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大跨度钢结构安全性评估方法

摘要：根据《建筑结构可靠度设计统一标准》(GB50068—2001)规定的结构

构件承载能力极限状态的可靠度指标,提出既有钢结构构件的安全性等级应划分

为安全与不安全两等级；在综合考虑构件权重的基础上,提出了承载安全性的最

低等级作为结构安全性等级的安全性评定方法；以某大跨度钢结构为例，利于大

型有限元软件SAP2000对其进行了安全性分析，阐述了安全性评估的原则及流

程，其分析方法可供类似结构安全性评估作参考。

关键词：大跨度钢结构；安全性评估；有限元分析

1钢结构安全性评估原则

安全性是指结构在正常施工和正常使用条件下，结构能承受可能出现的各种

作用，以及在偶然事件发生时和发生后，仍能保持必要的整体稳定性。根据《工

程结构可靠度设计统一标准》(GB50153-2008)，对既有钢结构安全评估主要内容

有:

①结构体系结构和构件布置；②连接与构造措施；③构件的承载能力；④必

要时包括抗灾害能力。结构体系和构件布置应以现行结构设计标准的要求为依据

进行评定，主要参照《建筑抗震设计规范》GB50011和《钢结构设计规范》GB50017

的有关规定；连接和与安全相关的构造也是以现行结构设计标准的要求为依据进

行评定，主要参照《钢结构设计规范》GB50017第7章和第8章及《建筑抗震

设计规范》GB50011第8章的有关规定；构件承载能力评定通常主要采用承载力

验算分析或构件载荷试验的方法进行评定，采用构件承载力验算分析时，通过构

件的抗弯抗剪等承载能力与荷载作用下的作用效应进行比较，承载能力大于作用

效应情况下评定为承载能力满足要求【2－5】。

2大型钢结构承载能力安全性评估方法

2.1验算分析方法及内容

构件的承载能力通过计算分析评定，分别计算结构构件的抗力R和作用效

应S，确定结构重要性系数γ0，按R/γ0S比值评定。结构上的作用是指能使结构

产生效应S(结构或构件内力、应力、位移、应变、裂缝等)的各种原因的总称，

分为直接作用和间接作用两种，荷载仅等同于直接作用，按《建筑荷载设计规范》

GB50009，有永久荷载、可变荷载和偶然荷载三类。

永久荷载包括结构和装修材料的自重等；可变荷载如楼面各类活荷载、立面

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的风荷载、屋顶的雪荷载、积灰荷载、吊车荷载等的作用，偶然荷载包括爆炸力、

撞击力、火灾等；间接作用有地基变形、材料收缩、焊接变形、温度变形、安装

变形或地震作用等。作用和作用效应按国家现行标准的规定确定，既有钢结构可

进行下列参数或分析方法的调整:

①永久作用应以现场实测数据为依据，按现行结构荷载规范规定的方法确

定；

②部分可变作用可根据评估使用年限的情况采用考虑结构设计使用年限的

荷载调整系数；如楼面的各类活荷载、立面的风荷载、屋顶的雪荷载等。

③在计算作用效应时，应考虑轴线偏差、尺寸偏差和安装偏差等的不利影响，

有地基不均匀沉降等引起的不适于继续承载的位移或变形评定时，承载力验算时

应考虑由于位移产生的附加应力的影响；

④应按可能出现的最不利作用组合确定作用效应。构件的承载能力R应按

现行结构设计标准提供的结构分析模型确定，且应对结构分析模型中指标或参数

进行符合实际情况的调整。按上述原则计算得到的承载能力不小于作用效应时，

评定其承载力符合要求，常