3 基本规定
3.0.1 港口工程结构形式应根据使用要求、环境条件、施工条件和使用年限等进行技术经济比较,综合分析选定。
3.0.2 港口工程结构设计时,应根据结构失效可能产生的危及人的生命安全、造成经济损失以及影响社会和环境等后果的严重程度采用不同的安全等级。港口工程结构安全等级的划分应符合表3.0.2的规定。
表3.0.2 港口工程结构的安全等级
本条为强制性条文。本次修订仍将安全等级分为三级,但将对应的结构具体化。设计时要根据结构破坏产生的后果,即危及人的生命安全、造成经济损失、对社会和环境产生影响等的严重程度分析、确定结构的安全等级。永久性港口工程结构安全等级为一级或二级。对于大量的一般港口工程结构,安全等级为二级,既足够安全,也是经济合理的;对于集装箱干线港的大型集装箱码头结构、附近没有可替代港口工程的大型原油码头结构、液化天然气码头结构等一般按安全等级一级设计;港口工程的临时护岸、围埝等临时性结构,安全等级为三级。
3.0.3 结构的设计使用年限应按下列规定采用:
1 永久性港口建筑物:50年;
2 临时性港口建筑物:5年~10年。
本条第1款永久性港口建筑物设计使用年限为50年是强制内容。设计使用年限为正常设计、正常施工、正常使用和维护下所达到的使用年限。所谓正常维护包括必要的检测、防护和维修。在国际上,国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394和欧洲规范《结构设计基础》EN 1990都给出了各类结构的设计使用年限(de-sign working life)的示例;随着我国市场经济的发展,建筑结构也已明确了设计使用年限。因此,本次修订中,增加了对港口工程结构设计使用年限的规定,在规定年限内,只需进行正常的维护而不需进行大修就可以按预期目的使用,满足预定的使用功能要求。
随着各种防腐蚀技术趋于成熟、可靠,高性能、高耐久性混凝土的广泛应用,故本次修订中进行了“港口工程结构设计使用年限调查专题研究”,根据研究结论,从混凝土材料的耐久性方面,重力式、板桩码头正常使用情况下,使用年限可以达到50年以上,按高性能混凝土设计、施工的海港高桩码头结构,使用年限可以达到50年以上。考虑到港口工程结构的造价在整个港口工程的总投资的比例平均为20%左右,永久性港口建筑物的设计使用年限为50年是合理的。
3.0.4 港口工程结构设计应遵守下列原则:
1 合理选择结构体系,正确进行分析和设计。
2 执行质量控制标准。
3 做好耐久性和维护设计。
4 采取有效的防护措施。
合理选择结构体系指选择整体性好、传力合理、抗危险能力强的结构体系,有抗震要求时增加结构体系的超静定次数。通过执行质量控制标准,避免设计过程中的人为过失。
3.0.5 港口工程结构在规定的设计使用年限内应满足下列功能要求:
1 在正常施工和正常使用时,能安全承受可能出现的各种作用。
2 在正常使用时具有良好的工作性能。
3 在正常维护下具有足够的耐久性能。
4 有特殊要求时,在发生设定的偶然事件下,主体结构仍能保持整体稳定。
在结构应满足的4项功能中,第1款、第4款所述是安全性要求,第2款所述是适用性要求,第3款所述是耐久性要求,三者可概括为结构可靠性的要求。
3.0.6 港口工程结构设计宜采用以概率理论为基础,以分项系数表达的极限状态设计方法,有条件时可按本标准附录A直接采用可靠指标的方法。
3.0.7 港口工程结构与其组成部分宜取相同的安全等级,必要时可对其中某些结构构件的重要性系数进行调整。
条文规定允许对部分结构构件根据其重要程度调整重要性系数,是指如果提高某一构件的重要性系数所增加的费用很少,但能减轻整个结构的破坏程度,从而大大减少人员伤亡和财物损失,则可将该构件的重要性系数提高一级。相反,如果降低某一构件的重要性系数,对整个结构的破坏和可能造成的人员伤亡、财物损失影响较小,则可将该构件的重要性系数降低一级。
3.0.8 港口工程结构应按其破坏前有无明显变形或其他预兆分为有预兆破坏和无预兆破坏两种类型。设计中应避免采用无预兆破坏的结构;当不可避免时,无预兆破坏的结构应具有更高的可靠度。
结构要求的可靠度与结构的破坏类型有关。无预兆的破坏比有预兆的破坏具有更大的危险性,因此,规定无预兆破坏的结构应具有更高的可靠度。
3.0.9 港口工程结构设计时,应分析下列因素对结构耐久性的影响:
1 预期的使用要求;
2 预估的环境条件;
3 材料和制品的性能;
4 结构体系的选择;
5 构件形状和结构细部构造;
6 施工质量和控制水平;
7 特殊的保护措施;
8 设计使用年限内要进行的维护。
3.0.10 设计阶段应对勘察、观测、设计、试验、施工、使用与维护等提出相应质量的控制要求。
规定港口工程对勘察、设计、试验、施工直到使用的全过程都要进行有效的质量管理和控制,是为了尽量消除人为过失的影响,使设计预期的可靠性在工程的各个环节得到保证。结构的可靠性不仅仅是针对设计,而是对整体工程的全过程。