代 第二代 第三代 第四代 generation code 15 y 10 y 10 y 第五代generation code 特点引进苏联规范为主设计方法代表规范荷载暂行规定（结规1-54）、（结规1-58）混凝土及钢筋混凝土结构设计标准及技术规范（12355）结构规范的历史演进结构规范的历史演进1950 25 y 年份年份 1960 1980 2000 1970 1990 2010 第一代 第二代 第三代 第四代 generation code 15 y 10 y 10 y 第五代generation code 特点自主编制主要规范，初步建立我国独立规范体系主要架构沿用苏联体系，多系数分析、单系数表达设计方法代表规范工业与民用建筑结构荷载规范（TJ9-74）钢筋混凝土结构设计规范（TJ10-74）钢结构设计规范（TJ17-74）1950 25 y 年份年份 1960 1980 2000 1970 1990 2010 第一代 第二代 第三代 第四代 generation code 15 y 10 y 10 y 第五代generation code 结构规范的历史演进结构规范的历史演进特点以建筑统标的颁布为起点，统一了可靠指标和设计方法基于概率理论的极限状态设计方法设计方法代表规范建筑结构设计统一标准（GBJ68-84）建筑结构荷载规范（GBJ9-87）混凝土结构设计规范（GBJ10-89）90年代中期的结构可靠度大讨论适当提高结构可靠度 荷载组合增加永久荷载控制的组合（分项系数1.35）荷载值楼面荷载1.5提高到2.0基本雪压和基本风压重现期提高到50年1950 25 y 年份年份 1960 1980 2000 1970 1990 2010 第一代 第二代 第三代 第四代 generation code 15 y 10 y 10 y 第五代generation code 结构规范的历史演进结构规范的历史演进1950 25 y 年份年份 1960 1980 2000 1970 1990 2010 第一代 第二代 第三代 第四代 generation code 15 y 10 y 10 y 第五代generation code 正常修订期工程结构可靠性设计统一标准GB50153建筑结构可靠性设计统一标准GB50068建筑结构荷载规范GB50009结构规范的历史演进结构规范的历史演进问题与改革方向问题与改革方向 主要问题 工程建设标准7000多项 标准交叉、重复、矛盾、不协调 标准化改革 2015年国务院印发深化标准化工作改革方案 目标：建立以强制性标准为核心、推荐性标准和团体标准相配套的标准体系 首要任务：制定全文强制标准，取代现行标准中分散的强制性条文。工程建设标准新体系工程建设标准新体系政府主导制定政府主导制定强制性标准强制性标准强制性国家标准强制性行业标准强制性地方标准推荐性标准推荐性标准推荐性国家标准推荐性行业标准推荐性地方标准企业标准政府主导制定政府主导制定强制性国家标准企业标准推荐性标准推荐性标准推荐性国家标准推荐性行业标准推荐性地方标准团体标准市场自主制定市场自主制定标准体系对比工程规范工程规范工程规范的分类工程规范的分类通用规范通用规范 以技术专业为对象，以规划、勘察、测量、设计、施工等通用技术要求为主要内容项目规范项目规范以工程项目为对象，以总量规模、规划布局，以及项目功能、性能和关键技术措施为主要内容工程规范多项项目规范中重复的技术措施部分工程规范部分工程规范项目规范（145项）项目规范（145项）通用规范（61项）通用规范（61项）1城乡给水工程项目规范14民用建筑通用规范27建筑环境通用规范2城乡排水工程项目规范15工程勘察通用规范28建筑节能与可再生能源利用通用规范3城乡燃气工程项目规范16工程测量通用规范29建筑电气与智能化通用规范4供热工程项目规范17工程结构通用规范17工程结构通用规范30建筑给水排水与节水通用规范5道路交通工程项目规范18无障碍通用规范31施工脚手架通用规范6城市轨道交通工程项目规范19建筑与市政地基基础通用规范32建筑与市政工程施工质量控制通用规范7园林绿化工程项目规范20混凝土结构通用规范33建筑与市政施工现场安全卫生与职业健康通用规范8市容环卫工程项目规范21砌体结构通用规范34既有建筑鉴定与加固通用规范9生活垃圾处理处置工程项目规范22钢结构通用规范35既有建筑维护与改造通用规范10住宅项目规范23木结构通用规范36建筑安全防范通用规范11非住宅类居住建筑项目规范24组合结构通用规范37建筑与市政工程防水通用规范12特殊设施项目规范25建筑与市政工程抗震通用规范38建筑消防设施通用规范13历史保护地保护利用项目规范26建筑防火通用规范 工程规范的定位工程规范的定位 技术法规 保障人民生命财产安全、人身健康、工程安全、生态环境安全、公众权益和公共利益，以及促进能源资源节约利用、满足社会经济管理等方面的控制性底线要求。与原来技术标准的重要区别 一般不能直接用于做设计 全覆盖（过程、对象）结构类通用规范体系结构类通用规范体系统一标准荷载规范抗震规范地基规范混凝土、钢、木砌体、组合结构结构设计规范工程结构通用规范建筑与市政工程抗震通用规范建筑与市政地基基础通用规范混凝土、钢、木、砌体、组合结构结构通用规范工程结构建筑结构、港工、公路GB55001-2021GB55002-2021GB55003-2021规范的条文规范的条文 编写依据 现行强制条文 与国外规范对比，以引领体系国际化为目的增加的条款 以实现“全覆盖”为目的增加的内容 条款形式 指引性规定 控制性技术要求和技术指标2016年11月，下达研编计划12月，研编组成立暨 第一次工作会议2018年4月，规范草案征求意见6月，处理意见，形成规范验收稿9月，研编工作通过验收2017年5月，第二次工作会议6月，强制标准协调会8月，强制标准协调会11月，形成规范草案12月，研编中期评估2019年1月，下达编制计划2月，征求意见4月，征求意见修改稿8月，再次征求意见9月，强制标准协调会11月，反馈意见及协调会意见处理2020年1月，形成送审稿（初稿）4月，送审稿修改稿报审6月，规范送审稿研讨会8月，编制组工作会议、审查会研编阶段研编阶段国家法律法规及相关政策研究国外法规、规范研究，以欧标为主草案技术指标研究现行强制性条文汇总分析工作以“研”为主，形成“规范草案”工作以“研”为主，形成“规范草案”编制组构成编制组构成 以国家标准建筑结构荷载规范、工程结构可靠性设计统一标准编制组成员为基础构成 19家单位、28人，包括高校、科研机构和设计院和来自不同领域的单位编制思路编制思路 体系相对完整、逻辑关系明确 反映各类工程结构需要强制的共性问题，涵盖现行相关规范的全部强制条文 重点在于提目标要求，而非具体操作方法 针对政府监管需要，而非设计需要编制方案编制方案 梳理现行相关标准规范，纳入全部强制性条文 借鉴国外先进标准（EN1990和EN1991、IBC2015）等相关内容，增强规范的国际化程度 技术指标区别处理，有充分把握的做明确规定 按照“提高安全度”的总体要求，并根据相关课题的研究成果，提高了技术指标的底线要求逻辑框图逻辑框图内容编排（四章）内容编排（四章）总则总则基本规定基本规定基本要求安全等级和设计工作年限结构分析作用和作用组合材料和岩土性能及结构几何参数结构设计结构设计极限状态的分项系数设计方法其他设计方法结构作用结构作用永久作用楼面和屋面活荷载人群荷载雪荷载和覆冰荷载风荷载1 总则1 总则 1.0.1 为在工程建设中贯彻落实建筑方针，保障工程结构安全性、适用性、耐久性，满足建设项目正常使用和绿色发展需要，制定本规范。（编制目的）（编制目的）1.0.2 工程结构必须执行本规范。（强制属性）（强制属性）1.0.3 工程建设所采用的技术方法和措施是否符合本规范要求，由相关责任主体判定。其中，创新性的技术方法和措施，应进行论证并符合本规范中有关性能的要求。（例外情况）（例外情况）2 基本规定/2.1 基本要求2 基本规定/2.1 基本要求 性能要求：第2.1.1条第2.1.4条 为创新性技术方法和措施的工程应用提供了合规性判定的基本依据 2.1.1 结构在设计工作年限内，必须符合下列规定：1 应能够承受在正常施工和正常使用期间预期可能出现的各种作用；2 应保障结构和结构构件的预定使用要求；3 应保障足够的耐久性要求。可靠性可靠性安全性安全性适用性适用性耐久性耐久性 2.1.2 结构体系应具有合理的传力路径，能够将结构可能承受的各种作用从作用点传递到抗力构件。（实现结构可靠性的基本途径）2.1.3 当发生可能遭遇的爆炸、撞击、罕遇地震等偶然事件及人为失误时，结构应保持整体稳固性，不应出现与起因不相称的破坏后果。当发生火灾时，结构应能在规定的时间内保持承载力和整体稳固性。（结构在偶然作用下的防连续倒塌能力）不应出现与起因不相称的破坏后果：防连续倒塌 人为失误：由于设计、施工和使用者在认知、行为和意图等方面的局限性，忽视了某些潜在的可能影响结构安全的因素 规定时间：参考其他相关规范中的“消防疏散时间”等规定确定6.24美国迈阿密公寓倒塌事故，近百人遇难 增强整体稳固性，可以采取的技术措施 减少结构可能遭遇的危险因素；（防撞保护、燃气系统合理布局）采用对可能存在的危险因素不敏感的结构类型；（合理结构布局和受力路径）采用局部构件被移除或损坏时仍能继续承载的结构体系；（抗倒塌设计）避免采用无破坏预兆的结构体系；（倒塌前出现较大位移、变形或损坏等破坏征兆）采取增强结构整体性的构造措施。（砌体结构的圈梁、构造柱）2.1.4 根据环境条件对耐久性的影响，结构材料应采取相应的防护措施。耐久性的考虑 结构的功能：洗衣房（考虑湿度）、工业楼面（考虑机械磨损）设计标准：设计工作年限、部件是否可更换 环境影响：风、雪和温度的长期作用 材料特性：木材（防腐）、钢筋（防锈）结构系统：良好排水避免钢筋腐蚀 构件的细节：注意角钢、槽钢放置的方向以避水 工艺质量控制：钢筋混凝土的蜂窝麻面 2.1.5 结构设计应包括下列基本内容：1 结构方案；2 作用的确定及作用效应分析；3 结构及构件的设计和验算；4 结构及构件的构造、连接措施；5 结构耐久性的设计；6 施工可行性。结构耐久性设计：从结构全寿命周期的使用和维护考虑 2.1.6 结构应按照设计文件施工。施工过程应采取保证施工质量和施工安全的技术措施和管理措施。（设计阶段确定的可靠性，施工阶段加以落实）2.1.7 结构应按设计规定的用途使用，并应定期检查结构状况，进行必要的维护和维修。严禁下列影响结构使用安全的行为：（使用和维护的要求）1 未经技术鉴定或设计许可，擅自改变结构用途和使用环境；2 损坏或者擅自变动结构体系及抗震设施；3 擅自增加结构使用荷载；4 损坏地基基础；5 违规存放爆炸性、毒害性、放射性、腐蚀性等危险物品；6 影响毗邻结构使用安全的结构改造与施工。2.1.8 对结构或其部件进行拆除前，应制定详细的拆除计划和方案，并对拆除过程可能发生的意外情况制定应急预案。结构拆除应遵循减量化、资源化和再生利用的原则。（拆除的要求）2 基本规定/2.2 安全等级和设计工作年限2 基本规定/2.2 安全等级和设计工作年限 2.2.1 结构设计时，应根据结构破坏可能产生后果的严重性，采用不同的安全等级。结构安全等级的划分应符合表2.2.1的规定。结构及其部件的安全等级不得低于三级。分类考虑的因素 危及人的生命安全、经济损失大小 结构失效导致的社会影响大小 减小失效风险所需要付出的代价安全等级安全等级破坏后果破坏后果安全等级安全等级破坏后果破坏后果安全等级安全等级破坏后果破坏后果一级很严重二级严重三级不严重 抗震设防类别考虑的因素：建筑破坏造成的人员伤亡、直接和间接经济损失及社会影响的大小。城镇的大小、行业的特点、工矿企业的规模。建筑使用功能失效后，对全局的影响范围大小、抗震救灾影响及恢复的难易程度。不同行业的相同建筑，当所处地位及地震破坏所产生的后果和影响不同时，其抗震设防类别可不相同。联系和区别：都是从人身财产损失和社会影响等方面考虑其类别 安全等级一般只关注建筑本身；抗震设防类别尚需考虑建筑的全局影响 通常甲类、乙类定为一级，丙类定为二级，丁类定为三级 2.2.2 结构设计时，应根据工程的使用功能、建造和使用维护成本以及环境影响等因素规定设计工作年限，并应符合下列规定：房屋建筑 公路工程 永久性港口建筑 2.2.3 结构的防水层、电气和管道等附属设施的设计工作年限，应根据主体结构的设计工作年限和附属设施的材料、构造和使用要求等因素确定。2.2.4 结构部件与结构的安全等级不一致或设计工作年限不一致的，应在设计文件中明确标明。（可以不一致）设计使用年限 VS 设计工作年限 等价术语，但并非“使用寿命”指设计预定的结构或结构构件在正常维护条件下的服役期限，不是超过该期限就不能用 设计工作年限越长越好吗？还需要考虑经济性结构功能的不断变化 结构设计工作年限的考虑因素：使用功能（要用多久）建造和使用维护成本（全生命周期）结构设计工作年限带来的影响 结构方案和结构选材 耐久性 可变荷载的量值大小 特别重要的建筑结构：因具有纪念意义或特殊功能需要长期服役的重要建筑结构，其含义不同于确定安全等级时的“重要结构”2 基本规定/2.3 结构分析2 基本规定/2.3 结构分析2 基本规定/2.4 作用和作用组合2 基本规定/2.4 作用和作用组合 2.4.1 结构上的作用根据时间变化特性应分为永久作用、可变作用和偶然作用，其代表值应符合下列规定：1 永久作用应采用标准值；2 可变作用应根据设计要求采用标准值、组合值、频遇值或准永久值；3 偶然作用应按结构设计使用特点确定其代表值。2.4.2 结构上的作用应根据下列不同分类特性，选择恰当的作用模型和加载方式：1 直接作用和间接作用；2 固定作用和非固定作用；3 静态作用和动态作用。按时间分类是最主要的分类方法 永久作用：设计工作年限内，量值变化与平均值相比可忽略不计或单调趋于某限值 可变作用：设计工作年限内，量值变化与平均值相比不可忽略 偶然作用：设计工作年限内不一定出现，而一旦出现量值很大、持续期很短永久作用永久作用可变作用可变作用偶然作用偶然作用结构自重土压力水位不变的水压力预应力地基变形混凝土收缩活荷载施工荷载车辆荷载风荷载雪荷载水位变化的水压力多遇地震正常撞击爆炸意外撞击龙卷风罕遇地震火灾 作用代表值 标准值最大值分布的某分位值 频遇值经常出现的荷载值 准永久值相当于中间值 组合值标准值乘以组合系数 设计值标准值乘以分项系数设计值不属于可变作用的代表值！代表值：根据可变作用统计特性和取值要求确定设计值：根据结构安全水平和作用标准值确定 2.4.3 确定可变作用代表值时应采用统一的设计基准期。当结构采用的设计基准期不是50年时，应按照可靠指标一致的原则，对本规范规定的可变作用量值进行调整。含义：本规范规定的可变作用量值都是以50年为设计基准期的 2.4.4 对于结构在施工和使用期间可能出现、而本规范未规定的各类作用，应根据结构的设计工作年限、设计基准期和保证率，确定其量值大小。（兜底条款）第2.4.4条涉及到的3个时间概念 设计工作年限 设计基准期 保证率（风、雪、地震等可变作用的重现期）重现期本质上定义的是荷载的保证率10年10年50年50年100年100年200年200年18%63%63%87%98%50年重现期风荷载的超越概率 设计基准期 超越概率必须和时间长度相结合才有意义 为确定可变作用的取值而选用的时间参数50年50年475年475年2475年2475年小震63%63%众值烈度中震10%10%基本烈度大震2%2%罕遇烈度三水准抗震设防地震作用特征值的超越概率63%63%设计基准期重现期设计工作年限规范规定的可变荷载的基本参数共同决定了可变荷载的取值水平根据建筑用途选定的时间参数，当和设计基准期不同时，需调整作用取值 2.4.5 生产工艺荷载应根据工艺及相关专业的要求确定。2.4.6 结构作用应根据结构设计要求，按下列规定进行组合：基本组合取消了永久荷载控制的情况 地震组合由抗震通用规范规定 不同设计方法采用的组合方式：分项系数法：对应各种组合情况 容许应力法和安全系数法：标准组合及其变形（主力、主力+副力）2.4.7 作用组合的效应设计值，应将所考虑的各种作用同时加载于结构之后，再通过分析计算确定。（效应设计值的一般确定方法）2.4.8 当作用组合的效应设计值简化为单个作用效应的组合时，作用与作用效应应满足线性关系。（可以用效应组合代替作用组合）2.5.1 2.5.5 材料和岩土的性能及结构几何参数（结构设计的基本变量）作用和环境影响 材料和产品特性 岩土性能