12 中海洋大学学报 2016年 数y。,与穷举法求解对比，省去穷举法的叠加爆推计算 表2结构构件承载能力极限状态设计时采用的 时间，使实用设计表达式中相应系数能同时体现建筑 可靠指标与相应的失效概率运算值 物安全等级与设计使用年限，并根据计算结果分析 Table 2 Reliability index and probability of failure 结构重要性系数%取值对应的包络范围。 of ultimate limit states 安全等级Safety grade 1新的目标可靠指标3 破坏类型 新版。建笛结构荷截却节》对中国的结均构件安全 Secondary 度 了调整，楼面可变荷载标准值由15kN/m提 structure strueture 了20kN/m2,风荷载也由原米的30a 一遇修订为 RP. B P 50a一调。因此除了永久荷裁、构件抗力的标准箱和 与之对应的参数无需调整外，可变荷载的统计参数需 按其新理转计模利（极值】利）作相应的调整见表 因可变荷载标准值的增大，荷载效应比值也相应地站 B脆性酸坏 amage 4.6 41203.65☒ 大了Q33(楼面)和Q1(风) 表】各随机变量设计基准期统计参数 Table 1 Statisties of variable actions of design refer e period 2 运用Matlab中fminsearch函数求解实用设 计表达式相应系数 variable action tandard value coefficient 针对众名文献资料中推荐确定分项系数的步骤 以《工程结构可靠性设计原理》，《土木工程结构可靠度 of 0.524 0.288 理论》为代表，均是在已假定结构重要性系数为已为 office floo 确定数的前提下，由14种具有代表性构件、分别在3种 简单荷载组合和常用的荷载作用效应比。作用下，利用 V住老楼面活 residential floor 0.64 0.233 最小一乘法以相对总误差】最小为准测优化确定，即 确定的荷载分项系数。，Y和抗力分项系数Y使下 风荷规（按风向 式最小 wimd n the i 0.913 0.193 1=(8.-3r12 (1) a) 式中居为按分项系数方法计算的可靠指标 《球结构设计统一标准》中50.2规定，对于 目前求结构目标可靠指标 安全等级为 三级结构构件，结构重要性系数 分别对应取11、10和Q9。这一假设前提无法与《民 箱)等，用新调整的统计参数，分别用验算点法和 用建筑通则》中第321条按设计使用年限将建筑物 Monte carlo中重要抽样法，云用Matlab锦程对且有 重要性分四类以及《建筑结构可常性设计统一标准》中 代表性的14种构件，对应不同的昔载效应比。以及3 7Q3条关于设计使用年限的规定对应，即假设同是安 种不同的简单荷载组合进行目标可靠指标B的计算 全等级为二级 ,因设计使用年限的 同，结构重要性 根据计算结果对比分析，Monte Carlo自身3次结果对 数%也应有相应的调整，不应恒定为10。结构重 比相对误差达到小数点后4位，且JCSs法和Monte 性系数应由结构构件的安全等级与结构设计使用年限 al。法计算结里相计湿差小干0001，即认为M0mt 共同确定，在求解之前应是未知量。 C。法已达到稳定日JCSS法具有很高的精度两种 在未知结构重要性系数%的情况下，基于可靠度 方法计算出这14种构件属延性破坏者平均值为 分析理论，可编写程序利用穷举法不断优化搜索取 根据对现行结构设计规范安全度校核分析结果，参考 空间求解，也可运用Matlab中fminsearch函数代替 了《浅议建筑结构设计可靠度的有关间题》四等文献资 举法求解相应系数，即可求取因变量相对总误差1取最 料，同时综合考虑安全与经济等因素，以及规范的继承 小值时对应的自变量，y。和。。前者耗费时间较 性，建议对一般工业与民用建筑的各种构件（安全等级 多，但可根据实际需要人为规定变化级差：后者求解速 为二级)，属延性破坏的目标可靠指标取为36，属脆性 度快，耗费时间少且最精确，但不可人为规定变量变 破坏的目标可靠指标取为41（见表2）。 级左。 1994-2018 China Academic Joumal Electronic Publishing House.All rights reserved.http:/www.enki.ne中 国 海 洋 大 学 学 报 ２０１６ 年 数γ０，与穷举法求解对比，省去穷举法的叠加爆炸计算 时间，使实用设计表达式中相应系数能同时体现建筑 物安全等级与 设 计 使 用 年 限，并 根 据 计 算 结 果 分 析 了 结构重要性系数γ０ 取值对应的包络范围。 １ 新的目标可靠指标β 新版《建筑结构荷载规范》对中国的结构构件安全 度做了调整，楼面可 变 荷 载 标 准 值 由１．５ｋＮ／ｍ２ 提 高 到了２．０ｋＮ／ｍ２，风荷 载 也 由 原 来 的３０ａ一 遇 修 订 为 ５０ａ一遇。因 此 除 了 永 久 荷 载、构 件 抗 力 的 标 准 值 和 与之对应的参 数 无 需 调 整 外，可 变 荷 载 的 统 计 参 数 需 按其数理统计模型（极值Ｉ型）作相应的调整（见表１）。 因可变荷载标准值的增大，荷载效应比值ρ也相应地增 大了０．３３（楼面）和０．１（风）。 表１ 各随机变量设计基准期统计参数 Ｔａｂｌｅ１ Ｓｔａｔｉｓｔｉｃｓｏｆｖａｒｉａｂｌｅａｃｔｉｏｎｓｏｆｄｅｓｉｇｎｒｅｆｅｒｅｎｃｅｐｅｒｉｏｄ 可变荷载分类 Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎｏｆ ｖａｒｉａｂｌｅａｃｔｉｏｎ 平均值／标准值 Ａｖｅｒａｇｅｖａｌｕｅ／ ｓｔａｎｄａｒｄｖａｌｕｅ 变异系数 Ｖａｒｉａｔｉｏｎ ｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ 办公楼面活载 Ｖａｒｉａｂｌｅａｃｔｉｏｎｏｆ ｏｆｆｉｃｅｆｌｏｏｒ ０．５２４ ０．２８８ 住宅楼面活载 Ｖａｒｉａｂｌｅａｃｔｉｏｎｏｆ ｒｅｓｉｄｅｎｔｉａｌｆｌｏｏｒ ０．６４４ ０．２３３ 风荷载（按风向） Ｖａｒｉａｂｌｅａｃｔｉｏｎｏｆ ｗｉｎｄ（ｉｎｔｈｅｄｉｒｅｃｔｉｏｎ） ０．９１３ ０．１９３ 目前求结构目标可靠指标β的方法主要有验算点 法（ＪＣＳＳ 法）、ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ 法［１０］、Ｍａｔｌａｂ 优 化 工 具 箱［１１］等，用新调整的统计参数，分别用验算点法和 ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ中 重 要 抽 样 法，运 用 Ｍａｔｌａｂ编 程 对 具 有 代表性的１４种构件，对应 不 同 的 荷 载 效 应 比ρ以 及３ 种不同的简单 荷 载 组 合 进 行 目 标 可 靠 指 标 β的 计 算。 根据计算结果对比分析，ＭｏｎｔｅＣａｒｌｏ自身３次结果对 比相对误 差 达 到 小 数 点 后 ４ 位，且 ＪＣＳＳ 法 和 Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ法计算结果相对误差小于０．００１，即认为 Ｍｏｎｔｅ Ｃａｒｌｏ法已达到稳定且ＪＣＳＳ法具有很高的精度。两种 方法计算出这１４种构件属延性破坏者平均值为３．６５。 根据对现行结 构 设 计 规 范 安 全 度 校 核 分 析 结 果，参 考 了《浅议建筑结构设计可靠度的有关问题》［１２］等文献资 料，同时综合考虑安全与经济等因素，以及规范的继承 性，建议对一般工业与民用建筑的各种构件（安全等级 为二级），属延性破坏的目标可靠指标取为３．６，属脆性 破坏的目标可靠指标取为４．１（见表２）。 表２ 结构构件承载能力极限状态设计时采用的 可靠指标与相应的失效概率运算值 Ｔａｂｌｅ２ Ｒｅｌｉａｂｉｌｉｔｙｉｎｄｅｘａｎｄｐｒｏｂａｂｉｌｉｔｙｏｆｆａｉｌｕｒｅ ｏｆｕｌｔｉｍａｔｅｌｉｍｉｔｓｔａｔｅｓ 破坏类型 Ｃｌａｓｓｉｆｉｃａｔｉｏｎ ｏｆｄａｍａｇｅ 安全等级Ｓａｆｅｔｙｇｒａｄｅ 一级 Ｐｒｉｍａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 二级 Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ 三级 Ｔｅｒｔｉａｒｙ ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ β Ｐｆ β Ｐｆ β Ｐｆ 延性破坏 Ｄｕｃｔｉｌｉｔｙ ｄａｍａｇｅ ４．１ ２．１× １０－５ ３．６ １．６× １０－４ ３．１ ９．７× １０－４ 脆性破坏 Ｂｒｉｔｔｌｅｄａｍａｇｅ ４．６ ２．１× １０－６ ４．１ ２．１× １０－５ ３．６ １．６× １０－４ ２ 运用 Ｍａｔｌａｂ中ｆｍｉｎｓｅａｒｃｈ函数求解实用设 计表达式相应系数 针对众多文献资料中推荐确定分项系数的步骤， 以《工程结构可靠性设计原理》、《土木工程结构可靠度 理论》为代表，均是在已假定结构重要性系数γ０ 为已知 确定数的前提下，由１４种具有代表性构件、分别在３种 简单荷载组合和常用的荷载作用效应比ρ作用下，利用 最小二乘法以 相 对 总 误 差Ｉ 最 小 为 准 则 优 化 确 定，即 确定的荷载分 项 系 数γＧ、γＱ 和抗力分项系数γＲ 使 下 式最小： Ｉ＝ （ ） βｉｊ －βＴ ２ 。 （１） 式中βｉｊ 为按分项系数方法计算的可靠指标。 《建筑结构 设 计 统 一 标 准》中５．０．２条 规 定，对 于 安全等级为一、二、三级结构构件，结构重要性系数γ０ 分别对应取１．１、１．０和０．９。这一假设前提无法与《民 用建筑通则》中 第３．２．１条 按 设 计 使 用 年 限 将 建 筑 物 重要性分四类以及《建筑结构可靠性设计统一标准》中 ７．０．３条关于设计使用年限的规定对应，即假设同是安 全等级为二级，因设计使用年限的不同，结构重要性系 数γ０ 也应有 相 应 的 调 整，不 应 恒 定 为１．０。结 构 重 要 性系数应由结构构件的安全等级与结构设计使用年限 共同确定，在求解之前应是未知量。 在未知结构重要性系数γ０ 的情况下，基于可靠度 分析理论，可编 写 程 序 利 用 穷 举 法 不 断 优 化 搜 索 取 值 空间求解，也可运用 Ｍａｔｌａｂ中ｆｍｉｎｓｅａｒｃｈ函数代替穷 举法求解相应系数，即可求取因变量相对总误差Ｉ取最 小值时对应 的 自 变 量γＧ、γＱ 和γ０。前者耗费时间较 多，但可根据实际需要人为规定变化级差；后者求解速 度快，耗费时间少且最精确，但不可人为规定变量变化 级差。 ２２１