欧洲规范：结构设计基BS EN 1990：2002结构设计基础（总则）

欧洲规范0结构基础国家标准前言本英文规范是欧洲规范EN1990：2002的官方英文版本，用来替换废除的DDEN1990:2002。受“建筑和土木工程结构技术委员会B/525”的委托，英国参与“作用、荷载和设计基础小组委员会B/525/1”的筹备工作，负有以下责任：——帮助咨询者理解规范内容；——为国际/欧洲委员会提供规范的解释，修改的建议等方面的咨询，和告知英方利益；——掌握相关国际和欧洲规范的发展，并在英国发行相关的国际和欧洲规范。EN规范中的一部分标准可能会被选择作为国家级标准，标准化文本中将会给出其范围及选择的可能性，并用“注释”标明其具有“国家强制性参数”（NDP）的资格。根据EN的建议，NDP可以是一个系数的特定值、一个特定的水平或等级、一个特定的方法或应用原则。为使EN1990能在英国应用，国家标准的附件将发布这些NDP，通过公共协商后，将及时修订并入英国标准。小组委员会的组织名单可以向其秘书处申请获得。相互参照本文件提到的英国标准规范的国际或欧洲版本，可以在《国际标准对应索引》下面的“BSI目录”里找到，也可在“BSI电子目录”或英国标准在网络版通过“搜索”工具搜索到。本次出版并未声称包含一份的所有必须的规定。用户对正确的应用负责。遵照英国标准规身并不意味着免于法律责任。EN1990欧洲标准（英文、德文和法文版）2002年4月ICS91.010.30取代ENV1991-1:1994英文版本欧洲规范——结构设计基础本欧洲规范于2001年11月29日通过CEN审定。CEN成员国共同遵循CEN/CENELEC内部章程，该准则确保本欧洲标准规范原封不动成为各国规范而使用。关于国家标准规范的更新清单和参考书目可以通过中央秘书处和CEN成员国得到。本欧洲标准规范有三种官方版本（英文版本，法文版本，德文版本）。其它CEN成员国负责翻译成本国语言并且上报中央秘书处的其它版本，与官方规定的版本具有同等的地位。CEN的成员国有奥地利，比利时，捷克，丹麦，芬兰，法国，德国，希腊，爱尔兰，意大利，卢森堡，马耳他，荷兰，挪威，葡萄牙，西班牙，瑞典，瑞士，和英国。I目录前言..................................................................................................................................................1欧洲规范计划背景..........................................................................................................................1欧洲规范应用的地位和领域..........................................................................................................2执行欧洲规范的国家标准..............................................................................................................2欧洲规范与同类产品技术规范(ENs和ETAs)的联系................................................................3对EN1990的特别附加信息..........................................................................................................3EN1990的国家附件.......................................................................................................................3第一章概述....................................................................................................................................51.1范围....................................................................................................................................51.2标准参考............................................................................................................................51.3假定....................................................................................................................................51.4原理与应用规则的区别....................................................................................................61.5术语与定义........................................................................................................................61.5.1EN1990到EN1999中的一般术语......................................................................61.5.2与设计相关的特殊术语........................................................................................81.5.3与作用相关的术语..............................................................................................111.5.4与材料和产品性能相关的术语..........................................................................141.5.5与几何参数相关的术语......................................................................................151.5.6与结构分析相关的术语......................................................................................151.6符号.................................................................................................................................17第二章要求..................................................................................................................................192.1基本要求.........................................................................................................................192.2可靠性管理.....................................................................................................................192.3设计使用寿命.................................................................................................................212.4耐久性.............................................................................................................................212.5质量管理.........................................................................................................................22第三章极限状态设计原理........................................................................................................233.1概述.................................................................................................................................233.2设计状况.........................................................................................................................233.3承载能力极限状态.........................................................................................................233.4正常使用极限状态.........................................................................................................243.5极限状态设计..................................................................................................................24第四章基本可变作用..................................................................................................................254.1作用和环境影响.............................................................................................................254.1.1作用分类..............................................................................................................254.1.2作用标准值..........................................................................................................254.1.3可变作用的其它代值.......................................................................................26II4.1.4疲劳作用表示法..................................................................................................274.1.5动态作用表示法..................................................................................................274.1.6土工作用..............................................................................................................274.1.7环境影响..............................................................................................................274.2材料和产品特性.............................................................................................................274.3几何数据.........................................................................................................................28第五章结构分析和试验辅助设计..............................................................................................295.1结构分析.........................................................................................................................295.1.1结构建模..............................................................................................................295.1.2静态作用..............................................................................................................295.1.3动态作用..............................................................................................................295.1.4防火设计..............................................................................................................305.2试验辅助设计..................................................................................................................30第六章分项系数法验算..............................................................................................................316.1概述.................................................................................................................................316.2局限性.............................................................................................................................316.3设计值.............................................................................................................................316.3.1作用设计值..........................................................................................................316.3.2作用效应设计值..................................................................................................326.3.3材料或产品性能设计值......................................................................................336.3.4几何参数设计值..................................................................................................336.3.5设计抗力..............................................................................................................346.4承载能力极限状态.........................................................................................................356.4.1概述......................................................................................................................356.4.2静力平衡和抗力验算..........................................................................................356.4.3作用组合（不含疲劳验算）..............................................................................366.4.4作用和作用组合的分项系数..............................................................................386.4.5材料和产品的分项系数......................................................................................386.5正常使用极限状态..........................................................................................................386.5.1验算......................................................................................................................386.5.2正常使用标准......................................................................................................386.5.3作用组合..............................................................................................................386.5.4材料分项系数......................................................................................................39附件A1（标准）建筑应用........................................................................................................40A1.1应用领域......................................................................................................................40A1.2作用组合......................................................................................................................40A1.2.1概述...................................................................................................................40A1.2.2Ψ系数值.............................................................................................................40A1.3承载能力极限状态.......................................................................................................41A1.3.1持久或短暂设计状况的作用设计值................................................................41IIIA1.3.2偶然和地震设计状况的作用设计值................................................................44A1.4正常使用极限状态......................................................................................................44A1.4.1作用的分项系数...............................................................................................44A1.4.2正常使用标准...................................................................................................45A1.4.3变形和水平位移...............................................................................................45A1.4.4振动...................................................................................................................46附件B（标准）建筑工程结构可靠度管理...............................................................................47B1应用范围和领域..............................................................................................................47B2符号.................................................................................................................................47B3可靠度划分......................................................................................................................47B3.1重要性等级...........................................................................................................47B3.2采用ß值划分.......................................................................................................48B3.3采用与分项系数相关的方法划分.......................................................................48B4设计监理划分..................................................................................................................49B5施工期检查......................................................................................................................49B6抗力特性分项系数..........................................................................................................49附件C(资料)分项系数设计和可靠度分析基础.........................................................................50C1应用范围和领域..............................................................................................................50C2符号.................................................................................................................................50C3简介.................................................................................................................................51C4可靠度方法综述..............................................................................................................51C5可靠度指标β...................................................................................................................52C6可靠度指标β的目标值...................................................................................................53C7设计值验算方法...............................................................................................................54C8欧洲规范中可靠度验算格式..........................................................................................56C9EN1990中的分项系数...................................................................................................56C10Ψ0系数............................................................................................................................57附件D（资料）试验辅助设计..................................................................................................59D1应用范围和领域.............................................................................................................59D2符号.................................................................................................................................59D3试验类型.........................................................................................................................60D4试验计划.........................................................................................................................61D5设计值的推导.................................................................................................................62D6统计学评估的一般原则.................................................................................................63D7单个性能的统计测定.....................................................................................................64D7.1概述......................................................................................................................64D7.2由标准值评估......................................................................................................64D7.3ULS验算设计值的直接评估...............................................................................65D8抗力模型的统计测定.....................................................................................................66D8.1概述......................................................................................................................66IVD8.2标准计算程序（方法(a)）..................................................................................66D8.3标准计算程序（方法(b)）..................................................................................70D8.4附加先验知识的运用..........................................................................................71参考文献........................................................................................................................................73BSI——英国标准协会..................................................................................................................74前言本规范（EN1990：2002）由CEN/TC250“结构欧洲规范”技术委员会所编写，其秘书处由BSI管理。通过同等规格的出版和认可，欧洲规范最迟将于2002年10月被给予国家规范的地位，与之相冲突的国家规范最迟于2010年3月被废止。本规范取代ENV1991-1：1994。CEN/TC250对所有结构欧洲规范负责。依据CEN/CENELEC国际惯例，下列国家的国家标准组织统一使用此欧洲规范：澳大利亚、比利时、捷克斯洛伐克、丹麦、芬兰、法国、德国、希腊、冰岛、爱尔兰、意大利、卢森堡、马耳他、荷兰、挪威、葡萄牙、西班牙、瑞典、瑞士和英国。欧洲规范计划背景1975年，基于条约第95条款，欧洲共同体委员会决议通过一个建设领域的行动计划，该计划的目的是消除行业技术障碍和相容技术规格。在这个行动计划中，委员会首先做的是为建设工程设计建立了一套技术协调准则，第一阶段，大部分成员国需将本准则作为国家准则的另一选择，最终替换它们。在15年里，委员会在一个代表成员国指导委员会的帮助下，指导了欧洲规范计划的发展，从而导致二十世纪八十年代第一个欧洲规范的产生。1989年，委员会和EU与EFTA的成员国决定，在委员会与CEN达成的一项1的基础上，通过一系列的委任将欧洲规范的编制和出版转交给CEN,以提供给他们一个未来的欧洲规范（EN）。这个联合实际上给欧洲规范提供了所有理事会的指示和/或委员会关于欧洲规范的决定的支持（例如，理事会关于建设产品的指示89/106/EEC-CPD-和理事会关于公共工程和服务的指示93/37/EEC，92/50/EEC，89/440/EEC还有同效的EFTA指示，所有这些都是为了建立内部市场而发出的）。结构欧洲规范包括下列规范（通常由部分编号组成）：EN1990欧洲规范：结构设计基础EN1991欧洲规范1：结构作用EN1992欧洲规范2：混凝土结构设计EN1993欧洲规范3：钢结构设计EN1994欧洲规范4：钢混复合结构设计EN1995欧洲规范5：木结构设计EN1996欧洲规范6：圬工结构设计EN1997欧洲规范7：岩土设计1欧洲共同体委员会与欧洲规范委员会（CEN）之间达成的协议，内容关于建筑和土木工程设计的欧洲规范的工作（BC/CEN/03/89）。2EN1998欧洲规范8：抗震结构设计EN1999欧洲规范9：铝结构设计欧洲规范标准认可成员国管理机构的职责，而且保障他们在国家层次决定与调整安全问题相关值的权力，同时这在各个国家又不尽相同。欧洲规范应用的地位和领域出于下列目的，EU和EFTA的成员国把欧洲规范作为参考文件：y作为一个方法去证明房屋和土木工程达到了委员会指示89/106/EEC的基本要求，特别是基本要求N°1——机械耐久性和稳定性，和基本要求N°2——防火安全；y作为一个建设工程和与之相关的工程服务详细合同的基础；y作为一个建筑产品兼容的技术规格草拟框架（ENs和ETAs）。就我们所关注的建设工程本身，欧洲规范与CPD第12条款的相关解释文件2有直接联系，虽然他们与相容的产品标准3有不同的性能。因此，欧洲规范技术方面的工作需要给予适当的考虑，可通过CEN技术委员会和/或EOTA产品标准工作组把欧洲规范的技术规格完全统一来实现。欧洲规范标准提供日常使用的整个结构和产品构件的传统和创新性能设计的一般结构设计准则。不包含不寻常形式的建设和设计条件，此种情况需要设计者的专业考虑。执行欧洲规范的国家标准执行欧洲规范的国家标准将包括CEN出版的欧洲规范的全部文本（包括所有附件），可能被冠上一个国家扉页和国家前言，最后可能还有一个国家附件。国家附件可能只包含一些参数信息，这些参数是欧洲规范预留由国家选择的，即国家强制性参数（NDP），将被用于国家所关注的建筑和土木工程建设设计当中，例如：y欧洲规范中给出的可供选择的值和/或级别，y欧洲规范中仅给出一个符号的使用值，y国家特殊数据（地理、气候等），例如，降雪量分布图，y欧洲规范中给出的可替换程序，还可能包括：y资料性附件应用的决定，y辅助用户应用欧洲规范的不相矛盾的补充性资料的参考。2依据CPD第3.3条款，为了建立基本要求和相容的ENs和ETAGs的委托之间的必要联系，在解释文件中应该给基本要求以具体形式。3依据CPD第12条款，解释文件应该：a)根据需要，通过统一技术名词、技术基础、指示级别或水平给每个基本要求以具体的形式；b)提供相关技术规格的要求级别或水平的指示方法，例如，工程设计的计算方法和技术准则等；c)为欧洲技术批案相容规范和指导的建立提供参考，欧洲规范实际上在ER1和ER2部分领域扮演了相似的角色。3欧洲规范与同类产品技术规范(ENs和ETAs)的联系建筑产品同类技术规范和工程4技术准则之间需要达成一致。而且，所有参考欧洲规范的、与建筑产品CE标志相关的信息应明确指出已考虑哪些国家强制性参数。对EN1990的特别附加信息EN1990描述了结构安全性、适用性、耐久性的原理和要求。它基于分项系数法的极限状态概念。对于新结构的设计，EN1990将与欧洲规范EN1991至EN1999联合应用。EN1990还给出了与安全性、适用性、耐久性相关的结构可靠性的指导：－对于EN1991至EN1999没有涉及的设计案例（其它没有被定义的作用和结构，其它材料）；－作为CENTCs关于其它结构问题的参考文件。EN1990将用于：－草拟关于结构设计和相关产品、试验及执行标准的委员会；－客户（例如，表述他们对于可靠性级别和耐久性的特殊要求）；－设计者和建设者；－相关协会。对于在欧洲规范EN1991至EN1999范围之外的结构设计，EN1990可以作为其指导文件，用来：－评价其它作用和它们的组合；－模拟材料和结构性能；－评估可靠性形式数值。分项系数和其它可靠性参数的数值被推荐作为基础值，以提供可接受的可靠性水平。这些值的选用假定具备合适的工艺水平和质量管理水平。EN1990被其它CEN/TCs用作基础文件时，采取同样的值。EN1990的国家附件本规范给出了可供选择的程序、值和推荐级别，用注释指出国家选择的所在。因此，执行EN1990的国家规范应该有一个国家附件，包括所有国家强制性参数，它们被用于相关国家建设的建筑和土木工程设计当中。4见CPD的条款3.3和条款12，还有ID1的4.2，4.3.1和5.2。4EN1990所允许的国家选择有：－A1.1(1)－A1.2.1(1)－A1.2.2(表A1.1)－A1.3.1(1)(表A1.2(A)到(C))－A1.3.1(5)－A1.3.2(表A1.3)－A1.4.2(2)5第一章概述1.1范围(1)EN1990建立了结构安全性、适用性和耐久性的原理和要求，描述了结构设计和校核的基础，给出了结构可靠性相关方面的规则。(2)EN1990与EN1991至EN1999联合使用于建筑和土木工程的结构设计，包括地质情况、结构防火设计，地震、施工及临时结构状况。注释：特殊工程设计（例如，核能设施、大坝等等），可能需要EN1990到EN1999规范之外的其他规定。(3)EN1990适用于材料和作用超出EN1990到EN1999范围的其它结构设计。(4)EN1990适用于已有建筑的结构评估，适用于修复和变更设计，也适用于对结构用途变化的评估。注释：根据需要可适当附加或修改规定。1.2标准参考本欧洲规范配合有其它出版物中过期的、未过期的参考资料和规定。这些被引用的标准参考被放在文章中合适的位置，其出处罗列其后。对于过期的参考资料，只有当其修正或校订过才能应用于本欧洲规范标准中。对于未过期参考资料，使用相关的最近一期（包括修正）。注释：本规范作为欧洲准规范发行，规范条文引用下列已出版的或准备出版的欧洲规范：EN1991欧洲规范1：结构作用EN1992欧洲规范2：混凝土结构设计EN1993欧洲规范3：钢结构设计EN1994欧洲规范4：钢与混凝土组合结构设计EN1995欧洲规范5：木结构设计EN1996欧洲规范6：圬工结构设计EN1997欧洲规范7：岩土设计EN1998欧洲规范8：结构抗震设计EN1999欧洲规范9：铝结构设计1.3假定(1)认为采用“原理和应用规则”的设计满足EN1990到EN1999提出的假定（见第二章）。(2)EN1990的一般假定：－由有经验的合格的工程师选择结构体系和完成结构设计；－由具备相应技能和经验的专业人员进行施工；－在施工期间提供充分的监理和质量控制，即在设计室、工厂、车间、施工现场；6－使用的建筑材料和产品满足EN1990、EN1991到EN1999、相关施工规范、相关材料和产品规格的要求；－结构得到充分的养护；－结构在设计假定范围内使用。注释：可能存在上述假定需要补充的情况。1.4原理与应用规则的区别(1)EN1990中依据单个条款的符号标记区分原理和应用规则。(2)原理包括：－没有备选项的一般陈述和定义；－不允许有备选项的必要条件和分析模型，除非有特殊规定；(3)原理由字母P跟随段落编号来标识。(4)应用规则一般是指遵循原理且满足其要求的被公认的规则。(5)允许使用与EN1990给出的工程应用规则不同的备选设计规则，如果备选规则符合相关原理而且也同样满足欧洲规范要求的结构安全性、适用性和耐久性。注释：如果一个备选设计规则取代了一个应用规则，那么设计结果尽管也符合EN1990中的原理，但不能声称完全符合EN1990。当使用EN1990列于产品标准附件Z或ETAG的性质时，备选设计规则的使用可能得不到CE标志的认可。(6)在EN1990中，应用规则用带括号的数字来标识，比如本条款。1.5术语与定义注释：本欧洲规范的术语和定义引自ISO2394、ISO3898、ISO8930、ISO8402。1.5.1EN1990到EN1999中的一般术语1.5.1.1建筑工程指被建造的所有工程或施工操作的结果。注释：本定义引自ISO6707-1。该术语包括建筑和土木工程，指全部建筑工程包括结构的、非结构的及土工部分。1.5.1.2建筑和土木工程类型指标明其指定用途的建筑工程类型，如住房、挡土墙、工业建筑、路桥。71.5.1.3建筑种类指主要结构材料的标识，如钢筋混凝土结构、钢结构、木结构、圬工结构、钢与混凝土组合结构。1.5.1.4建筑方法指将被使用的施工方法，如现浇、预制、悬臂施工。1.5.1.5建筑材料指建筑工程中使用的材料，如，混凝土、钢材、木材、砖石。1.5.1.6结构指设计用来承受荷载并提供足够刚度的各部件的组合。1.5.1.7结构构