建筑结构可靠性设计统一标准 GB 50068-2018

1 总则

1.0.1 为在建筑结构设计中统一可靠性标准，保证结构可靠度水平基本一致，制定本标准。

1.0.2 本标准适用于建筑结构的可靠性设计。本标准不适用于地震区的建筑结构可靠性设计。

1.0.3 建筑结构可靠性设计除应符合本标准的规定外，尚应符合国家现行有关标准的规定。

2 术语和符号

2.1 术语

2.1.1 结构可靠性 structural reliability 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的能力。

2.1.2 结构可靠度 degree of reliability 结构在规定的时间内，在规定的条件下，完成预定功能的概率。

2.1.3 极限状态 limit state 结构或构件超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求的界限状态。

2.1.4 承载能力极限状态 ultimate limit state 对应于结构或结构构件达到最大承载能力或出现不适于继续承载的变形的状态。

2.1.5 正常使用极限状态 serviceability limit state 对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值的状态。

2.1.6 可靠指标 reliability index 度量结构可靠性的数值指标。

2.1.7 荷载效应 load effect 由荷载引起的结构或构件的内力、变形、裂缝等反应。

2.1.8 抗力 resistance 结构或构件承受荷载效应的能力。

2.1.9 失效概率 probability of failure 结构或构件不能完成预定功能的概率。

2.1.10 设计基准期 design reference period 计算结构可靠度时采用的时间参数，一般取50年。

2.1.11 持久状况 persistent situation 正常使用情况下的状况，持续时间较长。

2.1.12 短暂状况 transient situation 施工、检修等临时性状况，持续时间较短。

2.1.13 偶然状况 accidental situation 地震、爆炸、撞击等偶然事件发生时的状况。

2.1.14 结构重要性系数 importance coefficient of structure 根据结构安全等级确定的系数，用于调整结构效应设计值。

2.1.15 荷载代表值 representative value of load 荷载的标准值、组合值、准永久值、频遇值的统称。

2.1.16 荷载效应组合 load effect combination 结构设计时，将可能同时出现的各种荷载效应按一定规律进行组合。

2.1.17 材料性能标准值 characteristic value of material property 材料性能的基本代表值，为材料性能概率分布的0.05分位值。

2.1.18 几何参数标准值 nominal value of geometric parameter 几何参数的基本代表值，为设计图纸规定的名义值。

2.2 符号

• β——可靠指标
• p_f——失效概率
• γ₀——结构重要性系数
• γ_G——永久荷载分项系数
• γ_Q——可变荷载分项系数
• ψ_c——荷载组合值系数
• ψ_q——荷载准永久值系数
• ψ_f——荷载频遇值系数
• S——荷载效应
• R——结构抗力
• S_Gk——永久荷载效应标准值
• S_Qk——可变荷载效应标准值
• f_k——材料性能标准值
• f_d——材料性能设计值
• γ_m——材料性能分项系数
• γ_R——抗力分项系数
• T——设计基准期
• t——时间变量

3 基本规定

3.1 结构可靠度

3.1.1 结构可靠度应采用以概率理论为基础的极限状态设计方法确定。

3.1.2 结构可靠度应采用可靠指标β度量。结构构件的可靠指标β不应小于表3.1.2规定的数值。

安全等级	延性破坏	脆性破坏
一级	3.7	4.2
二级	3.2	3.7
三级	2.7	3.2

3.1.3 结构或构件的失效概率p_f与可靠指标β的关系为：

p_f=Φ(-β)

式中：Φ为标准正态分布函数。

3.1.4 结构的设计工作年限应按表3.1.4划分。

类别	设计工作年限（年）
临时性建筑	5
易于替换的结构构件	25
普通房屋和构筑物	50
重要房屋和构筑物	100
特别重要的建筑	100以上

3.1.5 结构可靠度设计应考虑下列极限状态：

• 承载能力极限状态
• 正常使用极限状态

3.1.6 结构可靠度设计应区分下列状况：

• 持久状况
• 短暂状况
• 偶然状况

3.2 安全等级

3.2.1 结构的安全等级应根据结构破坏后果的严重程度划分为一级、二级、三级。

3.2.2 破坏后果的严重程度应按下列规定划分：

• 一级：造成人员伤亡、重大财产损失或对社会有重大影响
• 二级：造成较大财产损失或对人身安全有较大影响
• 三级：造成一般财产损失或对人身安全有轻微影响

3.2.3 结构安全等级与结构重要性系数γ₀的对应关系为：

• 一级：γ₀=1.1
• 二级：γ₀=1.0
• 三级：γ₀=0.9

3.2.4 同一结构中的不同构件可采用不同的安全等级，但整个结构的安全等级应依据其中最低的安全等级确定。

3.2.5 结构的整体稳定性验算应采用不低于二级安全等级的要求。

3.3 极限状态设计

3.3.1 极限状态分为承载能力极限状态和正常使用极限状态。

3.3.2 结构设计应同时满足承载能力极限状态和正常使用极限状态的要求。

3.3.3 结构或构件出现下列状态之一时，应认为超过承载能力极限状态：

• 结构或构件丧失稳定
• 结构或构件达到最大承载能力
• 结构或构件产生不适于继续承载的变形
• 结构转变为机动体系
• 结构或构件发生疲劳破坏

3.3.4 结构或构件出现下列状态之一时，应认为超过正常使用极限状态：

• 影响正常使用或外观的变形
• 影响正常使用或耐久性能的局部损坏
• 影响正常使用的振动
• 影响正常使用的其他特定状态

3.3.5 正常使用极限状态的极限状态标志应根据不同的设计要求确定。

3.3.6 正常使用极限状态的设计条件应符合下列规定：

• 变形不应超过规定的限值
• 裂缝宽度不应超过规定的限值
• 振动不应超过规定的限值

3.4 可靠性管理

3.4.1 结构可靠性设计应贯穿于结构的设计、施工、使用和维护全过程。

3.4.2 结构设计应规定明确的设计使用寿命。

3.4.3 结构在设计使用寿命内应进行必要的维护和检测。

4 荷载和荷载效应

4.1 荷载分类

4.1.1 荷载按其随时间的变异性和出现的可能性分为永久荷载、可变荷载和偶然荷载。

4.1.2 永久荷载在设计基准期内其值不随时间变化，或其变化值与平均值相比可以忽略不计。

4.1.3 可变荷载在设计基准期内其值随时间变化，且其变化值与平均值相比不可以忽略不计。

4.1.4 偶然荷载在设计基准期内不一定出现，一旦出现，其值很大且持续时间很短。

4.1.5 永久荷载包括下列内容：

• 结构自重
• 土压力
• 预应力
• 长期荷载

4.1.6 可变荷载包括下列内容：

• 楼面活荷载
• 屋面活荷载
• 风荷载
• 雪荷载
• 吊车荷载
• 温度作用
• 施工荷载

4.1.7 偶然荷载包括下列内容：

• 地震作用
• 爆炸力
• 撞击力
• 火灾

4.2 荷载代表值

4.2.1 荷载的代表值包括标准值、组合值、准永久值和频遇值。

4.2.2 荷载标准值是荷载的基本代表值，为结构设计采用的最大荷载值。

4.2.3 当结构承受两个或两个以上可变荷载时，应采用组合值作为荷载的代表值。

4.2.4 可变荷载的组合值系数ψ_c和准永久值系数ψ_q应按现行国家标准《建筑结构荷载规范》GB 50009的规定采用。

4.2.5 荷载的标准值可按下列方法确定：

• 永久荷载：按结构构件的设计尺寸与材料单位体积自重计算确定
• 可变荷载：按设计基准期内最大荷载概率分布的0.05分位值确定

4.2.6 可变荷载的频遇值系数ψ_f应按下列规定采用：

• 楼面活荷载：ψ_f=0.5
• 风荷载：ψ_f=0.4
• 雪荷载：ψ_f=0.6

4.3 荷载效应组合

4.3.1 荷载效应组合应根据不同的极限状态和设计要求进行。

4.3.2 承载能力极限状态设计时，应按下列规定进行荷载组合：

基本组合（永久荷载效应控制）：

S=γ_GS_Gk+γ_Q1ψ_c1S_Q1k

基本组合（可变荷载效应控制）：

S=γ_GS_Gk+γ_Q1S_Q1k+γ_Qiψ_ciS_Qik

偶然组合：

S=S_Gk+S_QAd+ψ_f1S_Q1k+Σψ_qiS_Qik

4.3.3 荷载分项系数应按下列规定采用：

• 永久荷载：γ_G=1.2（当永久荷载效应对结构不利时）；γ_G=1.0（当永久荷载效应对结构有利时）
• 可变荷载：γ_Q=1.4

4.3.4 正常使用极限状态设计时，应按下列规定进行荷载组合：

标准组合：

S=S_Gk+S_Q1k+Σψ_ciS_Qik

准永久组合：

S=S_Gk+Σψ_qiS_Qik

4.3.5 荷载效应组合应考虑下列情况：

• 只有永久荷载作用时
• 永久荷载和可变荷载同时作用
• 永久荷载和可变荷载及偶然荷载同时作用

4.3.6 当永久荷载效应对结构有利时，永久荷载分项系数可取1.0。

5 结构抗力

5.1 材料性能

5.1.1 材料性能的标准值应采用概率分布的0.05分位值。

5.1.2 材料性能的分项系数应根据可靠度分析确定。

5.1.3 混凝土的强度标准值应按本标准附录A的规定采用。

5.1.4 钢材的强度标准值应按本标准附录B的规定采用。

5.1.5 砌体的强度标准值应按本标准附录C的规定采用。

5.1.6 木材的强度标准值应按本标准附录D的规定采用。

5.1.7 材料性能的变异系数应通过统计分析确定。

5.1.8 材料性能的设计值应按下式计算：

f_d=f_k/γ_m

5.2 几何参数

5.2.1 几何参数的标准值应采用设计图纸规定的名义值。

5.2.2 几何参数的变异性应在抗力计算中加以考虑。

5.2.3 几何参数的影响系数应按下列规定采用：

• 截面面积：A_k
• 截面惯性矩：I_k
• 截面抵抗矩：W_k

5.2.4 构件尺寸的偏差应控制在规定的限值内。

5.3 抗力分项系数

5.3.1 混凝土的抗力分项系数应按下列规定采用：

• 受压：γ_c=1.4
• 受拉：γ_c=1.4

5.3.2 钢材的抗力分项系数应按下列规定采用：

• 抗拉、抗压：γ_s=1.1
• 抗剪：γ_s=1.1

5.3.3 砌体的抗力分项系数应按下列规定采用：

• 受压：γ_m=1.6
• 受拉、受剪：γ_m=1.6

5.3.4 木材的抗力分项系数应按下列规定采用：

• 顺纹抗压、抗拉：γ_t=1.45
• 顺纹抗剪：γ_t=1.45

5.3.5 抗力分项系数也可根据可靠度分析进行校准确定。

6 极限状态设计表达式

6.1 承载能力极限状态

6.1.1 承载能力极限状态设计应采用下列表达式：

γ₀S≤R

6.1.2 结构构件的承载力设计值R应按下式计算：

R=R(α_k,f_k,a_k,...)/γ_R

6.1.3 荷载效应设计值S应按下列规定计算：

S=γ_GS_Gk+γ_Q1S_Q1k+Σγ_Qiψ_ciS_Qik

6.1.4 当持续状况的持久设计状况进行承载能力极限状态设计时，应按下列规定采用荷载基本组合：

γ₀(γ_GS_Gk+γ_Q1S_Q1k+Σγ_Qiψ_ciS_Qik)≤R

6.1.5 当短暂状况进行承载能力极限状态设计时，应按下列规定采用荷载基本组合：

γ₀(γ_GS_Gk+γ_Q1S_Q1k+Σγ_Qiψ_ciS_Qik)≤R

6.1.6 当偶然状况进行承载能力极限状态设计时，应按下列规定采用荷载偶然组合：

S_Gk+S_QAd+ψ_f1S_Q1k+Σψ_qiS_Qik≤R/γ_RA

6.1.7 偶然事件发生时，结构应保持整体稳定性。

6.2 正常使用极限状态

6.2.1 正常使用极限状态设计应采用下列表达式：

S≤C

6.2.2 结构或构件的变形、裂缝等应不超过规定的限值。

6.2.3 正常使用极限状态的荷载效应组合应根据构件的变形、裂缝等控制条件选择标准组合或准永久组合。

6.2.4 当采用标准组合时，荷载效应组合值S应按下式计算：

S=S_Gk+S_Q1k+Σψ_ciS_Qik

6.2.5 当采用准永久组合时，荷载效应组合值S应按下式计算：

S=S_Gk+Σψ_qiS_Qik

6.2.6 结构或构件的正常使用极限状态限值应符合表6.2.6的规定。

变形类型	限值
吊车梁的挠度	l/500
屋盖、楼盖梁的挠度	l/250
墙体的层间位移	h/400
结构的顶点位移	H/500

注：l为计算跨度；h为层高；H为结构总高度。

7 结构分析和设计

7.1 结构分析

7.1.1 结构分析应确定结构上的作用效应。

7.1.2 结构分析可采用弹性分析、弹塑性分析或塑性分析。

7.1.3 结构分析模型应能正确反映结构的实际工作性能。

7.1.4 结构分析应考虑下列因素：

• 结构的非线性性能
• 几何非线性性能
• 材料的时变性能

7.1.5 结构分析应符合下列规定：

• 结构计算简图应与实际结构相符
• 结构分析应考虑构件之间的连接
• 结构分析应考虑结构的整体性

7.1.6 结构分析方法的选用应符合下列规定：

• 弹性分析方法适用于正常使用极限状态验算
• 弹塑性分析方法适用于承载能力极限状态验算
• 塑性分析方法适用于特定结构的极限分析

7.2 设计方法

7.2.1 钢筋混凝土结构、钢结构、砌体结构和木结构的设计应分别符合国家现行有关标准的规定。

7.2.2 结构设计应考虑结构的空间作用和整体稳定性。

7.2.3 结构设计应考虑施工阶段和使用阶段的不同受力状态。

7.2.4 结构设计应考虑温度作用、收缩徐变等间接作用的影响。

7.2.5 结构设计应采取有效措施保证结构的耐久性。

7.3 整体稳定性

7.3.1 结构应进行整体稳定性验算。

7.3.2 结构的整体稳定性应符合下列规定：

• 结构的侧向位移不应超过规定的限值
• 结构的整体倾覆不应发生
• 结构的整体失稳不应发生

7.3.3 高层建筑结构应进行整体稳定和抗倾覆验算。

7.4 抗震设计规定

7.4.1 抗震设防区的建筑结构应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定进行抗震设计。

7.4.2 抗震设防的建筑结构应根据抗震设防类别、烈度和场地条件采用不同的抗震措施。

7.4.3 抗震设计的建筑结构应进行多遇地震作用下的承载力验算和罕遇地震作用下的变形验算。

8 质量控制

8.1 材料质量

8.1.1 结构材料的质量应符合国家现行有关标准的规定。

8.1.2 材料进场时应进行质量验收。

8.1.3 材料在储存和运输过程中应采取保护措施。

8.1.4 结构材料的检验应符合下列规定：

• 钢材应检验屈服强度、抗拉强度、伸长率等
• 混凝土应检验抗压强度
• 砂浆应检验抗压强度
• 木材应检验强度等级

8.2 施工质量

8.2.1 结构的施工质量应符合国家现行有关标准的规定。

8.2.2 施工过程中应进行质量检查和验收。

8.2.3 隐蔽工程应在覆盖前进行验收。

8.2.4 施工质量控制等级应按国家现行有关标准划分为不同等级。

8.2.5 结构拆模时应达到规定的强度要求。

8.3 维护质量

8.3.1 结构在使用期间应进行正常维护。

8.3.2 结构在出现损伤时应及时进行检测和加固。

8.3.3 结构在设计使用寿命内应定期进行检测和维护。

8.3.4 结构超过设计使用寿命后应进行安全评估。

9 附录

附录A 混凝土的强度标准值

A.0.1 混凝土的强度标准值应按表A.0.1采用。

强度等级	C15	C20	C25	C30	C35	C40	C45	C50	C55	C60
fck(N/mm²)	10.0	13.4	16.7	20.1	23.4	26.8	29.6	32.4	35.5	38.5
ftk(N/mm²)	1.27	1.54	1.78	2.01	2.20	2.39	2.51	2.64	2.74	2.85

A.0.2 混凝土的强度等级应按立方体抗压强度标准值确定。

A.0.3 混凝土的强度标准值f_ck为立方体抗压强度标准值的0.76倍。

附录B 钢材的强度标准值

B.0.1 钢材的强度标准值应按表B.0.1采用。

钢材牌号	厚度(mm)	fy(N/mm²)	fu(N/mm²)
Q235	≤16	235	375
Q235	>16~40	225	375
Q235	>40~60	215	375
Q345	≤16	345	470
Q345	>16~35	325	470
Q345	>35~50	315	470
Q390	≤16	390	490
Q390	>16~35	370	490
Q420	≤16	420	520
Q420	>16~35	400	520

B.0.2 钢材的屈服强度标准值f_y应取屈服强度的下限值。

B.0.3 钢材的抗拉强度标准值f_u应取抗拉强度的下限值。

附录C 砌体的强度标准值

C.0.1 砌体的强度标准值应按下列公式计算：

f_k=f_m-1.645σ_f

式中：f_m为砌体的强度平均值；σ_f为砌体强度的标准差。

C.0.2 砌体强度的变异系数可取0.17。

附录D 木材的强度标准值

D.0.1 木材的强度标准值应按表D.0.1采用。

强度等级	抗弯fm(N/mm²)	顺压fc(N/mm²)	顺拉ft(N/mm²)
TC17	17	16	10
TC15	15	13	9
TC13	13	12	8
TC11	11	10	7

D.0.2 木材的强度设计值应根据强度标准值除以抗力分项系数确定。

附录E 本标准用词说明

E.0.1 为了便于执行本标准条文时区别对待，对要求严格程度不同的用词说明如下：

• 表示很严格，非这样做不可的用词：正面词采用"必须"；反面词采用"严禁"；
• 表示严格，在正常情况下均应这样做的用词：正面词采用"应"；反面词采用"不应"或"不得"；
• 表示允许稍有选择，在条件许可时首先应这样做的用词：正面词采用"宜"；反面词采用"不宜"；
• 表示有选择，在一定条件下可以这样做的用词：采用"可"。

附录F 引用标准名录

《建筑结构荷载规范》GB 50009 《建筑抗震设计规范》GB 50011 《混凝土结构设计规范》GB 50010 《钢结构设计标准》GB 50017 《砌体结构设计规范》GB 50003 《木结构设计标准》GB 50005 《钢筋混凝土用钢 第2部分：热轧带肋钢筋》GB 1499.2 《建筑地基基础设计规范》GB 50007