中華人民共和國的結構可靠度發展（２０２１）

　　ＧＢ５００６８－２００１，經持續發展１７年後，已經變更為我的博士論文的第二式和第三式，得詳見以下的原始定義公式：

ＧＢ５００６８－２０１８，《建筑结构可靠性设计统一标准》，８﹒２﹒４－１式
　　　
ＧＢ５００６８－２０１８，《建筑结构可靠性设计统一标准》，８﹒２﹒４－２式
　　　

　　以上二式，經以８﹒２﹒９節的係數代入，可獲得以下二式。

　　　
　　　

　　Ｇ_ｉｋ和Ｓ_Ｇｉｋ以Ｄｉ代換，Ｑ_１ｋ、Ｓ_Ｑ１ｋ、Ｑ_ｊｋ、Ｓ_Ｑｊｋ以Ｌ１和Ｌｊ代換，不考慮結構設計年限的荷載調整係數，ｒＬｊ＝１﹒０，而且可變作用的組合值係數得忽略ｆｉ－ｃｊ＝１﹒０，可獲得以下二式。

　　　
　　　

　　Ｄｉ在ｉ大於等於１以上的合計以Ｄ取代，預應力Ｐ併入Ｄ；Ｌ１是首項次，Ｌｊ在ｊ大於１以上連同Ｌ１合計以Ｌ取代。此二式，其導出結果相同，得同時以下式表示，僅此一式。

　　　Ｓ_ｄ＝１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ

　　Ｓｄ是作用組合效應設計值，其為結構荷載的代表變數，可刪除不刻意表示此代換變數。ＧＢ５０００９－２０１２，第８頁３﹒１﹒１節第２點，風荷載屬於可變荷載之一，其原文為「可變荷載，包括樓面活荷載、屋面活荷載和積灰荷載、吊車荷載、風荷載、雪荷載、溫度作用等。」然而，ＧＢ５０００９－２０１２定義的可變荷載係數，仍然是ＧＢ５００６８－２００１定義的１﹒４，因而風荷載係數尚未跟進ＧＢ５００６８－２０１８的１﹒５。經考量風荷載為額外的荷載，採用１﹒４Ｗ添加於原式，得定義為以下相當於結構可靠度第三式的結構荷載。

　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ

　　上式，得拆解為以下８式，其風力以相同風場條件對於８個不同水平風向解８次流體動力分析。

　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_０００
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_０４５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_０９０
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_１３５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_１８０
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_２２５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_２７０
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ_３１５

　　有關於地震效應的部分，得參閱在先提出的相關文章（黃慶民、２０２１），得以下式表達。不過，反應譜並未涵蓋垂直反應譜，無法以電腦程式經反應譜法解垂直地震效應。此外，垂直地震效應和水平地震效應採取合併計算，其同美國違反Ｐ波和是Ｓ波地震儀先後偵測取得的數據（黃慶民、２０１８），此為不合理暨不可能發生的地震考量條件。在地震效應方面，水平地震力Ｅ考量８個不同水平方向，其夾角為４５度；垂直地震力僅考量１個對地心的作用方向，而且地震效應在同一組的Ｓｄ，僅考量１次為其發生的原則得以下式定義地震效應。

　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ

　　上式，得拆解為以下９式，其地震力以相同水平地震反應譜對於８個不同水平角度解８次結構動力分析，以垂直地震反應譜對於地心方向解１次結構動力分析。

　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_０００
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_０４５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_０９０
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_１３５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_１８０
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_２２５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_２７０
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_３１５
　　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ_ｖ

　　增加結構可靠度第一式，並以Ｄ和Ｌ不涵蓋係數的原始數據，其分別各解１次靜力分析，經對其載重疊加定義第一式。

　　　１﹒４５（Ｄ＋Ｌ）

結構載重求解次數	靜力分析 （高斯消去法／ＬＵ分解）	結構動力分析 （反應譜法）	流體動力分析 （納維斯托克斯方程）
Ｄ（靜載重）　　①②③	１	０	０
Ｌ（活載重）　　①②③	１	０	０
Ｅ（地震力）　　　②０	０	９	０
Ｘ（風力）０　　　　③	０	０	８

參考文獻

1. 黃慶民（２０２１）GB50011-2010(2016a)建筑抗震设计规范5.4.1节应修正事项，黃慶民土木。
2. 黃慶民（２０１８）地震波實體波對結構可靠度第二式有關於地震力作用之探討，黃慶民土木。

結構可靠度於土木營造業的用途

結構可靠度	結構設計	地工設計	水工設計	土木施工
①１﹒４５（Ｄ＋Ｌ）００	✓	✓	✓	✓
②１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ	✓	✓	✓	╳
③１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｘ	✓	╳	╳	╳
⑴誤差計算００　ＩＣ００	✓	✓	✓	╳
⑵近似折減係數　ＡＲＦ０	✓	✓	✓	✓

怪手鉤掛合理吊重限制結構計算

　　在臺灣土木營造業，以ＰＣ１２０和ＰＣ５０為工地挖掘的核心主力，並以土方工程和管線工程為其主要用途。在工地不適合膠輪式吊車吊運時，然而履帶式吊車的起重能力遠遠大於膠輪式，其為工地現場組裝的大型桁架式吊車，讓工地的機動性大幅度降低吊運的方便性。因而，怪手經常是工地吊運小件吊物的機具，以致於我對於怪手的吊重限制深感興趣。

　　在職業訓練期間，我在營建相關與勞安衛法令提出怪手鉤掛吊物合理限制數據，不過為使其吊重限制結構計算趨於標準化作業程序，我以結構可靠度第一式提出以下標準計算程序。以Ｋｏｍａｔｓｕ　ＰＣ１２０－６為例，其Ｑ＝６’１１＂、Ａ＝２４’１１＂，怪手自重１２０ｋＮ，其怪手自重的近似折減係數宜採用０﹒９，採用結構可靠度第一式１﹒４５（Ｄ＋Ｌ），經查《建築物基礎構造設計規範（９０）》７﹒４﹒２節抵抗傾倒係數為２﹒０。抵抗傾倒係數不屬於安全係數的概念，而是讓怪手機身趨於平穩不產生嚴重晃動的係數。

　　吊物重量，經丈量尺寸概估重量為Ｗ，其為ｗｅｉｇｈｔ的首字母，而吊物的用字為ｏｂｊｅｃｔ取首字母為ｏ，以Ｗｏ表示吊物概估重量。




　　相同重量的怪手，其上盤旋轉中心和重心的距離不一定都相同，而且大臂和二截的長度亦不完全相同。因而，國家勞動檢查機關要求取各種機型的數據，並以此定義國內引進款式的標準吊重限制條件。吊物的概估重量為Ｗｏ，其估算誤差為３０％，並考量垂直地震效應０﹒１５，因而超額概估１﹒４５（Ｄ＋Ｌ）。抵抗傾倒係數為２﹒０，其為２倍的力矩平衡載重條件，得使怪手機身趨於平穩不產生嚴重晃動。

　　同理，Ｋｏｍａｔｓｕ　ＰＣ５０ＭＲ－２，其怪手自重為５０４０ｋｇｆ，Ｅ／２＝１２６０ｍｍ，ｇ＋Ｅ／２＝２２７０＋１２６０＝３５３０ｍｍ。




　　以Ｋｏｍａｔｓｕ　ＰＣ１２０－６來說，其保守定義吊重限制應為１公噸；以Ｋｏｍａｔｓｕ　ＰＣ５０ＭＲ－２來說，其保守定義吊重限制應為０﹒５公噸。

參考文獻

1. 內政部營建署（２００１）建築物基礎構造設計規範第七章擋土牆，內政部營建署。
2. Komatsu PC120 Advance Series Hydraulic Excavators
3. Komatsu PC50MR-2 Compact Series Hydraulic Excavators
4. C. M. Huang (2010) "Reconstruction of Structural Reliability," Doctoral Dissertation in Mathematics, Registered Number: 2010370005, Institute of Disaster Prevention and Mitigation Engineering, Department of Civil Engineering, Tsinghua University, Beijing 100084, P.R.C., Supervisor: C. Dong, Ph.D. Aircraft, Dec. 10, 2010
5. NSTE/NDI:TWSR-rev.2021

CNS5644:2018可調鋼管支柱結構計算

　　ＣＮＳ５６４４：２０１８第５頁，可調鋼管支柱在使用縱、橫向繫條的條件下，其全斷面非彈性挫曲強度３９﹒２３ｋＮ。ＮＳＴＥ／ＮＤＩ：ＴＷＳＲ，其結構載重的第一式超額靜載重，經考慮靜、活載重及其垂直地震效應１﹒４５（Ｄ＋Ｌ）。以ＲＣ樑Ｂ６０ｘＨ９０ｃｍ，經圍繞成９００ｘ９００的樓地板面積，此樓地板厚度為１８ｃｍ，其ＣＮＳ５６４４：２０１８的可調鋼管支撐數量計算。靜載重Ｄ為鋼筋混凝土自重２﹒４ｔｆ／ｍ３，活載重為模板和工程人員活載重０﹒１ｔｆ／ｍ２。可調鋼管支柱的近似折減係數，採用０﹒８以降低誤差計算的繁瑣計算程序。

結構載重：





中央區域縱、橫向間距：



樑下區域間距：



　　中央區域和樑下區域，都要以縱、橫向繫條維繫前後左右的位置，以使側向無支撐長度縮短得以避免彈性挫曲。ＣＮＳ５６４４：２０１８，並非都是剛購買的新品或半新品，因而應該以工程規範定義加量使用的數量。在考慮均勻受力下，可調鋼管支柱應該以井字型排列，得便利工程人員穿梭其間檢查安全性。縱、橫向繫條會阻礙行走，因而檢查要彎腰穿梭其間。我已經建立標準結構計算，應該廣為推廣和定義加量方法。可調鋼管支柱的英文是Ｔｕｂｕｌａｒ，其臺灣話發音是「替吐阿」。

　　日本和中國的結構計算，都是在求取其下方的使用數量，並未考慮其擺設間距的ＸＹ平均距離。此外，在結構載重的係數安全性方面，我提出的結構可靠度的安全性更高。ＧＢ５００６８－２０１８，採用我的博士論文的第二、三式，其地震力Ｅ和風力Ｘ是額外的荷載，因而中國大陸已經完全採用第二、三式。在第一式方面，超額靜載重已經考慮垂直地震效應，因而得大幅度減化結構設計的複雜性。


　　ＧＢ５００６８－２０１８，其結構載重的觀念是建立Ｄ和Ｌ的基本式，亦即是「１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ」，其餘偶然荷載都是額外加進去的邏輯。中國大陸的地震力係數是１﹒０，然而風力係數仍然是以往屬於活載重１﹒４的概念。不過，中國大陸風力係數始終獨立於活載重之外，因而風力僅需正規化為１﹒０的載重標準即可變更係數。此外，中國大陸的反應譜尚未涵蓋垂直反應譜，因而增加垂直反應譜是讓第二式趨於完善的發展方向。

ＧＢ５００６８－２００１
　　１﹒２Ｄ＋１﹒４Ｌ＋Ｅ　　　　（僅有Ｅｈ）
　　１﹒２Ｄ＋１﹒４Ｌ＋１﹒４Ｗ

ＧＢ５００６８－２０１８
　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ　　　　（僅有Ｅｈ；不涵蓋Ｅｖ）
　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋１﹒４Ｗ　（Ｗ尚未把風荷載正規化為１﹒０）

　　美國土木工程師協會，在２０１０年的ＡＳＣＥ７－１０，其首次把風荷載係數正規化為１﹒０。美國在１９９４年的ＵＢＣ１９９４，此時已提出垂直反應譜及其簡化算法採用三分之二的比例係數，然而垂直反應譜的簡化算法被我修正為八分之三的比例係數，並以此發展為第一式的超額靜載重係數１﹒４５。

　　在土木施工計算方面，或許應該大量採用「近似折減係數」，因而中國大陸的國家標準都要定義近似折減係數。第一式，幾乎要涵蓋土木施工的全部結構計算，因而在近似折減係數的定義要涵蓋各類工項。


　　有關於結構載重的定義，美國在地震力和風力的發展進程，得摘要以下重點陳述，包括：
一、１９９４年：垂直地震力、垂直地表加速度、垂直反應譜、垂直地震效應等值係數（２／３）；　　　ＵＢＣ１９９４
二、２０１０年：風力把係數從１﹒６正規化為１﹒０對應的風力數據。　　　　　　　　　　　　　　　ＡＳＣＥ７－１０

ＮＳＴＥ／ＮＤＩ：ＴＷＳＲ（黃慶民的博士論文第二頁）
　　１﹒４５（Ｄ＋Ｌ）　　　　　（地震發生瞬間任何活載重以等值質量經加速度轉換為地震力考量垂直地震效應等值係數３／８）
　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｅ　　　（水平地震力、垂直地震力）
　　１﹒３Ｄ＋１﹒５Ｌ＋Ｘ　　　（風力是偶發載重同地震力不要係數以風力係數１﹒０正規化風力）

中國的１﹒０ＸＳＲ＝１﹒４ＷＣＮ

美國的１﹒０ＸＳＲ＝１﹒６ＷＵＳ