2.3 结构的功能和极限状态 结构的组成和安全等级 建筑结构的功能要求 结构的极限状态

2.3.1 结构的组成和安全等级 建筑物的用途不同, 其重要程度也不同。 建筑结构设计时，应据结构破坏可能产生的后果 （危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响 等）的严重性，采用不同的安全等级。 建筑物大体上区分为：楼板、梁柱、墙以及基础等 不同部分。 构件结构

注：（ 1 ）对特殊的建筑物，其安全等级应根据具 体情况另行确定。 （ 2 ）地基基础设计安全等级及抗震要求设计 时建筑结构的安全等级，尚应符合国家现行有关规 范的规定。 设计人员在设计工作中应据建筑物的破坏后果以及 工程的具体情况确定所设计的建筑物属于哪个等级。 回 安全 等级破坏后果的影响程 度 建筑物的类型 一级 (  0 =1.1) 很严重重要的建筑物 二级 (  0 =1.0) 严重一般的建筑物 三级 (  0 =0.9) 不严重次要的建筑物

（ 1 ）功能要求： 从结构的观点考虑, 建筑结构应 满足的功能要求可归纳为： 安全性 适用性 耐久性 建筑结构的功能要求 概括为结构的可靠性

适用性： 在正常使用时结构应 具有良好的工作性能。 安全性： 在正常设计、正常施工、 正常使用条件下，结构 能承受可能出现的各种 荷载作用和变形而不发 生破坏； 在偶然事件发生后，仍 能保持必要的整体稳定 性。 耐久性 ： 在正常维护条件下 ，结构应在预定的 设计使用年限内满 足各项使用功能的 要求，即应有足够 的耐久性。 建筑结构的功能要求

（ 2 ）设计目的： 良好的结构设计，应能满足问题所提出的各种 要求。 结构应安全可靠, 有完成预定功能的能力，成本 和维修费用低，施工迅速，投资回收快，经济 效益高。 设计即经济又实用的结构依据：《建筑结构设 计标准统一规定》、《建筑结构荷载规范》、 《混凝土结构设计规范》，钢结构设计规范》等 回 建筑结构的功能要求

（ 1 ）结构的极限状态定义： 整个结构或结构的某一部分超过某一 特定状态不 能满足设计规定的某一功能要求时，此特定状态 称为极限状态。 如达到最大承载力、 失稳、变形、 开裂、 裂缝超过规定的限值； 结构的极限状态

举例说明有效、失效的含义 有效 ：指结构能有效、安全可靠工作, 得以完 成预定的各项功能。 失效 ： 结构失去完成预定功能的能力, 不能有 效工作, 处于失效状态, 包括强度不足而丧失承受荷载的能力。 或结构发生倾覆、滑移、失稳等； 结构变形过大, 裂缝过宽等。 有效和无效的分界，称为极限状态 结构的极限状态

承载能力极限状态 正常使用极限状态 承载能力极限状态 ： 对应于结构或构 件达到最大承载力 或达到不适于继续 承载的变形； 超过这一极限状 态, 结构或构件就 不能满足预定的安 全性的要求 结构的极限状态 2 ）极限状态的分类：

承载能力极限状态 当结构或构件出现 下列状态之一时， 应认为超过承载力 极限状态： 2 ）结构构件或连接因超过 材料强度而破坏（包括疲劳 破坏），或因过度变形而不 适于继续承载； 1 ）整个结构或结构的一部分 作为刚体失去平衡（如倾覆） 3 ）结构转为机动体系； 4 ）结构或构件丧失稳定； 5 ）地基丧失承载力能力而破坏； 举例： （ 1 ）烟囱抗风不足而 倾倒； （ 2 ）阳台挑梁压重不 足发生阳台整体倾覆； （ 3 ）挡土墙抗滑不足 在土压力作用下整体 滑移； 结构的极限状态

2 ）极限状态的分类： 承载能力极限状态 正常使用极限状态 正常使用极限状态 ： 对应于结构或构件 达到正常使用或耐久 性 的某项规定限值。 超过这一极限状态, 结构或构件就不能完 成对其所提出的适用 性或耐久性的要求。 结构的极限状态

正常使用极限状态 当结构或构件出现下列 状态之一时，因认为超 过正常使用极限状态： 1 ）影响正常使用或外 观的变形； 2 ）影响正常使用 3 ）影响正常使用的振 动 4 ）影响正常使用的其 它特定状态。 举例： （ 1 ）水池池壁开裂漏水，不 能正常使用； （ 2 ）基础相对沉降量过大； （ 3 ）梁挠度过大，使非结构 构件开裂等。 结构的极限状态 构件设计： 按承载能力极限状态进行设计 按正常使用极限状态进行验算

3 ）结构极限状态方程 问题提出：结构或构件在荷载作用下，其工作 的状态 如何，可以用作用效应和结构抗力来描 述。 作用效应：指各种作用施加在结构上，使结构 产生的内力和变形。 荷载引起的效应称之为荷载效应； 举例：荷载 弯矩、轴力、剪力； 结构的抗力： 指整个结构或构件承受内力或变形的能力。 是材料性能、几何参数以及计算模式的函数；

3 ）结构极限状态方程 假设： 结构作用效应表示为： S 结构抗力表示为： R 令 Z=R-S 结果分析： Z=0 表示结构处于 极限状态； Z 〉 0 表示结构处 于可靠状态； Z 〈 0 表示结构处 于失效状态； R 、 S 随机变量 Z 为随机变量； 结构 “ 可靠 ” 或 “ 失效 ” 具有随机性 用概率衡量结构的可靠性 “ 极限状态方程 ” ：是结构失效的标准 结构功能函数的一般表达式： （ 2-4 ） 式中 基本变量，表示结 构上的各种效应和影响结构抗力的 各种因素。