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結構功能以及兩種極限狀態(tài)
結構的功能及兩種極限狀態(tài)是什么?
1.結構的功能
建筑結構設計的基本要求是:以最經濟的手段使結構在正常施工和使用條件下,在預定的設計基準期(一般為50年)內滿足下列預定的功能。
(1)安全性。指建筑結構在正常施工和使用條件下能承受可能出現的各種作用(如荷載、溫度改變、支座不均勻沉陷等引起的內力和變形)。且在強震、爆炸、臺風和偶然事件發(fā)生時和發(fā)生后,結構仍然能保持必要的整體穩(wěn)定性,結構不致倒塌。
(2)適用性。指結構在正常使用期間內具有良好的工作性能。不產生影響使用的過大變形、振幅和裂縫寬度。
(3)耐久性。指建筑結構在正常維護條件下具有足夠的耐久性能。如在設計基準期內鋼筋不會因保護層厚度不夠或混凝土裂縫過寬而銹蝕、混凝土不得脫落、風化、腐蝕。
安全性、適用性、耐久性統(tǒng)稱為結構的可靠性。結構能夠滿足功能要求,稱為結構可靠;反之為結構不可靠,其分界點,稱為極限狀態(tài)。
根據建筑結構破壞后果的嚴重程度,建筑結構劃分為三個安全等級,設計時應根據具體情況,按照表10-1的規(guī)定選用相應的安全等級。
2.結構的兩種極限狀態(tài)
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,此特定狀態(tài)稱為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)有兩種:承載能力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)。
1)承載能力極限狀態(tài)(主要考慮結構的安全性)
結構或構件達到最大承載力、出現疲勞破壞或不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài),稱為承載能力極限狀態(tài)。當結構或構件出現下列情況之一時,即認為超過了承載能力極限狀態(tài)。
(1)結構、構件或其間的連接因材料超過其強度而破壞(含疲勞破壞);或因產生過度塑性變形而不能繼續(xù)承載。(2)結構變機構,即由幾何不變體系變成幾何可變體系。
(3)結構或構件喪失穩(wěn)定,如細長壓桿失穩(wěn)退出工作導致結構破壞。
(4)結構或構件發(fā)生滑移或傾復而喪失平衡位置。結構或構件一旦超過承載能力極限狀態(tài),就不能完成安全性的功能,會產生重大經濟損失和人員傷亡。因此應把這種情況的發(fā)生概率控制得非常小。
2)正常使用極限狀態(tài)(主要考慮結構的適用性和耐久性)結構或結構構件達到正常使用和耐久性能的某項規(guī)定限值的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。
當結構或構件出現下列狀態(tài)之一時,即認為超過了正常使用極限狀態(tài)。
(1)發(fā)生影響正常使用或外觀的過大變形;如吊車梁撓度過大以致吊車不能正常行走。
(2)發(fā)生影響正常使用或耐久性的局部損壞,包括裂縫寬度達到限值。
(3)發(fā)生影響正常使用的振動。
(4)發(fā)生影響正常使用的其他特定狀態(tài)。
結構或構件超過正常使用極限狀態(tài)時,一般不會造成人員傷亡和重大經濟損失。因此可把這種情況發(fā)生的概率控制得略寬一些。
建筑結構設計時,為保證結構的安全可靠,對所有結構和構件均應進行承載能力極限狀態(tài)的計算,而正常使用極限狀態(tài)的驗算則視具體使用要求進行。