增大住宅楼建筑设计基准期的探讨
第3 卷8第 期 1 210 2年 2月
川四建科学筑研
S究 u cBni gSi i n ih ae u l cn c ed 72 4
增住宅大建筑设 楼计准期的探基 讨
刁 凯 文屈 俊 ,
(龙.地产有湖公限 ,司 1重庆 402 ; 0 0 0 2. 同济大学筑工程 系 ,建 上海 209 0 )20 摘 要 :前 目 国的建,设计筑 规规定范计基准期 设 为5我 O年 国,对 民家建筑 用让出地 土用使 权的期 限 为 而70 年 ,
2O的年值使得住宅差屋在土地房使用 权期限的内必 须 进房行安全屋评估性 役,期 的筑建投大量入 后维期 费用护 超 的 能性大大提可高, 因 此 ,将 计基设 期准提高 7 到0年很是有要的必本。文就设计基 准期 提高到7 0年 后, 民用 住
对楼宅筑建的荷 载准标值统计数 参、 构抗件力 统计 参数分及 系项数 达表 中各分项 系式数取 的值的变化 做计了 分 析,算 根据 5G08— 0 1 建结构可筑度设靠统一计 准》中建议 的标算计 方 ,法 新出的便 于 设计用 的使项分系数 B06 0《2给
设计表达式 。
关词 键 设:基计期准; 荷统计参数载 ;分 系项数; 计表设达式; 住宅楼 中
分图类号:U 4 T 21 文献识标 码: A文章 号 编0: —18 302(0 — 4 0 1 9 2 3 )1 12 7一o
5D
c sii n o xe dn e hdsg e e ec r o f uss o f ten i g t e ni f rr n pee i o d dewln o s ul ig lgh eub i n d
iDA a. u W ejn IO Ki O un
( o .gr rre o ,pd L,hn q g 00 0 iaC Ln1 fo tesC . t. ogC i 40 2,n ;ho i P 2 n prD nf ul n ner gTi ni nvr ,hnhti0 0 2Ci a .e at t i gEi g e no, ̄ i sySa g a meo B nd iU e i 20 ,9h )
Anb a t T t ecd o t c u edsg r r esta t e dsg eee c ie f b l n sf te r ,wi h i t tf s rc : h o fer s utr e i pne ci h h e i fr rn e p r br ndo o u d g i i y ya si if h tle l i mei emo
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igop eet e .rh tmen h i eee ec e o ul n wn r eesat h m fe su to cf、 ul ln lits vn y aT aa st de sgr fr ep n rob gii e t ytsas lh tnte or f r d s y s n fid i d s y
u urc f p .o oteb ig i sh t a esc r y eu tan a dm oat m u moe mhn aea c u d ta h o n u i lg sf to tl Sh u l n a o h v e u t v l i yac sc r i t nn fen h n t e n Fl bi n u d io n dd rg te oe - e ie e e c r. eeo v’ e e s rr x ed nh e in rfrn e p r fl uigf o ft er u n h v rd sg r r f epni i n eo Tr f r i S e y c ns atye n ti g te ds e e ec i o in m f y as d he t o g e o b dd r i
yt e e t re. nt p p r i e t c a gso t tta a a tr o h r ces c v l eo inc t,t t a aat r oe o s v yny a I hs a, h h n e f s a iil p meer f c a tar t a u f ta s asiil p reme t f s e s ci i o s c
h
r stn eo e em  ̄ea dt e vl e o atlc e cet a rte nt nh e n if r n er po frb i g a i su s d A i aec f t mb l n a fur i o fi n sf xee gd te d s e e e c e d o u l n r d c s e s .hh p a i i gi e i nd w cn ien a tl cei i nxr s i i sn e gt i hd sa tl ea nt e me h h c s g est di h < eT Ui r eov n e t pr ao f e c tpe s su gs ent i rc eb sd o h t ow ih i u g sn t e e o i i d h e o mn f
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eari tD s f liu t c ue(G 05 8 —0 1.o fe l l b e o i in S tr r > o iR i yn g Bgd uB06 2 0)
eK r s d s ge ee c e o; ttt a aae e f c a a t tr a u f at n; ia o fc et ;t ao cf e ty wo d:e i nrf r en pri d sai ilp r s cm t ro h r ecs iv le o ci s p rac e i ns p arc i i n i c otl i il e e
p eso w;l n o s ul n x s r in de lg hue b g diii
U
刖 昂
域领内 , 结 可靠 性构 论理自 2 纪4 世 0年代 0开 始末 研究以来 , 7到 O 年 已取 代 丰得 的成硕 。我果国
于
,目前 我 国地产项 目房地土使用的出权期让为 7 年 , 这使0土地得用使期和筑设计建基期有 准2 O 年的 差 , 额然建 筑 可 以超 过设 基计 准 期服 役 虽,但
1
895年 正式布颁G J — 48 建结筑设构统一标 计 6B 8 {准》 并于 2 0, 02年布颁行施新 的 5G802 0《 B06 — 1 0建 筑构结靠度可计统一设准标》 以下简 《 称 统一(标 准 》, )中其对荷载的统计性特和表值及其代效应 合组 、构 构抗力 件的计 统特陛、 结 结构靠 可度的 算计 方法 、 限 态状设计 达 式表及 分 项系 的确 数 定方等 面 极了作细的详规。规定荷定和构载件力抗计特统以陛 概率理 论基础 ,为分 按别极照值 I分布型对数正和 分态进布行统计计 算, 靠可计度算采用一二次矩阶 方法 ,并规设计定准期为基5 年。 O 文 本的主要目 的是: 讨 民用 筑建 设将 计基 准
探期提 到 高 7年后0 限状,设计 态表式达中分 项系 数 极
是,
超 期服的建筑失效役概增大 ,率 增加使了用的 风 险 后期, 维护 用费可 大幅增 能 。加因此, 建 筑设 的将 基计 准 从期5 O年 高 到提7 O 年,给 出 应相的 设 计 并方 法是
很必要 的有 。
结构
可靠的度 是 构 结在规定 的 间时内, 在规定
条的下 件, 完预成定功能的 率概。在筑结构建设
计 收 日期 :0稿1 2一2 1讲 1 者作简介 刁 :凯(93 )一男 , 18 ,山东 岛人 ,青工程师 , 主要事从 场 现 工管理。 施
E—am dlr iko 3. 1o in: e dea 6@c i
的确定, 以结便设计构参
者考使用 。 /
824
四川
筑科建研学 究
第3
8 卷
7 1 0年 设 计 基 准 期 时 结 构的荷 载 与抗力标值准统计参 数
《统一标准》中规 , 定当有仅用效应作和结 构抗 两 个力本 变量基 ,时构按 极 限 态设 计 应 符状 合 结下列
要求 :
g. 尺= )( ,s — ≥RO S) (
1
率概密度函数 为 :
1 活3荷标载准值及 计 统数参 .
式中
一
S ——结 的作构用 效应 ; R —— 结构 抗力的。
楼活面荷载按其随间变时的异特 点 可分,为 持 久 性和临 时 两性 类。持久 性 的活 荷载 厶 是 指 楼面 上 在 一 某段时 基本内 上 持保 变 的荷不 载, 如民用 例住 宅的具家 、品;2物3 业厂内的机器房、 设备堆和,
还料 括包 在 常人的 员重量 ,些荷 载 非除 房在 间 内进 这 行一 搬次 迁, 一 般变 化不大 。
般民用建 的结筑构构件载承能极力状态设限 表 达式 计可表示为 : 0
(
SK+ QQ≤ R) / 'G G SKx 3R
) 2 (
T(
G G Ti  ̄oy KS Q +) ≤R/ SR Ky
同不 ,用取不同的指标 , 值体具定见规表 1 。
表1 可 度靠指标取 值T
ae1 V aeuo e ibi tn bl x l fr lal y ied
i
)(3
采的用可靠指度标根据安全等和级破坏式的 形
临
时性活载 是荷指面楼上然出现偶的短期 载。例荷如聚会肘的人群、 屋维房时工具修材与 料 堆的 积 内、扫 除时 具 家集 的聚 。 等室 持久活荷性在载准期 内基任的何 刻时存都 在, P= 故,1经过对 国办公全、 楼住使用情宅的况查, 调 每搬 迁后 平次 均 持 续 用 使时间 £ 近 l于接 O ,年故 《统 一准标 统》时计定确在设基计期准5 年O 内, =r 5平 均出 次数 现m= 。,5 对临时性活荷载的性, 特要取得精资料是确 困
难的 ,现行 规 范 取得 的已数 据来 源用于户的 记 , 基忆
靠指标可 与失效概卢率P 对应关系见表 的2 。
表 2可靠 标 指与卢失 效概率 P的对 应 关 系
Tb 2 e lR o i ew e s llbyix卢 dad al e t nhpb t e r in it e a i e a inn poa i t alf f er bbloy i 尸 i f l
上本映反了用户在实其际用期使1 内 的值数 0年 据极, 经 过对全国 办 公楼、 宅 使用情 况 的调 查 , 粗住可 略 而偏 安全地 m = 取 。
5统 计经 假 设 验检
, 宅 面楼 意 任时 点久持性 活住
荷 载与临性时活载荷服从均值极I 型分 , 其概布
分 率布函 数为 :
1 1现行 范规规定 的 承载 能 力极 限 状态 设计 达 表
.
式中式
现 规行规定 的范承载力能 极限 态状设计表 达 式—
F
x =x { ep ( ( ) } ( )( )ep 一 x [一 一 ] 8 一 布的分尺参数 ;度 分的位布参置数 ,即其 分布众值。
—的
: 为 y ( . S K
14 o+)≤ R / R 01 2G . KSKT () 4
分布参的数均值与 和标准 差的关 按下 系 述 定 :确
O 1=2 2 / rt. 86  ̄8 = z/一0 7 /a.57 2
y(S.K09 S.i R≤ /R ) 0(1G + . 1三4)QK 5 K 2 T12
恒 载荷 标值准 及统 参计 数
《 .一统标》准中 定, 规恒荷载统计假经设验检 , 认为 G 服 正 从态分 布 Ⅳ(6G .., G ) 7其中 , 10 k00 4 , 为荷载G范 (规B 00 —01 规 定标准值的 G( 0 952 0) 设 计尺寸 容重标乘值准) 。荷载属于恒永久载荷, 在 计基 设准 内期必 然出现 出现 概,率 P l且 基 = ; 故上本不时间变随 化 故可,为平认均出 次数 m现1=, 因 此,计 基准 期提 对高恒 荷 载的标准 值的取 用没 设
有影 响 , 按仍 照原 规 范规 取 用定 它。的 概 分率布 函数 为:
r
文 本仅 暂考 虑住 宅楼面 荷 活 ,载据 《 一标 根 统
》 准宅住楼楼面持久 荷载和性时性临荷任意时载 ,点 的 率概分布 函数别 分 : 为 iF )=e p x [一 (0 2 k/.7 L8] L x( x { e一 - . L8)040 k } p
( 9
其)均值平 “ =.3 k7准差 o标0 1 7L ,0 5 3L ,r 09 k.变 u
异=系数 = . 03。2
F
= XL ( )=e{p pex ~ x [ ( 一 一026 k/ .3 L] 3.)L01l k} O 1()其 平均值 = . 1 k9准差标o = .6 1 k变 0 3 1L ,- 01 L , L8
)
O 0 4G
7.k
pe一 x[
]
( ) 6
异系数 = .46 5 。0临时性 活荷 L载( l ) 以 O时段年最 大 临时性活
2 1 1o0 2 N.
凯, : 刁等增大 宅楼建筑住设基计期的探准讨
29
4
荷 载的 率概分为布基础,时, 取设计基准这期
荷内载 均 出现平数次 m T = 可 I得设计 基 准 期 临内 /O
, 时眭活 荷 载 预 继期续 服役 期最内大 值 的 概率 分 布 :为 r F) [ L= )( = L T(F ̄ ] Xr
, 0 一 2 L6. 3 3k一01 1k ( 、 . 3 LIm) ] n
住 楼宅 =: T 70 LL+ .1T 式
中
2( )
1 为, 住宅 计设基 准期最 大 荷活 载 的
率分概平布值和标准差 均 由任意时,持点久活性 荷 载L 与设计基期最准大时临活性荷载 结相得
合到 ,
。p即 —ep一 ———— _—Z — — L一 — ——— — —
T
J ( 11 )
o
rT =
L  ̄r+ / T 2
(
3 1 )
住宅 楼计设准期内基的面活楼载荷标值准取 可值采 下式用计算 :
分其布数 :参 = = .L3 O 1 1=
+n m= ) 33 k .01 k1( 3 / (lO 62 L +.3ILm) n
/. =+T .7 2 XT T 0/5 7 ̄ 3盯
l =OL=0 6s 4胛' r。1 2 Lk a6 L T 盯I
K = —
—
+ + T 1. + h 0 7 √
( 41)
中 u式 ——计设基准期载荷准标 值; 设计基 准期 楼面 持久活性荷平载 均值 ; 设
计基 准期 楼 面 最 大临 时性 活 荷 载 均平值 ;
— —
h
T—
—
式中
L
= 2 k 0/ K . mN
。
上 m以为计基设准期的内段数 ,时即荷载平均 现出 次 。 由于数 荷 每载次 出现 持 续 的 时间约 为 1 O
年 ,据计 设基 期 为 1准 0年、 0、年、0 年0 、根O 年 3 2 54 年 、0年 0年 ,、6 7 分别 m取值 1为2453 7将6 m,,,, ,,,
计设 基 准 期 楼 面 久持 活性荷 标 载准
差 ;
——
设
计基 准 期 楼 最面大 临 时 性 活荷
载 标差 准 。
值
代人以 上子式中可到得所需要结的构在不同设
计基准期 内 的可变荷 统计参载数 。 荷载 规规定范 活荷 载指临 时性活 载和荷持久性
参 上照述 公 ,式 以得可 到 设基 计 期为 l准 一O7 0
年的统计
数 参 ,它们服从极值 仍 I分布具。统 体型 计数见表参 3
。活荷载
。民楼面活用荷载计标设准值 :
表 3不 同设计基期下荷准载统计参
T数b e 3 aS ̄f a aa tr o hr c eitc v l e o c i n e a e e ni frr n e p  ̄os a l tt il p r m e fec a arsi a u aft si s v rl s
eee ce d c t on dg
荷
概类分 载 型布
恒载 G率
L 墼 型 :
垒塑:
垦。 。
! : :!
LL L L 鲨 堡 号 堕
: ! 垫 :兰 : : 竺 : : :! 垫 !丝
态分布 正1 0 0 04 1 0000 04 1 0 0 0 40 6. 7 . . 6 . 7 6 . . .67 . 7100 00 46. .7 .6 .7 6. .710 00 0 41 0 0004 1 00 0 40 010 00 .64 .7
焦
室亘适 塾堑垫 堕! 型
:!垄 : ! ! :
: ——住宅楼注楼面荷活载不设同基计期的统计均准值《与 统标准》一中设计 基准期为5 年的标 值取值准这者两之间的值 比;0 —6住宅楼—楼面荷载不同设活计基 准 期变的异系 。数 Q
1 4 件构 抗标力准值
.表4
14 结构种构抗力件 兄统的计参数 T
be4 S  ̄a i la at ro h rc e itcv l fa tlt c t mere c a far s ueo a pa i t rit ne o 4 k nso t u u me e es es c a 1f i d fr scr b mr
我 国t规在建筑设计范阶并段没考有虑结构件 构抗 力随服役 时间 的退 化 而,是 将 一这 题 问 转化为耐
性考 虑久 ,因此 , 计 基 期 的 延 准 长, 影响 构 构结 不
件设力的取抗 值 ,按照《仍统一 标准 中给出》的构结
构 件抗 R的统计力参数 , 1 取选 种4 典型构件 ,具 体 其
计参统见数 4表 。但 ,是 建议适提高耐当性构造 久要 求
,如适当增 加钢 保 护筋厚层 等 。度例
72 0 设年 基 计准 期时 构 的 设结计 表
达式 及 分 项 系 数 ‘ 《
一统准标 中》定 ,规结构 构承件能载力限极 状态设
计时用采的 可 靠指度 根据标 安全 级等破 坏形和
式的
同, 不用不取的指同标值 ,具体 定见规表1 本文。涉的及普通住宅楼全等级安一般定评为二 级, 此 ,因根 破据形坏式的 同, 分别取 卢不 .=3 2
=3和 。7.
注 :中阴影表件为脆性构坏构件 破 。
参
现照设 计规行 范 ,于极限状 态 程方 对 在,设计
0 2 5
四
川筑建科研学究
3第 8卷
验
点 算 处将P极状限态方程转为化计人员设所习 2 2 恒 荷 载项分系数 y G和活 . 荷载 分 系项 数 oy的 惯的以基本量变准值标和分系数形项式表
达的极 限取 值 状设计 表达态 式 。 设 基计期准长延到7 年 后 O ,荷载恒的准值统 标 考 仅恒虑载 和住 宅楼 面 活 荷载 作 的情用 , 对 况 参计 数有 变 没化, 设 计 习照惯 荷,载 分 项系 数遵 于仅恒 恒有载效应 . s。和 一种 活荷 载效应 S。的情 , 况 . 这样 , 2于每对不同种 的。 仍按照现然行规范 取 1,在 算点验P 处 , 极状态方程限可写:成 构件 , 由于 y R, 已定 , 。给 y均 以累误计差 E 到达 最 . . +R=s s(5 小条件为, 1 可以采用最小二)法乘来确在定几种常用 如取 S =GG;Q = SKy KY =Gy SSK Q Q ;R /R 荷效载应比值况下 ,情 有所件构的佳活最载荷分项 式(5 则写成可 1) 系数 y, o G 即QQ /R ( 1) G6S K y + S=RKy K E =∑ (i )= ∑ j(R j 未一 品 一 i )7 s 或 (7 GG R yS +y SKK Q)Q R =K( 7 )1( 81 ) 式中 ’ ,o y— 恒 载 — ,、 ,R 。 活荷载 和 构 抗结 分 力 项式 S中 =jy(G) + y(Q ) G5K j Q K jS 系数 ;
】 】
S S ,
— 恒 —效载 、应。 , 活荷 载 效应 和结 构
公
式(8可改写为: 1 )
=
抗标力准值 。 式, 活荷中载准值标按规范取照20 恒 荷标准值 载., 按照荷 效载应用 比常值据活荷根载标准反值推得 。到恒 载 荷活和 荷载 统的计参 数 按 照 70 年 大 值 取用 最根据。荷载 标准 值和 统 参计数 、 件 力 抗 计统 构 参数和不同破形式坏对应的可靠度指 标, 用一采 二阶次方法矩程计算编 , 从 而到满足一定可得靠 度指标的 构件抗值 力。在分项系数 达表 (式7中, )1 R 采用 应 的 相, 该表 达 式理 论 上 具 有相 同的 则 可度 靠指 标。 当设 基计准期 为 5 时, 现行规范一 情 般况 O 年 按下 = .y, o . 当。计基设准提高到期 7G 1 y2 14 0= 后 年 ,7 应 ,如该何取值 呢? y,o y 21 料分项 材系 y数. 的 取 值遵 照设 计习惯 , 构结 抗分项 力数系7 仍 然 照按
现 规行 范 0年 5设 计 准基期 。12 y = ,.。14=对时 应.的 取 用, 样这 以, 的设后 计中可 以仍 然用采 在
(∑矗 —K) = ∑{ 未—yi R Ri {I R R×i
( 91
)0 2()
[G s j Ky( Q)] y (
G) +Qs jK} 按小二最法乘的求需满要足 iO 0O= H0 y /由此 得可 :
∑k[ — G ) .jy )Q l yR (G i sj j R s】 R Ky K(
—y Q —
予
( 一— 1 )
2
现行规范的料材设强计值度 方便,设人员计使用。 种每结构构 的件y值和 相的可应靠指度标表 5 见 。
表5 结 构构件力抗项分数系和靠可度指 标
Tb e5 rPi l c ecet fr ss c a n ie bl y al ata f ions o e i e n da l i tr it iai
d ef sr te m e b r x on t uucr m e
按 上照计算述法方公和即可计式出算最佳荷 活载 项 分系 数y= 4 1 5 .。7。 此 考处 虑仅的 为 荷载恒和 单一活荷同号载情况的,在恒 载荷对结构承有利 载 时 ,按议 现照规行范执行 , 建 即 取 值。 大 于不 10 .。恒 荷载单和 一 号 同活荷载 作用 的荷载组 下表合达 可式 示为 :表 12G S.K+1 4 5 o . S7K = R / RYK 2( 2) 使 用 新 的项 系分数 表 式达, 种 构 每在件各 个 荷载效 应比值的下平均可靠指标见度 6表。 恒载荷和 多 种活荷载组时合 组,系合数恒荷及分项系数载 等也应 按行 规现执 范行。
表 6 各构结件构靠可度标指 T
a l eRi lby i d x oe e t au tr m br b e 6 i lt n e fsv r l s cr e um e e sa
注i :表中影构阴件为脆性破构坏 件。 注 :阴中影构为件脆性坏破构。 件 表
刁
凯, : 等 增大住楼建宅筑设计基 准 期的探 讨
51
2
7 30 设年计 准基期 凝 混 结土 构耐 久
性设 计 建议 住宅
结构处于 遇 常室的 内 境 , 凝 土环结构 的
混
的极 限状态 计 设达表式 ; 分 项 力数系 仍 然采用 原 抗
值,
这样化转相 同为材料的强度分系数 , 以项便继 续 使现用材行料计强设值 度在。荷载与单恒一活荷载 同 时 ,号 恒荷与活载荷载标值不变 ,准 荷载恒分项系 仍数取 12经 过次一 二阶矩法最和小二法计算 .,
得到乘活荷载 项分 系数的最 佳值1 5 .47 恒 荷 载 和。 多
耐
性久能要主混凝土结由构保层护抗的化碳力决能
定 就,是 说 ,层护 厚 度和 护保层 质 。按量 现 行 照 也保
规
范 ,凝土强混等度 级 C时5, 2 混 凝梁土的要保求
层 厚护 为 度2 m 的保,护 厚度 为层
3 的板 5m 柱 m0m, 护 层保 度 为厚1 m ;据 化碳 深 度 = t 5m,依 A 设当 计 准期基为 7 0 年 ,时 应 的 护保 层 厚度 应 调 整 :为 相
个荷载活合时 , 组合系数仍按现组规范取用 行 。
4 给 出 的设 基计准 7 )期0 年 设 的 计 表 达式 , 可
以
合《 符统一准标 》中可靠度指对标的要求 ,与现 行规范
计设达式相表致 ,一 于设计便人员用使。 5 按照建筑建土用费 和荷载值取呈性线系 关)
估算 , 前 目宅住建筑 建土 费平 用 10均 以 0元0/ m 计
梁
保护的厚度为层3 m,的保 护 层 厚为 3 0度m柱 5 ml n 板的,护层厚保为 1度 m。 8m
4
结
语算
,按计设准期 基 7年取用0荷的设载计值使土建将 费用 高到提1 107元/ 幅涨 7 1 ,m .%,相对建 筑总造 价者或房屋价的涨幅售微乎是其 的微。
考参文 :献 [
] JG 8 1 86 B—4 建筑结构计设一标准统[ ] s. [] G 058— 01 2 B 60 2 建0结筑构可靠度计设一统准[ ] 标. S [ ]继李华.3 建筑构结概极 限状 态设率计[ M.] 京 北 :中建国工筑 业 出
版 ,9社0 91.
1
建将筑计基准期从设来原 的 )50年 提到 7高 0年, 此为活荷的载计统数将发生相参的应变化, 恒 荷 和载结构构件抗随时间变化力明不显, 暂不 考其 虑 计参数统变化 ,的仍按 现行范规规定行执 。
2混凝 结 土构 的耐久 性 相 应 的按7 )O年 设 计 , 在 5 O设计年 准期 规基定 混的凝 土 保 护层厚 度基 础上 的,相应调 大 凝混土 保 护层的 厚度: 、 调厚5 梁 柱 1
, T1 板调I 3m厚 IT 。m
[
] 陈 .璐 4 既有钢筋混 凝土构实用鉴结表达定式 的究[ 研 ]上 D
海: .济同学大,02 20
3 .为现与行计规设范衔接 , )然使用仍设为人 员所习计惯以基本的量标变准值分项和数系式表达
[形] 杨 虹 ,巧 沈5炎. 祖用民筑建构结可靠鉴定度活时载荷 统计分的 析[ ] 川四筑建科学究研,0 0 . 1. J20( )