蔣利學(xué) 王卓琳

（上海市建筑科學(xué)研究院有限公司上海市工程結(jié)構(gòu)安全重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，上海200032）

0 引 言

既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定應(yīng)貫徹“最小結(jié)構(gòu)處理”原則，并以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)［1-3］，這是既有結(jié)構(gòu)可靠性評(píng)定的兩個(gè)重要原則。按照這兩個(gè)原則，當(dāng)現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的可靠度超過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定的目標(biāo)可靠度時(shí)，則在可靠性評(píng)定時(shí)可加以合理利用。從這個(gè)角度講，各類設(shè)計(jì)規(guī)范中結(jié)構(gòu)構(gòu)件的實(shí)際可靠度水準(zhǔn)宜基本一致（若實(shí)際可靠指標(biāo)超過統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)［3-4］規(guī)定的目標(biāo)可靠指標(biāo)，則其富余的部分也宜相當(dāng)），只有這樣，以現(xiàn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范為依據(jù)制定的各類既有結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度分級(jí)標(biāo)準(zhǔn)才會(huì)有基本一致的風(fēng)險(xiǎn)水平。也就是說，若現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中各類構(gòu)件實(shí)際可靠度的差異過大，則不利于建立既有結(jié)構(gòu)評(píng)定的目標(biāo)可靠度標(biāo)準(zhǔn)。比如：我國結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定安全等級(jí)為二級(jí)的延性構(gòu)件的目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.2，而根據(jù)現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范，若其中一類構(gòu)件的實(shí)際可靠度β0=4.2，而另一類構(gòu)件的β0=3.0。這種情況下，對(duì)第一類構(gòu)件，即使抗力-荷載效應(yīng)比R∕γ0S=0.8，其可靠性仍滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的要求，而對(duì)第二類構(gòu)件，即使R∕（γ0S）=1.0，其可靠性卻不能滿足統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)的要求?？煽啃栽u(píng)定標(biāo)準(zhǔn)若采用0.95、0.9等統(tǒng)一的R∕（γ0S）折減系數(shù)來降低目標(biāo)可靠指標(biāo)，這對(duì)第一類構(gòu)件過于保守，對(duì)第二類構(gòu)件又過于冒險(xiǎn)。我國現(xiàn)行各類結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的構(gòu)件實(shí)際可靠度水平如何？雖然已有不少學(xué)者對(duì)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件分別進(jìn)行過可靠度校核分析［5-9］，但由于各類文獻(xiàn)對(duì)一些參數(shù)取值不一致，所得結(jié)果的可比性不強(qiáng)。另一方面，因我國《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068—2018）［4］經(jīng)修訂后剛頒布執(zhí)行，其中一個(gè)重要修訂內(nèi)容是將永久荷載和可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)分別調(diào)整為1.3和1.5，由此帶來的構(gòu)件可靠指標(biāo)變化也是業(yè)界普遍關(guān)心的問題，有必要進(jìn)行對(duì)比分析。

本文首先根據(jù)作者提出的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度校核的非迭代方法［10］推導(dǎo)了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)值點(diǎn)是否為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的公式，并建立了可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)的判斷準(zhǔn)則。在此基礎(chǔ)上，采用非迭代方法對(duì)我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中的15類典型構(gòu)件的實(shí)際可靠度進(jìn)行校核，并對(duì)比分析 GB 50068—2018［4］對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整帶來的構(gòu)件可靠指標(biāo)變化。

1 理想設(shè)計(jì)值點(diǎn)和可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)

1.1 理想設(shè)計(jì)值點(diǎn)的檢驗(yàn)方法

文獻(xiàn)［10］建立了結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度校核的非迭代方法，并推導(dǎo)得到，在設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)P*，下式成立：

式中：β為構(gòu)件的可靠指標(biāo)；β*S和β*

R分別為總荷載效應(yīng)和抗力在設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的分項(xiàng)可靠指標(biāo)。

在βS-O'-βR坐標(biāo)系下，式（1）可用圖1來表達(dá)。若設(shè)計(jì)值點(diǎn)正好是設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)，則稱之為理想設(shè)計(jì)值點(diǎn)。實(shí)際的設(shè)計(jì)值點(diǎn)可能接近但并不是設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)。在設(shè)計(jì)值點(diǎn)D，有

式中：βSd和βRd分別為總荷載效應(yīng)和抗力在設(shè)計(jì)值點(diǎn)的分項(xiàng)可靠指標(biāo)；β'為在設(shè)計(jì)值點(diǎn)D按式（2）計(jì)算的可靠指標(biāo)。若設(shè)計(jì)值點(diǎn)D與設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)P*重疊，則用式（1）計(jì)算的β和用式（2）計(jì)算的β'應(yīng)相等，以此可用來檢驗(yàn)設(shè)計(jì)值點(diǎn)是否為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)（理想設(shè)計(jì)值點(diǎn)）。

假設(shè)設(shè)計(jì)值點(diǎn)D對(duì)應(yīng)的方向余弦角記為θ'S，則根據(jù)文獻(xiàn)［10］和圖1，有

圖1 設(shè)計(jì)值點(diǎn)與設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的比較Fig.1 Comparison between the design value point and the ideal one

式中：θS為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)P*對(duì)應(yīng)的方向余弦角；σR和σS分別為抗力和總荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)差。

如設(shè)計(jì)值點(diǎn)D與設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)P*重疊，則有

式（5）也是檢驗(yàn)設(shè)計(jì)值點(diǎn)是否為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的依據(jù)。

可靠度校核時(shí)，總荷載效應(yīng)S一般采用永久荷載效應(yīng)G與某項(xiàng)可變荷載效應(yīng)Q的組合，即

設(shè) Gk、Qk、Sk分別為永久荷載效應(yīng)、可變荷載效應(yīng)和總荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)值，Gd、Qd、Sd分別為其設(shè)計(jì)值，符號(hào)μ、σ、χ、δ分別代表隨機(jī)變量的平均值、標(biāo)準(zhǔn)差、均值系數(shù)和變異系數(shù)。令ρ=Qk∕Gk，則根據(jù)式（6）有：

根據(jù)隨機(jī)變量統(tǒng)計(jì)參數(shù)的基本定義以及上述各式，可得到：

在總荷載效應(yīng)的設(shè)計(jì)值點(diǎn)，定義其分項(xiàng)可靠指標(biāo)為

將式（7）、式（8）、式（10）代入式（14）可得：

根據(jù)式（14）等號(hào)右側(cè)各參數(shù)的基本定義，可得βSd的另一種計(jì)算方法：

根據(jù)隨機(jī)變量的基本定義，有

根據(jù)文獻(xiàn)［10］，有

兩個(gè)隨機(jī)變量下的極限狀態(tài)方程表達(dá)為

則由式（17）、式（18）、（式20）可得

將式（16）、式（19）、式（21）代入式（5），得

1.2 可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)的判斷準(zhǔn)則

由上述分析可知，式（1）、式（5）、式（22）均可作為檢驗(yàn)設(shè)計(jì)值點(diǎn)是否為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的依據(jù)，其中，式（1）是由設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的定義得到的基本判斷式，式（5）和式（22）是根據(jù)具體參數(shù)得到的判斷式。從上述分析可知，β/β'的值不會(huì)超過1.0；β/β'越接近1.0，則設(shè)計(jì)值點(diǎn)越接近設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)；當(dāng)β/β'=1.0時(shí)，設(shè)計(jì)值點(diǎn)就是設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)（理想設(shè)計(jì)值點(diǎn)）。

從圖1所示幾何關(guān)系可知，當(dāng)設(shè)計(jì)值點(diǎn)與設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)不重疊時(shí)，它們的方向余弦θS有一個(gè)差值ΔθS，即圖1中設(shè)計(jì)值點(diǎn)和設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)與原點(diǎn)連線的夾角。ΔθS可用式（23）計(jì)算。

ΔθS越接近0，則設(shè)計(jì)值點(diǎn)越接近設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)。當(dāng) β/β'=1.0 時(shí)，ΔθS=0；當(dāng) β/β'=0.71 時(shí)，ΔθS=45°；當(dāng) β/β'=0.80、0.85、0.90、0.95 時(shí)，ΔθS分別為37°、32°、26°、18°。由于不同種類構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)差異很大，而從工程應(yīng)用的角度，不同種類結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)規(guī)范采用相同的荷載標(biāo)準(zhǔn)值和荷載分項(xiàng)系數(shù)。即最終統(tǒng)一的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值是從各類構(gòu)件的分項(xiàng)系數(shù)中綜合優(yōu)選出來的，它對(duì)某類構(gòu)件可能并不是最優(yōu)的。綜合考慮各方面因素，建議以 β/β'≥0.85（即 ΔθS≤32°）作為可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)的判斷準(zhǔn)則。

2 各類荷載與抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)

2.1 荷載統(tǒng)計(jì)參數(shù)

按照常用習(xí)慣，采用“恒荷載G+辦公樓活荷載Q1”“恒荷載G+住宅活荷載Q2”“恒荷載G+風(fēng)荷載W”三種組合對(duì)我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中各類構(gòu)件的實(shí)際可靠度進(jìn)行校核。G、Q1、Q2、W四種荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)見表1。在我國現(xiàn)行《建筑結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068—2018）［4］修訂前，即執(zhí)行《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》（GB 50068—2001）［11］時(shí)，當(dāng)ρ＜0.357時(shí)采用1.35G+1.0Q組合，當(dāng)ρ≥0.357時(shí)采用1.2G+1.4Q組合［6］；而根據(jù)修訂后的GB 50068—2018［4］，統(tǒng)一采用1.3G+1.5Q組合。

由表1可見，按GB 50068—2001的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，各類荷載設(shè)計(jì)值的保證率及其對(duì)應(yīng)的分項(xiàng)可靠指標(biāo)差異很大：當(dāng)采用1.2G+1.4Q組合時(shí)，恒荷載和風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值的保證率明顯低于樓面活荷載；當(dāng)采用1.35G+1.0Q組合時(shí)，恒荷載設(shè)計(jì)值的保證率又明顯高于各類活荷載。按GB 50068—2018的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，恒荷載與兩類樓面活荷載設(shè)計(jì)值的保證率及其對(duì)應(yīng)的分項(xiàng)可靠指標(biāo)很接近，但風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值的保證率及其對(duì)應(yīng)的分項(xiàng)可靠指標(biāo)仍明顯低于其他三類荷載。

表1 我國設(shè)計(jì)規(guī)范中各類荷載的統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 1 Statistical parameters of each type of load in current design codes of China

圖2 ρ對(duì)βs的影響規(guī)律Fig.2 Effect of ρ to βs

圖2 給出可變荷載與永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值之比ρ不同時(shí)總荷載效應(yīng)分項(xiàng)可靠指標(biāo)βs的變化規(guī)律?？梢?，按GB 50068—2001的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，G+Q組合下的βs明顯大于G+W組合，其中G+Q1組合下的βs略大于G+Q2組合，ρ＜0.357時(shí)的βs明顯大于ρ≥0.357時(shí)。ρ＜0.357時(shí)若仍采用1.2G+1.4Q組合（相當(dāng)于89系列規(guī)范），則ρ=0.25時(shí)的βs略大于ρ≥0.357時(shí)，而ρ=0.1時(shí)的βs有明顯減小。ρ＜0.357時(shí)若采用1.35G+1.0Q組合，則所有ρ值下βs的平均值為3.517，變異系數(shù)為0.189；ρ＜0.357時(shí)若采用1.2G+1.4Q組合（相當(dāng)于89系列規(guī)范），則所有ρ值下的βs的平均值為3.213，變異系數(shù)為0.156?？梢?，永久荷載效應(yīng)控制時(shí)采用1.35G+1.0Q組合后，βs的離散性明顯增大。

按 GB 50068—2018［4］的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，G+Q組合下的βs仍明顯大于G+W組合，ρ＜0.357時(shí)的βs大于ρ≥0.357時(shí)；所有ρ值下βs的平均值為3.914，變異系數(shù)為0.156?？梢姡奢d分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整后，總荷載效應(yīng)的分項(xiàng)可靠指標(biāo)平均值提高了0.4左右，而變異系數(shù)有一定程度降低，在總體上提高βs的同時(shí)，適當(dāng)改善了各種荷載組合下βs的離散性過大的問題。

2.2 抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)

結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力是一個(gè)對(duì)數(shù)正態(tài)分布的隨機(jī)變量，影響結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的主要因素是材料性能、幾何參數(shù)和計(jì)算模式的不定性三個(gè)方面，抗力R的統(tǒng)計(jì)參數(shù)按下式合成：

式中：χm、χa、χp、χR分別為材料性能、幾何參數(shù)、計(jì)算模式不定性和結(jié)構(gòu)抗力隨機(jī)變量的均值系數(shù)；δm、δa、δp、δR分別為這些隨機(jī)變量的變異系數(shù)。

下面根據(jù)文獻(xiàn)中的相關(guān)數(shù)據(jù)，對(duì)各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的統(tǒng)計(jì)參數(shù)進(jìn)行介紹和分析。

鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件由鋼筋和混凝土兩種材料組成，其抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)不僅受到上述三方面的影響，還與構(gòu)件截面尺寸、配筋率、鋼筋和混凝土的材料強(qiáng)度比值等因素有關(guān)，因此影響因素眾多。文獻(xiàn)［12］給出混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件材料性能、幾何參數(shù)及計(jì)算模式不定性的統(tǒng)計(jì)參數(shù)，并以一種典型構(gòu)件的設(shè)計(jì)參數(shù)為條件，根據(jù)抗力計(jì)算公式和統(tǒng)計(jì)數(shù)學(xué)中的誤差傳遞公式計(jì)算得到各類構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)。由于這些參數(shù)是根據(jù)《鋼筋混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》（TJ 10-74）的相關(guān)材料性能和抗力計(jì)算公式給出的，本文根據(jù)現(xiàn)行《混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》［13］（GB 50010—2010）的材料性能和抗力計(jì)算公式對(duì)其進(jìn)行了適當(dāng)調(diào)整。

文獻(xiàn)［6］給出我國現(xiàn)行砌體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中典型砌體構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)。應(yīng)該指出，該文中的材料性能均值系數(shù)均取為1.0，即不考慮材料強(qiáng)度平均值超過標(biāo)準(zhǔn)值部分的影響。本文對(duì)其材料性能的均值系數(shù)統(tǒng)一定義為材料強(qiáng)度平均值與標(biāo)準(zhǔn)值之比，即取為1∕（1-1.645δm），δm為材料強(qiáng)度變異系數(shù)。

文獻(xiàn)［14］給出了我國鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中典型構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)。該文中的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)是根據(jù)74規(guī)范給出的；現(xiàn)行鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范［15］的抗力分項(xiàng)系數(shù)略作調(diào)整，但總體變化不大，因此本文直接采用文獻(xiàn)［14］的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)。

文獻(xiàn)［8］給出了我國《木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》中典型構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)。值得注意的是，木結(jié)構(gòu)構(gòu)件的一個(gè)重要特點(diǎn)是，實(shí)際結(jié)構(gòu)中木構(gòu)件的缺陷或其他影響因素較多，包括天然缺陷、干燥缺陷、長期荷載尺寸影響等。木結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范考慮這些因素對(duì)抗力變異系數(shù)的影響，而不考慮這些因素對(duì)抗力均值系數(shù)的影響，作為實(shí)際木結(jié)構(gòu)構(gòu)件安全度的額外儲(chǔ)備。

綜合上述分析，本文采用的各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)列于表2。

表2 各類結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗力統(tǒng)計(jì)參數(shù)Table 2 Statistical parameters of resistance of various structural members

3 我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中各類構(gòu)件實(shí)際可靠度的校核與分析

采用作者提出的非迭代方法［10］對(duì)表2所列15種構(gòu)件的實(shí)際可靠度進(jìn)行校核。由于每種構(gòu)件對(duì)應(yīng)于多種可變荷載與永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值之比ρ，共有58種工況。表3和表4分別列出目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.2和［β］=3.7兩類構(gòu)件的實(shí)際可靠指標(biāo)校核結(jié)果?？梢钥闯觯?/p>

（1）同種構(gòu)件的同種荷載組合中，隨著ρ的變化，可靠指標(biāo)有一定變化：對(duì)各種組合下的砌體或木構(gòu)件，基本呈現(xiàn)可靠指標(biāo)隨ρ值增大而增大的規(guī)律；對(duì)G+W組合下的混凝土或鋼構(gòu)件，可靠指標(biāo)最大值發(fā)生在ρ=0.1～0.5時(shí)；對(duì)G+Q組合下的混凝土或鋼構(gòu)件，可靠指標(biāo)最大值一般發(fā)生在ρ=0.5或ρ=1時(shí)。

（2）同種構(gòu)件的不同荷載組合中，G+W組合的可靠度明顯低于其他兩種組合，而G+Q2組合的可靠度略低于G+Q1組合。按 GB 50068—2018［4］的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，各種ρ值下G+W組合時(shí)的可靠指標(biāo)平均值比G+Q1組合時(shí)低0.34～0.85，對(duì)［β］=3.2的各類構(gòu)件平均低0.74，對(duì)［β］=3.7的各類構(gòu)件平均低0.48，且荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整前后的差異程度并未改善。

表3 ［β］=3.2的各類構(gòu)件實(shí)際可靠指標(biāo)校核結(jié)果Table 3 Verification results of actual reliability index of each type of structural members with［β］=3.2

（3）按GB 50068—2018的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，相對(duì)于荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整前，［β］=3.2的各類構(gòu)件的可靠指標(biāo)平均值提高了0.24～0.39，平均提高了0.33；［β］=3.7的各類構(gòu)件的可靠指標(biāo)平均值提高了0.19～0.28，平均提高了0.23。

（4）按GB 50068—2018的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，對(duì)同種構(gòu)件的不同荷載組合（包括不同ρ值）進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，得到的結(jié)論是：［β］=3.2的各類構(gòu)件，可靠指標(biāo)的平均值在3.75～4.54（平均為4.04，比目標(biāo)可靠指標(biāo)3.2大0.84），其中最高的混凝土偏壓構(gòu)件的平均可靠指標(biāo)達(dá)到4.54，比目標(biāo)可靠指標(biāo)大1.34，而最低的鋼軸壓構(gòu)件的平均可靠指標(biāo)為3.75，比目標(biāo)可靠指標(biāo)大0.55；［β］=3.7的各類構(gòu)件，可靠指標(biāo)的平均值在4.11～4.86（平均為4.45，比目標(biāo)可靠指標(biāo)3.7大0.75），其中最高的混凝土軸壓構(gòu)件的平均可靠指標(biāo)達(dá)到4.86，比目標(biāo)可靠指標(biāo)大1.16，而最低的木受剪構(gòu)件的平均可靠指標(biāo)為4.11，比目標(biāo)可靠指標(biāo)大0.31。

表4 ［β］=3.7的各類構(gòu)件實(shí)際可靠指標(biāo)校核結(jié)果Table 4 Verification results of actual reliability index of each type of structural members with［β］=3.7

總結(jié)以上規(guī)律，可得到如下基本結(jié)論：按GB 50068—2018的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中各類構(gòu)件的實(shí)際可靠指標(biāo)平均值已比荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整前平均提高了0.28，比目標(biāo)可靠指標(biāo)［β］=3.2或［β］=3.7平均大了0.8；但各類構(gòu)件以及同類構(gòu)件在不同荷載比例和組合下的實(shí)際可靠度差異很大：G+W組合下的實(shí)際可靠指標(biāo)明顯小于G+Q組合下，荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整后這種差異程度并未得到改善?？傮w上樓面活荷載的保證率過高，導(dǎo)致G+Q組合下多數(shù)構(gòu)件的實(shí)際可靠指標(biāo)明顯超過目標(biāo)可靠指標(biāo)；而風(fēng)荷載設(shè)計(jì)值的保證率相對(duì)偏低，導(dǎo)致G+W組合下各類構(gòu)件的實(shí)際可靠指標(biāo)明顯低于G+Q組合下。

按式（13），可根據(jù)可永久荷載和可變荷載分項(xiàng)系數(shù)以及不同的ρ值計(jì)算綜合荷載效應(yīng)分項(xiàng)系數(shù)γs，據(jù)此可分析荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整引起的綜合安全系數(shù)變化情況。根據(jù)GB 50068—2018［4］的荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整情況，將荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整前后的γs比值列于表5?？梢姡?0.1時(shí)，γs比值為1.0；ρ=0.25時(shí)，γs比值為1.047；ρ=0.5，γs比值達(dá)到最大值1.079，此后隨ρ增大γs比值略有降低但基本穩(wěn)定。計(jì)算各類構(gòu)件不同ρ值下的γs比值的平均值，砌體構(gòu)件為1.041，混凝土構(gòu)件和木構(gòu)件為1.055，鋼構(gòu)件為1.069。綜上分析，荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整后，混凝土、砌體和木構(gòu)件的綜合安全系數(shù)提高為原來的1.05倍，鋼構(gòu)件的綜合安全系數(shù)提高為原來的1.07倍。這與“荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整后各類構(gòu)件的可靠指標(biāo)平均提高0.28”的結(jié)論吻合。

表5 荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整前后的γsTable 5 γswith and without adjustment of load component coefficient

4 我國現(xiàn)行設(shè)計(jì)規(guī)范中各類構(gòu)件設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)的校核與分析

按GB 50068—2018的荷載分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，不同ρ值下β/β'和Δθs的變化規(guī)律分別見圖3和圖4?？梢钥闯?，ρ=0.1～0.25時(shí)、ρ=0.5時(shí)及ρ=1.0～2.0時(shí)的β/β'和Δθs有明顯不同的特征。表6給出這三種情況下β/β'的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)，可見：

ρ=1.0～2.0時(shí)的β/β'均接近 1.0，β/β'的最小值達(dá)到0.93，未出現(xiàn)β/β'＜0.9的情況。ρ=0.5時(shí)的β/β'平均值為 0.89，最小值為 0.81，β/β'＜0.85的比例為20%。ρ=0.1～0.25時(shí)，β/β'的平均值為0.80，最小值僅0.71，β/β'＜0.85的比例為78%。

圖3 ρ對(duì)β/β'的影響規(guī)律Fig.3 Effect of ρ on β/β'

綜合上述分析，ρ=1.0～2.0時(shí)各類構(gòu)件設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)均為可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)；ρ=0.5時(shí)各類構(gòu)件設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)中小部分不是可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)；ρ=0.1～0.25時(shí)各類構(gòu)件設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)多數(shù)不是可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)。分析表明，荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整后，并未改善較多設(shè)計(jì)值點(diǎn)不是可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)的狀況。

圖4 ρ對(duì)Δθs的影響規(guī)律Fig.4 Effect of ρ on Δθs

表 6 β/β'的計(jì)算結(jié)果統(tǒng)計(jì)Table 6 Statisticalanalysis of calculation results of β/β'

5 結(jié)論

（1）根據(jù)作者提出的結(jié)構(gòu)構(gòu)件可靠度校核的非迭代方法推導(dǎo)了檢驗(yàn)設(shè)計(jì)值點(diǎn)是否為設(shè)計(jì)驗(yàn)算點(diǎn)（理想設(shè)計(jì)值點(diǎn)）的公式，并建立了可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)的判斷準(zhǔn)則。

（2）采用非迭代方法對(duì)我國現(xiàn)行建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范中的15類典型構(gòu)件的實(shí)際可靠指標(biāo)進(jìn)行校核，結(jié)果表明：按剛修訂的 GB 50068—2018［4］的分項(xiàng)系數(shù)取值時(shí)，各類構(gòu)件的實(shí)際可靠指標(biāo)平均值比目標(biāo)可靠指標(biāo)大0.8，比荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整前的可靠指標(biāo)平均提高了0.28。荷載分項(xiàng)系數(shù)調(diào)整后，混凝土、砌體和木構(gòu)件的綜合安全系數(shù)提高為原來的1.05倍，鋼構(gòu)件的綜合安全系數(shù)提高為原來的1.07倍。

（3）各類構(gòu)件以及同類構(gòu)件在不同荷載比例和組合下的實(shí)際可靠指標(biāo)差異很大，“恒荷載+風(fēng)荷載”組合下構(gòu)件的可靠指標(biāo)明顯低于“恒荷載+樓面活荷載”組合下。GB 50068—2018［4］對(duì)荷載分項(xiàng)系數(shù)的調(diào)整并未改善可靠指標(biāo)的差異程度，不同類型荷載設(shè)計(jì)值的保證率差異過大是導(dǎo)致可靠指標(biāo)離散性偏大的主要原因。

（4）永久荷載效應(yīng)比例較大時(shí)，多數(shù)結(jié)構(gòu)構(gòu)件的設(shè)計(jì)值點(diǎn)不是可接受設(shè)計(jì)值點(diǎn)，既有建筑結(jié)構(gòu)鑒定時(shí)的荷載標(biāo)準(zhǔn)值及荷載分項(xiàng)系數(shù)存在優(yōu)化的空間。