建筑设计统一标准
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建筑设计统一标准
《建筑结构可靠度设计统一标准》gb50068-2001
一、 中国建筑结构设计方法的演变
结构计算的目的在于保证所设计的结构和构件在施工和正常使用过程中能满足规定的功能，因此，结构设计准则应表述为结构由各种荷载所产生的效应（内力和变形）不大于结构（包括连接）由材料性能和几何因素等所决定的抗力或规定限值。假如影响结构功能的各种因素（如荷载大小、材料强度的高低、截面尺寸、计算模式、施工质量等）都是确定性的，则按上述准则进行结构设计计算是很容易的。但实际上上述影响结构功能的诸因素都具有不确定性，是随机变量，因此可能出现荷载效应大于结构抗力的情况，结构不可能百分之百地可靠，而只能对其作出一定的概率保证。在设计中如何对待上述问题就出现了不同的设计方法。
1.定值法
将影响结构设计的诸因素取为定值，用一个经验判定的安全系数来考虑设计诸因素变异的影响，包括容许应力法和最大荷载法。
定值法设计简单，但不能定量地衡量结构的可靠性，更不用说使各种结构的可靠性达到同一水平。
定值法易引起概念混淆，使一些设计人员误以为采用了某一给定的安全系数，结构就百分之百的可靠，或认为安全系数大结构就更安全，其实不一定，如砌体结构的安全系数最大，但不能说明砌体结构比其它结构更安全。
2.半概率法
我国74规范采用了此设计法
考虑到荷载和材料强度的不确定性，采用概率法确定其值。根据经验确定分项安全系数，形成“大K”，K=k1k2k3
k1――荷载系数
一
k2――材料系数k3――调整系数3．概率极限状态设计法
1984年颁布的《建筑结构设计统一标准》（gbj-68-84）规定，有关建筑结构标准和规范必须共同遵守本标准。后来修订的89系列规范根据标准要求采用概率极限状态设计方法。
二、概率统计的一些基本概念1、确定性现象与随机事件的概率确定性现象： 不可避免事件（U）-在特定条件下必然发生的现象。不可能事件（V）-在特定条件下不可能发生的现象。非确定性现象：
在一定条件下，其可能出现的结果不止一个，至于哪一种结果出现，事先无法确定的现象，亦称随机现象。
代表随机现象结果的变量称为随机变量。
随机变量就个体而言取值具有不确定性；但从总体来看取值位于某范围的概率是确定的。
f订单？MNF-事件a的发生频率m-事件a的发生次数n-测试总数
频率具有稳定性的事件叫做随机事件，频率的稳定值叫做该随机事件发生的概率。
写为P（a）=P
对随机事件a0≤p（a）≤1对必然事件up（u）=1
二
对不可能事件vp（v）=0
随机现象的不确定性是由于影响其结果的许多不可控因素造成的，随机事件的概率揭示了其内在规律。因此，它被用作衡量随机事件可能性的尺度。
当某一事件的概率和o非常接近时，这个事件在大量次数的试验中出现的频率非常小，这样的事件称为小概率事件，通常可以认为，在一次试验中，小概率事件几乎不会发生。
2.概率分布函数
如果我们把n次试验的立方体试块强度值，按一定的组距（如2n/mm2）排列分组，根据试块强度出现在每一组距内的个数m（频数）或频率（f=m/n），可画出立方体试块强度的频率直分图。（图1）为了消除组距大小的影响，可将竖轴用频率密度（频率/组距）来表示。由于各组频率之和为1，故图中各矩形面积之和为1。如果试验值数目n很大，而组距分得很小，则每组的频率趋于一个稳定值。这时的直方图的形状趋近于一条曲线，这就是频率密度分布曲线f（x）（图2），图中阴影面积代表随机变量x（试件立方体强度≤x（作为自变量的任意立方体强度）的概率，显然，概率（x≤x）是x的一个函数，称为x的分布函数，用f（x）表示，即
f（x）？？十、F（x）DX频率密度F（x）0.15f（b）-F（a）0.10f（x）0.05303234383404244464850fcu（MPA）XAB
图1直示图图2频率密度分布曲线 三
f（x）具有如下的性质：
F（-）∞) = 0f（+∞) = 1，f（x）是一个连续函数；
随机变量x在任何区间(a，b)内的概率f(a≤x≤b)=f(b)-f(a)，即，图中直线x=a，x=b与f（x）之间的面积。
3.随机变量的统计特征
算术平均值μ，标准差σ和变异系数δ是离散型随机变量的三个主要统计参数。
① 平均值μ表示随机变量的波动中心，即表示随机变量的平均值席的特征值。
n?xi?1in
② 标准偏差是表示随机变量X的离散度的特征值，它定义为随机变量席，平均值μ的平方和的偏差除以n的平方。
(xi?1ni??)n标准差σ数值的大小表示随机变量离散程度的大小。例如两个构件厂生产的c30级混凝土，平均值μ相同均为34.5nmm2，但标准差σ不同，则反映了两个厂生产的混凝土质量控制水平的不同。
③ 变异系数δ是反映随机变量相对分散程度的特征值，如两个工厂混凝土试块强度的平均值μ如果不同，其分散度不能用标准偏差进行比较。
δ=σ/μ4．正态分布
随机变量的密度函数是
f?x??1(x??)22?2?2?e?的分布，称为正态分布正态分布曲线的特点：
四
①曲线是一条单峰曲线，与峰值对应的横坐标为平均值μ。曲线以峰值为中心，对称地两边单调下降，在峰值两侧各一倍标准差处曲线上有一个拐点，然后各以横轴为渐进线趋向于正负无穷大。
② 曲线f（x）和水平轴之间的总面积为1，因此p（-）∞) μ保证率为50%，也就是X的分位数为0.5。
p（-∞，μ-σ）=15.87%，即x≥μ-σ的保证率为84.13%.p（-∞，μ-1.645σ）=5.%，即x≥μ-1.645σ的保证率为95%。其分位数为0.05 f（x）σ2f（x）1.645σ1p=5%x>μ-1.6645σ保证率95%μxμ-1.6645σμx图3图4
在结构功能函数的基本变量中,混凝土强度、钢材强度是服从正态分布的，但荷载和结构抗力一般不服从正态分布。如楼面荷载，风荷载均服从极值i型分布，而结构抗力服从对数正态分布。对非正态随机变量，可化为当量正态分布处理。
三、 概率极限状态设计方法1。结构的功能要求（第1.0.7条）
（1）在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用；（安
（全文）
（2）在正常使用时具有良好的工作性能；（适用性）（3）在正常维护下具有足够的耐久性能；（耐久性）
（4） 当设计中规定的意外情况发生后，它仍然可以保持必要的完整性
稳定性（安全性）。
五
