结构功能的极限状态与设计状况

　　区分结构是否卡靠与失效，其分界标志就是极限状态。当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，这种特定状态称为该功能的极限状态。

　　极限状态可分为两类：

　　1．承载能力极限状态

　　当结构或结构构件达到最大承载能力，或产生了不适于继续承载的变形时，即认为超过了承载能力极限状态。例如：

　　（1）整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡例如烟囱在风荷载作用下整体倾翻。

　　（2）结构构件或连接因超过材料强度而破坏（包括疲劳破坏），例如轴心受压短柱中的混凝土和钢筋分别达到抗压强度而破坏，或因过度变形而不适于继续承载；

　　（3）结构转变为机动体系，例如简支梁跨中截面达到抗弯承载力形成三铰共线的机动体系，从而丧失承载能力。

　　（4）结构或结构构件丧失稳定（如压屈等），例如细长柱达到临界荷载后因压曲失稳而破坏。

　　（5）地基丧失承载能力而破坏（如失稳等）。

　　事实上，承载能力极限状态就是结构或结构构件发挥最大承载能力的状态。

　　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的状态。当出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：

　　（1）影响正常使用或外观的变形，如梁的挠度过大影响正常使用。

　　（2）影响正常使用或耐久性能的局部损坏（包括裂缝）；

　　（3）影响正常使用的振动，如楼板的振幅过大影响正常使用；

　　（4）影响正常使用的其他特定状态，如基础产生不均匀沉降过大。

　　在建筑结构设计时，除了考虑结构功能的极限状态之外，还须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，即在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况，例如房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。

　　（2）短暂状况，即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，如结构施工和维修时承受堆料荷载的状况。

　　（3）偶然状况，即在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如结构遭受火灾、爆炸、撞击、罕遇地震等作用。

　　这三种设计状况分别对应不同的极限状态设计。对于持久状况、短暂状况和偶然状况，都必须进行承载能力极限状态设计；对于持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计；而对于短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。