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1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 2.结构的极限状态 结构在使用期间的工作情况称为结构的“工作状态”，结构 能够满足功能要求而良好地工作称为结构“可靠”或“有 效”，反之则结构“不可靠”或“失效”，区分结构工作状态的 可靠与失效的标志是“极限状态”。 极限状态： 若整个结构或结构的一部分超过某一特定状态， 就不能满足设计的某一功能要求，则此特定的状 态就称为该功能的极限状态。极限状态是结构失 效与可靠之间的临界状态。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 (1)承载能力极限状态 这类极限状态对应于结构或结构构件（包括连接）达到最大承载力或达到不能承载的过大变形。当结构或结构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）整个结构或结构的一部分作为刚体失去了平衡。 2）结构构件或其连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），或因过度的塑性变形而不能继续承载。 3）结构或构件某些截面发生塑性转动，从而使结构变为机动体系。 4）结构或构件丧失稳定。如细长压杆达到稳定临界荷载后压屈失稳破坏。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 (2)正常使用极限状态 这类极限状态对于结构或构件达到正常使用或 耐久性的某项规定限值。当结构或结构构件出现下列 状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态。 1）影响正常使用或有碍观瞻的变形。 2）影响正常使用或耐久性能的局部破坏。 3）影响正常使用的振动。 4）影响正常使用的其它特定状态。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 上述两类极限状态中： 承载能力极限状态———结构的安全性功能 正常使用极限状态———结构的适用性功能和 耐久性功能 根据上述两类极限状态设计的要求，对于一般结构或构件，均应进行承载力计算、稳定计算和刚度计算。至于是否还要进行疲劳、倾覆或滑移计算，以及抗裂度及裂缝宽度验算，则需根据不同的结构，不同的受力特点，不同的使用要求等具体情况而定。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 3.作用效应S 和结构抗力R 作用：指使结构产生内力、变形、应力、应变的所有原因。 作用分为： 直接作用: 指施加在结构上的集中荷载和分布荷载，即永久荷载和可变荷载等。 间接作用: 指引起结构外加变形和约束变形的其他作用，如地震作用、基础沉降、混凝土收缩、温度变化、焊接变形等。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 作用效应S 指荷载、地震、温度、不均匀沉降等因素作用于结构构件上，在结构内所产生的内力和变形（如轴力、弯矩、剪力、扭矩、挠度、转角和裂缝等），当“作用”为“荷载”时，其效应也可称荷载效应。 荷载与荷载效应之间一般可按线性关系考虑。即 S =CQ 式中，常数C为荷载效应系数。由于结构上的作用是不确定的随机变量，所以作用效应一般说来也是一个随机变量。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 结构抗力R 整个结构或结构构件承受内力和变形的能力（如构件的承载能力、刚度等）。 结构构件抗力是材料性能（温度、变形模量等物理力学性能），几何参数以及计算模式的函数，考虑到材料的变异性，构件几何特征的不定性和计算模式的不定性，由这些因素综合而成的结构抗力也是一个随机变量。 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 4.结构的功能函数及极限状态方程 结构的功能函数：结构构件的工作状态可以用作用效应S和结构抗力R的关系式来描述，这种表达式称为结构的功能函数，以Z表示这个函数，当结构处于极限状态时的表达式称为极限状态方程。 R=S 可表示为 Z=R-S=g（R，S） 1.3.1 建筑结构的功能要求与极限状态 可以用来表示结构的三种工作状态： 当 Z0时,结构处于可靠状态; 当 Z0时,结构处于失效状态; 当 Z=0时,结构处于极限状态; 结构功能函数的一般表示法为：Z=g（x1，x2，…，xn），其中xi（i=1，2，3，…，n）——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，如材料性能、几何参数等。 一般情况下，R和S都是非确定性的变量，例如，S是荷载大小、作用位置及结构尺寸等随机参数因素的影响，故R、S均可用随机变量来描述，所以RS是非确定性问题。 1.3.1 建筑结构的功能要求