建筑结构的功能要求和极限状态

房屋结构的安全性、适用性及耐久性一、结构的功能要求与极限状态结构制定的主要目的必要保证所建造的结构安全适用.能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且要经济合理。

具体来说，结构应具有以下几革、项功能：( 1 )安全性。

在正常施工和正常使用的条件下.结构应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，结构仍能坚持必要的整体稳定性，例如，厂房结构平常受自重、吊车、风和积雪荷载时，均应牢固不坏，而在碰到强列地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但应坚持结构的整体稳定而不发生倒塌。

(2) 适用性。

在正常使用时. 结构应具有优良的工作性能。

例如吊车梁变过大会使吊车无法正常运行. 水池出现裂缝便不能蓄水等.都影响正常使用，需要对变形、裂隙等进行必要的控制。

(3) 耐久性。

在正常维护的条件下. 结构应能在估计的使用年限内满足各项功能要求，也即就真有足够的耐久性. 例如. 不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等而影响结构的使用寿命。

结构的使用寿命。

安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。

二、结构的安全性要求1、建筑结构安全等级建筑结构制定时，应依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，采纳不善同的安全等级。

建筑结构划分应符合下表的要求。

建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同，对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不低于三级。

建筑结构安全等级安全等级破坏后果建筑物类型一级很严重重要的房屋二级严重一般房屋三级不严重次要的房屋注：1、对特别的建筑物，其安全等级应根具体状况另行确定：2、地基基础制定安全等级及按抗震要求制定的建筑结构的安全等级，尚应符合国家现行有关规范的规定。

2、建筑装饰装修荷载变动对建筑结构安全性的影响在装饰装修施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载，如电动设备的振动对楼面或墙体的撞击等，带有显然的动力荷载的特性，又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料，可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过制定同意的范围，装饰装修施工过程中常见的荷载变动主要有：〔1〕在楼面上加铺任何材料属于对楼面增加了面荷载〔2〕在室内增加隔墙，封闭阳台属于增加线荷载；〔3〕在室内增加装饰性的柱子，特别是大理石柱、悬挂较大的吊灯，房间局部增加假山盆景，这些装修做法是对结构增加了集中荷载。

结构的功能及两种极限状态是什么结构具有以下功能：1.支撑和承载重量：结构的主要功能是支撑和承载重量。

一个结构必须能够抵抗外部负荷，如建筑物的自身重量、风力、地震力等。

结构的设计和材料的选择都要考虑到承受重量的要求。

2.稳定性和安全性：结构的另一个重要功能是提供稳定性和安全性。

结构必须能够抵抗外部扰动，并保持稳定的状态。

此外，结构还必须能够保护人员和财产的安全性，以防止倒塌和意外事故。

3.抵抗变形和挠度：结构必须能够抵抗变形和挠度。

变形是指结构在受到外部载荷时发生的形状和尺寸的变化。

结构的设计和材料的选择必须考虑到变形和挠度的要求，以确保结构的稳定性和功能性。

4.耐久性和使用寿命：结构应具有良好的耐久性和使用寿命。

结构必须能够在长期使用和各种环境条件下保持其功能和性能。

结构的设计和材料的选择应考虑到耐久性和使用寿命的要求。

两种极限状态是：极限强度状态和极限服务状态。

1.极限强度状态：极限强度状态是指结构在受到最大外部负荷时的状态。

在达到极限强度状态时，结构的应力和变形达到极限。

极限强度状态是结构设计的一个重要考虑因素，它决定了结构的最大承载能力。

2.极限服务状态：极限服务状态是指结构在正常使用条件下的状态。

在极限服务状态下，结构的应力和变形在可接受的范围内。

极限服务状态是结构设计的另一个重要考虑因素，它决定了结构在正常使用过程中的性能和功能。

在设计结构时，必须同时考虑到极限强度状态和极限服务状态。

结构必须具备足够的强度来承受极限强度状态下的外部载荷，同时在极限服务状态下保持稳定和功能性。

结构的材料选择、断面形状和连接方式等都会直接影响结构的极限状态。

结构的功能为了保证设计的结构是安全可靠的，建筑结构应满足对其功能的要求。

建筑结构的功能包括安全性、适用性和耐久性三个方面，简称三性。

安全性是指建筑结构承载能力的可靠性，建筑结构应能承载正常施工和使用中的各种荷载和变形，在地震、爆炸发生时和发生后保证整体的稳定性；适用性要求结构在正常使用过程中不产生影响使用的过大变形以及不发生过宽的裂缝等；耐久性要求在正常维护的条件下结构不发生严重风化,腐蚀、脱离、炭化，钢筋不发生腐蚀等。

结构的极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定的状态就不能满足设计规定的某一功能要求，则此状态称为该状态的极限状态。

所以极限状态就是区分结构可靠和失败的界限状态。

结构的极限状态可分为承载能力极限状态和正常使用极限状态两类。

1.1能力极限承载状态结构或构件达到最大的承载能力或者变形达到不适于继续承载的状态，称为承载能力极限状态。

当结构或构件由于材料强度不足而破坏，或应疲劳而破坏，或产生过大的塑性变形而不能继续承载，或丧失稳定、或结构转变为机动体系时，就认为结构或构件超过啦承载能力极限状态。

超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。

1.1.1正常使用极限状态结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。

例如；当构件或结构出现影响正常使用的多大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动时，可认为结构或构件超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能适用性和耐久性的功能要求。

经行结构设计时，结构或构件按承载力极限状态计算后，还应按正常使用极限状态经行验算。

也就是说，设计的结构或构件在满足承载能力极限状态的同时也要满足正常使用极限状态。

本教材将在第3章至第7章中讲述各种基本构件截面的承载力，在第8章中讲述变形、裂缝和耐久性等。

1.1.2荷载和材料强度荷载值基本上不随时间变化的荷载，称为永久荷载或恒荷载（用Ｇ或g表示），例如结构的自重。

荷载值随时间变化的荷载，称为可变荷载和活荷载（Q或q表示），例如楼面活荷载。

结构的功能及两种极限状态是什么？1.结构的功能建筑结构设计的基本要求是：以最经济的手段使结构在正常施工和使用条件下，在预定的设计基准期（一般为50年）内满足下列预定的功能。

（1）安全性。

指建筑结构在正常施工和使用条件下能承受可能出现的各种作用（如荷载、温度改变、支座不均匀沉陷等引起的内力和变形）。

且在强震、爆炸、台风和偶然事件发生时和发生后，结构仍然能保持必要的整体稳定性，结构不致倒塌。

（2）适用性。

指结构在正常使用期间内具有良好的工作性能。

不产生影响使用的过大变形、振幅和裂缝宽度。

（3）耐久性。

指建筑结构在正常维护条件下具有足够的耐久性能。

如在设计基准期内钢筋不会因保护层厚度不够或混凝土裂缝过宽而锈蚀、混凝土不得脱落、风化、腐蚀。

安全性、适用性、耐久性统称为结构的可靠性。

结构能够满足功能要求，称为结构可靠；反之为结构不可靠，其分界点，称为极限状态。

根据建筑结构破坏后果的严重程度，建筑结构划分为三个安全等级，设计时应根据具体情况，按照表10-1的规定选用相应的安全等级。

2.结构的两种极限状态整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，此特定状态称为该功能的极限状态。

极限状态有两种：承载能力极限状态和正常使用极限状态。

1）承载能力极限状态（主要考虑结构的安全性）结构或构件达到最大承载力、出现疲劳破坏或不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。

当结构或构件出现下列情况之一时，即认为超过了承载能力极限状态。

（1）结构、构件或其间的连接因材料超过其强度而破坏（含疲劳破坏）；或因产生过度塑性变形而不能继续承载。

（2）结构变机构，即由几何不变体系变成几何可变体系。

（3）结构或构件丧失稳定，如细长压杆失稳退出工作导致结构破坏。

（4）结构或构件发生滑移或倾复而丧失平衡位置。

结构或构件一旦超过承载能力极限状态，就不能完成安全性的功能，会产生重大经济损失和人员伤亡。

因此应把这种情况的发生概率控制得非常小。