关于标准值、设计值、特征值和荷载效应组合

1、http:/www.51test .n et/show/1060837.html关于标准值、设计值、特征值(后面有 荷载效应组合)2007-08-25 21:48一、原因与钢、混凝土、砌体等材料相比，土属于大变形材料，当荷载增加时，随着地基 变形的相应增长，地基承载力也在逐渐加在，很难界定出下一个真正的“极限 值”，而根据现有的理论及经验的承载力计算公式，可以得出不同的值。因此， 地基极限承载力的确定，实际上没有一个通用的界定标准，也没有一个适用于一 切土类的计算公式，主要依赖根据工程经验所定下的界限和相应的安全系数加以 调整，考虑一个满足工程的要求的地基承载力值。它不仅与土质、土层埋藏顺序有

2、关，而且与基础底面的形状、大小、埋深、上部结构对变形的适应程度、地下 水位的升降、地区经验的差别等等有关，不能作为土的工程特性指标。另一方面，建筑物的正常使用应满足其功能要求，常常是承载力还有潜力可挖， 而变形已达到可超过正常使用的限值，也就是变表控制了承载力。因此，根据传统习惯，地基设计所用的承载力通常是在保证地基稳定的前提下， 使建筑物的变形不超过其允许值的地基承载力，即允诺承载力，其安全系数已包括在内。无论对于天然地基或桩基础的设计，原则均是如此。随着建筑结构设计统一标准(GBJ68-84)施行，要求抗力计算按承载能力极 限状态，采用相应于极限值的“标准值”， 并将过去的总安全系数一分为

3、二，由 荷载分项系数和抗力分项系数分担， 这给传统上根据经验积累、采用允许值的地 基设计带来了困扰。建筑地基基础设计规范(GBJ 89)以承力的允许值作为标准值，以深宽修 正后的承载力值作为设计值，引起的问题是，抗力的设计值大于标准值，与建 筑可靠度设计统一标准(GB50068- 2001 )规定不符，因此本次规范进行了修 订。二、对策建筑结构可靠度设计统一标准(GB50068- 2001)鉴于地基设计的特殊性， 将上一版“应遵守本标准的规定”修改为“宜遵守本标准规定的原则”，并加强了正常使用极限状态的研究。而建筑结构荷载规范(GB50009- 2001)也完善了正常使用极限状态的表达式，认可

4、了地基设计中承载力计算可采用正常使用 极限状态荷载效应标准组合。“特征值” 一词，用以表示按正常使用极限状态计算时采用的地基承载力和单桩 承载力的值。三、应用用作抗力指标的代表值有标准值和特征值。当确定岩土抗剪强度和岩石单轴抗压 强度指标时用标准值；由荷载试验确定承载力时取特征值，载荷试验包括深层、 浅层、岩基、单桩、锚杆等，见规范有关附录。地基承载力特征值fak是由荷载试验直接测定或由其与原位试验相关关系间接 确定和由此而累积的经验值。它相于载荷试验时地基土压力-变形曲线上线性变 形段内某一规定变形所对应的压力值，其最大值不应超过该压力-变形曲线上的 比例界限值。修正后的地基承载力特征值fa

5、是考虑了影响承载力的各项因素后，最终采用的 相应于正常使用极限状态下的设计值的地基允许承载力。单桩承载力特征值 Ra 是由载荷试验直接测定或由其与原位试验的相关关系间接 推定和由此而累积的经验值。 它相应于正常使用极限状态下允许采用单桩承载力 设计值。当按地基承载力计算以确定基础底面积和埋深或按单桩承载力确定桩的数量时， 传至基础或承台底面上的荷载效应应按正常使用极限状态采用标准组合， 相应的 抗力限值采用修正后的地基承载力特征值或单桩承载力特征值。即SwC, C为抗力或变形的限值；pkwfa （地基）；Qkw Ra （桩基）。此时特征值fa、Ra即为 正常使用极限状态下的抗力设计值。当根据材

6、料性质确定基础或桩台的高度、 支挡结构截面、 计算基础或支挡结构内 力、确定配筋和验算材料强度时, 上部结构传来的荷载效应和相应的基底板应按 承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，即丫 OSWR计算，此时地基反力p、桩顶下反力Ni和主动土压力Ea等相应为荷载设计值，要采用相应的分项系数。 因此，阅读地质报告时，若为“特征值”则为允许值，安全系数已包括在内；若 为“标准值”，则为极限值，应考虑相应的抗力分项系数。GBJ789 规范（老规范）有基本值、标准值、设计值说法GBJ50002002规范（新规范）只有特征值的说法老规范中f=fk+ n b*r* （b-3） + n d*r0* （d-0.5

7、 ）fk=书f*f0 f0 土工试验得出的单一的未经离散性修正的原始值，基本值；原 位测试，查老规范表可得 书f 回归修正系数fk 经离散性修正的数值，标准 值；f是经深宽修正后的数值，设计值。新规范取消了“基本值、标准值、设计值”说法，代之以“特征值”的说法，概 念更明确， 强调了“原位”，取消了查表法取得地基承载力基本值 （也有标准值） 这一笼统做法。新规范中 fa=fak+ n b*r* （ b-3） + n d*rm*（d-0.5 ）fak （未经深宽修正的）地基承载力特征值，就是老规范中标准值fk ；fa算基础或支挡结构内力、 确定配筋和验算材料强度时， 上部结构传来的荷载效应 和相

8、应的基底板应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，即 丫 0SW R计 算，此时地基反力p、桩顶下反力Ni和主动土压力Ea等相应为荷载设计值，要 采用相应的分项系数。GBJ7 89规范（老规范）有基本值、标准值、设计值说法GBJ50002002规范（新规范）只有特征值的说法老规范中f=fk+ n b*r* (b-3) + n d*r0* (d-0.5 )fk=书f*f0 f0 土工试验得出的单一的未经离散性修正的原始值，基本值；原 位测试，查老规范表可得 书f 回归修正系数fk 经离散性修正的数值，标准 值；f是经深宽修正后的数值，设计值。新规范取消了“基本值、标准值、设计值”说法，代之以“

9、特征值”的说法，概 念更明确， 强调了“原位” ，取消了查表法取得地基承载力基本值 (也有标准值) 这一笼统做法。新规范中 fa=fak+ n b*r* ( b-3) + n d*rm*(d-0.5 )fak (未经深宽修正的)地基承载力特征值，就是老规范中标准值fk ；fa 是经深宽修正后的地基承载力特征值，就是老规范中设计值 f新老规范 中，由公式 f=Mb*r*b+Md*r0*d+Mc*Ck fa=Mb*r*b+Md*rm*d+Mc*Ck 得出的 f， fa 不说自明毕生受益系列概念 (2)- 地基地基承载力的概念( 参见 ( 1)地基承载力：地基所能承受荷载的能力。( 2) 地基容许承

10、载力 ：保证满足地基稳定性的要求与地基变形不超过允许值， 地基单位面积上所能承受的荷载。( 3)地基承载力基本值：按标准方法试验，未经数理统计处理的数据。可由土 的物理性质指标查规范得出的承载力。( 4)地基承载力标准值：在正常情况下，可能出现承载力最小值，系按标准方 法试验，并经数理统计处理得出的数据。 可由野外鉴别结果和动力触探试验的锤 击数直接查规范承载力表确定，也可根据承载力基本值乘以回归修正系数即得。( 5)地基承载力设计值 ：地基在保证稳定性的条件下，满足建筑物基础沉降要 求的所能承受荷载的能力。 可由塑性荷载直接， 也可由极限荷载除以安全系数得 到，或由地基承载力标准值经过基础宽

11、度和埋深修正后确定。( 6)地基承载力的特征值 ：正常使用极限状态计算时的地基承载力。即在发挥 正常使用功能时地基所允许采用抗力的设计值。 它是以概率理论为基础， 也是在 保证地基稳定的条件下，使建筑物基础沉降计算值不超过允许值的地基承载力。 在设计建筑物基础时，各行业使用规范不同，地基容许承载力、地基承载力 设计值与特征值在概念上有所不同，但在使用含义上相当简单的说地基承载力标准值、 地基承载力设计值是老规范的表述方式， 特征值是新规范的表 述方式，其取值方法大概相同，考虑的修正有所区别荷载效应组合load effect combination按极限状态设计时， 为保证结构的可靠性而对同时出

12、现的各种荷载效应设计值规定的组 合。所谓荷载效应，是指在某种荷载作用下结构的内力或位移。按照概率统计和可靠度理论把各种荷载效应按一定规律加以组合，就是荷载效应组合。 一般用途的高层建筑结构承受的竖向荷载有结构、填充墙、装修等自重（永久荷载） 和 楼面使用荷载、雪荷载等（可变荷载） ；水平荷载有风荷载及地震作用。各种荷载可能同时 出现在结构上，但是出现的概率不同。通常， 在各种不同荷载作用下分别进行结构分析， 得到内力和位移后， 再用分项系数与 组合系数加以组合。建筑结构荷载规范 （GB50009-2001 ，以下简称为荷载规范 ）上给出的自重及使 用荷载、 雪荷载等值， 以及风荷载及地震等效荷

13、载值都称为荷载标准值。 各种标准荷载独立 作用产生的内力及位移称为荷载效应标准值， 在组合时各项荷载效应应乘以分项系数及组合 系数。分项系数是考虑各种荷载可能出现超过标准值的情况而确定的荷载效应增大系数， 而 组合系数则是考虑到某些荷载同时作用的概率较小，在叠加其效应时要乘以小于 1 的系数。 例如， 风荷载和地震作用同时达到最大值的概率较小， 因此在风荷载和地震作用组合时， 风 荷载乘以组合系数 0.2。1）基本组合是属于承载力极限状态设计的荷载效应组合，它包括以永久荷载效应控制 组合和可变荷载效应控制组合， 荷载效应设计值取两者的大者。 两者中的分项系数取值不同， 这是新规范不同老规范的地

14、方，它更加全面地考虑了不同荷载水平下构件地可靠度问题。在承载力极限状态设计中，除了基本组合外， 还针对于排架、 框架等结构， 又给出了简 化组合。2）标准组合、频遇组合和准永久组合是属于正常使用极限状态设计的荷载效应组合。 标准组合在某种意义上与过去的短期效应组合相同， 主要用来验算一般情况下构件的挠 度、裂缝等使用极限状态问题。在组合中，可变荷载采用标准值，即超越概率为5的上分位值，荷载分项系数取为 1.0。可变荷载的组合值系数由荷载规范给出。频遇组合是新引进的组合模式， 可变荷载的频遇值等于可变荷载标准值乘以频遇值系数 （该系数小于组合值系数） ，其值是这样选取的：考虑了可变荷载在结构设计

15、基准期内超越 其值的次数或大小的时间与总的次数或时间相比在10左右。频遇组合目前的应用范围较为窄小， 如吊车梁的设计等。 由于其中的频遇值系数许多还没有合理地统计出来， 所以在其它方面的应用还有一段的时间。准永久组合在某种意义上与过去的长期效应组合相同， 其值等于荷载的标准值乘以准永 久值系数。 它考虑了可变荷载对结构作用的长期性。 在设计基准期内， 可变荷载超越荷载准 永久值的概率在 50左右。准永久组合常用于考虑荷载长期效应对结构构件正常使用状态 影响的分析中。 最为典型的是： 对于裂缝控制等级为 2 级的构件， 要求按照标准组合时，构 件受拉边缘混凝土的应力不超过混凝土的抗拉强度标准值，

16、 在按照准永久组合时， 要求不出 现拉应力。还有就是荷载分项系数的取值问题 新的荷载规范中恒载的分项系数在实际工作中怎么取？什么时候取 1.35 什么时候取1.2？1.2 恒 1.4 活1.35 恒 0.7*1.4 活抗浮验算时取 0.9砌体抗浮取 0.81.35G+0.7*1.4Q>1.2G+1.4QG/Q>2.8所以当恒载与活载的比值大于 2.8 时 ,取 1.35G+0.7*1.4Q否则 ,取 1.2G+1.4Q对一般结构来说 ,1.楼板可取 1.2G+1.4Q2. 屋面楼板可取 1.35G+0.7*1.4Q3. 梁柱 （有墙 ）可取 1.35G+0.7*1.4Q4. 梁柱

17、（无墙 ）可取 1.2G+1.4Q5. 基础可取 1.35G+0.7*1.4Q经查，在高规 3.2.2 条文件说明中有，在荷载规范没有。现把相关规范条文抄录如下：建筑结构荷载规范 GB 50009-2001 （2006年版 ） ：7.1.2 基本风压应按本规范附录 D.4 中附表 D.4 给出的 50 年一遇的风压采用，但不得小 于 0.3kN m2 。对子高层建筑、 高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构， 基本风压应适当提高， 并应由 有关的结构设计规范具体规定。条文说明：7.1.2基本风压3 0是根据全国各气象台站历年来的最大风速记录，按基本风压的标准要求，将不同风仪高度和时次时距的年最

18、大风速，统一换算为离地10m 高，自记 1Omin 平均年最大风速 (m/s) 。根据该风速数据，按附录 D 的规定， 经统计分析确定重现期为 50 年的最 大风速，作为当地的基本风速u0o再按贝努利公式确定基本风压。以往，国内的风速记录大多数根据风压板的观测结果，刻度所反映的风速， 实际上是统一根据标准的空气密度p =1.25kg / m3按上述公式反算而得，因此在按该风速确定风压时，可统一按公式计算。鉴于通过风压板的观测， 人为的观测误差较大， 再加上时次时距换算中的误差， 其结果就不 太可靠，当前各气象台站已累积了较多的根据风杯式自记风速仪记录的10min 平均年最大风速数据， 因此在这

19、次数据处理时， 基本上是以自记得数据为依据。因此在确定风压时，必 须考虑各台站观测当时的空气密度，当缺乏资料时，也可参考附录D 的规定采用。与雪荷载相同，规范将基本风压的重现期由以往的 30 年统.一改为 50 年，这样， 在标准上 将与国外大部分国家取得一致。 但经修改后， 各地的基本风压并不是全在原有的基础上提高 10 ，而是根据新的风速观测数据，进行统计分析后重新确定的。为了能适应不同的设计 条件，风荷载也可采用与基本风压不同的重现期，附录 D 给出相应的换算公式。资料表明，修订后的基本风压值与原规范的取值相比，总体上虽已提高了10 ，但对风荷载比较敏感的高层建筑和高耸结构， 以及自重较轻的钢木主体结构， 其基本风压值仍可由各 结构设计规范， 根据结构的自身特点，考虑适当提高其重现期；对于围护结构，其重要性与 主体结构相比要低些，可仍取 5