建筑结构结构极限状态和极限状态设计法41课件讲解.pptx

建筑结构结构极限状态和极限状态设计法任课教师：黄维

01结构的极限状态定义：能够满足功能要求（安全性、适用性、耐久性）而良好工作，则称结构此“可靠”或叫“有效”，反之，结构为“不可靠”“失效”。区分结构“有效”和“失效”的临界工作状态叫“极限状态”。极限状态“有效”与“无效”之间必然有一特定界限状态有效能满足功能要求失效不能满足功能要求不可靠可靠

02结构极限状态的分类(1)承载能力极限状态超过该极限状态，结构就不能满足预定的安全性功能要求，所以对于任何承载的结构或构件，都需按照承载力极限状态进行设计。定义：是指结构或结构构件达到最大承载力或达到不适于继续承载的变形的状态。

02结构极限状态的分类当出现以下状态之一时，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（比如倾覆）2）结构构件或连接应所受应力超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏）3）结构转变为机动体系（比如三角形——菱形）4）结构或构件丧失稳定（如压屈）5）地基丧失承载能力而破坏（如失稳）

02结构极限状态的分类

02结构极限状态的分类(2)正常使用极限状态超过该极限状态，结构就不满足预定的适用性和耐久性功能要求，对于财产和生命的危害较小，出现的概率允许稍高一些，但仍然重视。定义：是指结构或结构构件达到正常使用和耐久性能的某项规定限制的状态。当出现以下状态之一时，应认为超过了正常使用极限状态。

02结构极限状态的分类影响正常使用或外观的变形（如吊车梁变形过大使吊车不能平稳行驶）0104影响正常使用的其他特定状态（如相对沉降量过大）02影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝），如水池开裂漏水不能正常使用，梁裂缝过宽使钢筋锈蚀。03影响正常使用的振动（比如机器振动）

02结构极限状态的分类意大利比萨斜塔修建于1173年，它位于罗马式大教堂后面右侧，是比萨城的标志。开始时，塔高设计为100米左右，但动工五六年后，塔身从三层开始倾斜，直到完工还在持续倾斜，在其关闭之前，塔顶已南倾(即塔顶偏离垂直线)3.5米。1990年，意大利政府将其关闭，开始进行整修。

03结构的功能函数和极限状态方程(1)结构的功能函数结构的可靠度通常受结构上的各种作用、材料性能、几何参数、计算公式的精确性等因素的影响。这些因素计为（X1、X2、X3...）按极限状态方法设计建筑结构时，要求所设计的结构具有一定的预定功能，这可用包括有关变量在内的功能函数来表示：Z=g（X1，X2，...，Xn）——功能函数Z=g（X1，X2，...，Xn）=0——极限状态方程式中：Z为结构的功能函数；X1、X2、..Xn为影响能否完成预定功能的各种因素。

当功能函数中的设计变量简化到用作用效应S和结构抗力R两个基本变量时，即可得到：Z=g（R,S)=R-S03结构的功能函数和极限状态方程Z＜0,即R＜SZ＞0,即R＞SZ=0,即R=S可靠状态极限状态失效状态通过按照Z值大小，可以判别结构的三种工作状态结论：为了使结构不超过极限状态，保证结构的可靠性的基本条件为Z=R-S≥0，或者R≥S

03结构的功能函数和极限状态方程结构的安全性，通过承载能力极限状态计算保证，其计算内容如下：结构构件应进行承载力(包括失稳)计算；必要时应进行结构的倾覆、滑移、漂浮验算；直接承受重复荷载的构件应进行疲劳验算；有抗震设防要求时，应进行抗震承载力计算；对于可能遭受偶然作用，且倒塌可能引起严重后果的重要结构，宜进行防连续倒塌设计。

03结构的功能函数和极限状态方程结构的适用性和耐久性，通过正常使用极限状态验算保证，其计算内容如下：01对需要控制变形的构件，应进行变形验算;02对允许出现裂缝的构件，应进行裂缝宽度验算;03对不允许出现裂缝的构件，应进行混凝土拉应力验算;04对舒适度有要求的楼盖结构，应进行竖向自振频率验算。

小结小结结构的极限状态结构极限状态的分类结构的功能函数和极限状态方程

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