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混凝土结构设计计算原则

3.1结构的功能要求和极限状态

3.1.1结构的功能要求

工程结构设计的基本目的是：在一定的经济条件下，结构在预定

的使用期限内满足设计所预期的各项功能。结构的功能要求包括：

1．安全性

结构在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用，其

中包括荷载引起的内力、振动过程中的恢复力以及由外加变形（如超

静定结构的支座沉降）、约束变形（如温度变化或混凝土收缩引起的

构件变形受到的约束）所引起的内力。结构在设计规定的偶然事件发

生时和发生后，仍能保持必需的整体稳定性，不发生倒塌或连续破坏。

2．适用性

结构在正常使用时具有良好的工作性能，不发生过大的变形或宽

度过大的裂缝，不产生影响正常使用的振动。

3．耐久性

结构在正常维护下具有足够的耐久性能，不发生钢筋锈蚀和混凝

土的严重风化等现象。所谓足够的耐久性能，系指结构在规定的工作

环境中，在预定时期内，其材料性能的恶化不会导致结构出现不可接

受的失效概率。从工程概念上讲，足够的耐久性能就是指在正常维护

条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。

这些功能要求概括起来称为结构的可靠性。即结构在规定的时间

内（设计基准期），在规定的条件下（正常设计、正常施工、正常使

用维护）完成预定功能（安全性、适用性和耐久性）的能力。显然，

增大结构设计的余量，如加大结构构件的截面尺寸或钢筋数量，或提

高对材料性能的要求，总是能够增加或改善结构的安全性、适应性和

耐久性要求，但这将使结构造价提高，不符合经济的要求。因此，结

构设计要根据实际情况，解决好结构可靠性与经济性之间的矛盾。既

要保证结构具有适当的可靠性，又要尽可能降低造价，做到经济合理。

3.1.2结构的极限状态

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。极限状态是区

分结构工作状态可靠或失效的标志。极限状态可分为两类：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

这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于

继续承载的变形。结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过

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平衡（如倾覆、过大

的滑移等）；

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；

3）结构转变为机动体系（如超静定结构由于某些截面的屈服，

使结构成为几何可变体系）；

4）结构或结构构件丧失稳定（如细长柱达到临界荷载发生压屈

失稳而破坏等）；

5）地基丧失承载力而破坏（如失稳等）；

2．正常使用极限状态

这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的

某项规定限值。结构或结构构件出现下列状态之一时，应认为超过了

正常使用极限状态：

1）影响正常使用或外观的变形（如过大的挠度）；

2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（如不允许出现裂缝结

构的开裂；对允许出现裂缝的构件，其裂缝宽度超过了允许限值）；

3）影响正常使用的振动；

4）影响正常使用的其他特定状态。

3.1.3结构的设计状况

设计状况指代表一定时段的一组物理条件，设计应做到结构在该

时段内不超越有关的极限状态。结构设计时，应根据结构在施工和使

用中的环境条件和影响，区分下列三种设计状况：

1．持久状况

在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状态。持续期一般

与设计使用年限为同一数量级。

2．短暂状况

在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比

持续期很短的状况，如结构施工和维修等。

3．偶然状况

在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如火灾、

爆炸、撞击等。

对于不同的设计状况，可采用相应的结构体系、可靠度水准和基

本变量等。对三种设计状况均应进行承载力极限状态设计；对持久状

况，尚应进行正常使用极限状态设计；对短暂状况，可根据需要进行

正常使用极限状态设计。

3.1.4结构的设计使用年限

设计使用年限为设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按

其预定目的使用的时期，它是房屋建筑的地基基础工程和主体结构工

程“合理使用年限