建筑結構設計方法與荷載輔導精選(2)

　　二、結構功能的極限狀態(tài)與設計狀況

　　區(qū)分結構是否卡靠與失效，其分界標志就是極限狀態(tài)。當整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設計規(guī)定的某一功能要求，這種特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。

　　極限狀態(tài)可分為兩類：

　　1.承載能力極限狀態(tài)

　　當結構或結構構件達到最大承載能力，或產(chǎn)生了不適于繼續(xù)承載的變形時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)。例如：

　　(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡例如煙囪在風荷載作用下整體傾翻。

　　(2)結構構件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，例如軸心受壓短柱中的混凝土和鋼筋分別達到抗壓強度而破壞，或因過度變形而不適于繼續(xù)承載;

　　(3)結構轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系，例如簡支梁跨中截面達到抗彎承載力形成三鉸共線的機動體系，從而喪失承載能力。

　　(4)結構或結構構件喪失穩(wěn)定(如壓屈等)，例如細長柱達到臨界荷載后因壓曲失穩(wěn)而破壞。

　　(5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。

　　事實上，承載能力極限狀態(tài)就是結構或結構構件發(fā)揮最大承載能力的狀態(tài)。

　　2.正常使用極限狀態(tài)

　　這種極限狀態(tài)對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)。當出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：

　　(1)影響正常使用或外觀的變形，如梁的撓度過大影響正常使用。

　　(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);

　　(3)影響正常使用的振動，如樓板的振幅過大影響正常使用;

　　(4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)，如基礎產(chǎn)生不均勻沉降過大。

　　在建筑結構設計時，除了考慮結構功能的極限狀態(tài)之外，還須根據(jù)結構在施工和使用中的環(huán)境條件和影響，區(qū)分下列三種設計狀況：

　　(1)持久狀況，即在結構使用過程中一定出現(xiàn)，其持續(xù)期很長的狀況，例如房屋結構承受家具和正常人員荷載的狀況。持續(xù)期一般與設計使用年限為同一數(shù)量級。

　　(2)短暫狀況，即在結構施工和使用過程中出現(xiàn)概率較大，而與設計使用年限相比持續(xù)期很短的狀況，如結構施工和維修時承受堆料荷載的狀況。

　　(3)偶然狀況，即在結構使用過程中出現(xiàn)概率很小，且持續(xù)期很短的狀況，如結構遭受火災、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用。

　　這三種設計狀況分別對應不同的極限狀態(tài)設計。對于持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，都必須進行承載能力極限狀態(tài)設計;對于持久狀況，尚應進行正常使用極限狀態(tài)設計;而對于短暫狀況，可根據(jù)需要進行正常使用極限狀態(tài)設計。

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