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钢筋混凝土结构的基本设计原则 ———————————————————————————————— 作者： ———————————————————————————————— 日期： 第2章 钢筋混凝土构造的根本设计原那么 构造的功能及其极限状态 2. 构造的预定功能 进展建筑物或构筑物的构造设计时，所要满足的根本要求是使构造能够在规定的期限内发挥出预期的各项功能，并且到达经济合理的目的。工程构造的预定功能要求应包括以下几项： 〔1〕在正常施工和正常使用时，能承受可能出现的各种作用； 〔2〕在正常使用时具有良好的工作性能，不致产生明显的变形和裂缝； 〔3〕在规定使用时间内，只要正常维修即能保证其正常的使用功能； 〔4〕即使在极偶然的灾害作用下，其局部可能破坏，但不致引起整体倒塌。 上述要求的〔1〕、〔4〕两项，属于构造的平安性；第〔2〕项属于构造的适用性；第〔3〕项是构造的耐久性要求。 构造的平安性、适用性和耐久性总称为构造的可靠性，也就是构造在规定的时间内、在规定的条件下，完成预定功能的能力。 “规定的条件〞是指正常设计、正常施工和正常使用，不考虑人为过失的影响。“规定的时间〞是指“设计使用年限〞，即构造在规定的条件下所应到达的使用年限，构造或构造构件在此期限内不需进展大修就能够完成其预定的使用功能。我国对各类建筑构造的设计使用年限规定，如表2-1所示。 表2-1 建筑构造设计使用年限分类 类别 构造类型 设计使用年限〔年〕 1 临时性构造 5 2 易于替换的构造构件 25 3 普通房屋和构筑物 50 4 纪念性建筑和特别重要建筑 100 2. 构造的极限状态 整个构造或构造的一局部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。也就是说，构造的极限状态是指整个构造或其一局部能够满足设计规定功能的特定状态；当超过此特定状态时，构造即不能满足这些功能要求。因此，极限状态实质上是区分构造可靠与失效的界限。 前面已经讲到，构造设计应满足四个方面的功能要求，而这四种情况是通过对以下四种极限状态的设计控制来实现的： 〔1〕承载能力极限状态； 〔2〕正常使用极限状态； 〔3〕耐久性极限状态； 〔4〕连续倒塌极限状态。 上述四种极限状态中，连续倒塌极限状态很难用计算加以控制，一般采用概念设计的方法定性地加以考虑，例如增加超静定次数和多余约束、对关键的重要受力部位增加平安储藏等。至于耐久性设计，目前只能采用定性的方法，通过控制材料质量、限定使用环境等方式加以考虑。而承载能力极限状态设计计算和正常使用极限状态验算，那么分别规定了明确的标志和限值，这也是构造设计的核心内容。 〔一〕承载能力极限状态 承载能力极限状态是指相应于构造或构造构件到达最大承载力、出现疲劳破坏或不适合继续承载的变形的情形。当构造或构造构件出现以下状态之一时，应认为超过了承载能力极限状态： 〔1〕整个构造或构造的一局部作为刚体失去平衡〔如倾覆等〕； 〔2〕构造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〕构造转变为机动体系； 〔4〕构造或构造构件丧失稳定〔如压屈等〕； 〔5〕地基丧失承载能力而破坏〔如失稳等〕。 承载能力极限状态主要考虑有关构造平安性的功能，出现超过此种极限状态的概率必须很低。因此，任何承载的构造或者构件都需要按承载能力极限状态进展设计。 〔二〕正常使用极限状态 正常使用极限状态是指对应于构造或构造构件的变形、裂缝或耐久性能到达某项规定的限值，使其无法正常使用的情形。当构造或构造构件出现以下状态之一时，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； 〔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； 〔4〕影响正常使用的其他特定状态。 正常使用极限状态主要考虑有关构造适用性的功能，对生命财产的危害相对较小，出现的概率允许稍高一些。但是，过大的变形和裂缝不仅影响构造的正常使用和耐久性能，也会让使用者产生心里上的不平安感，所以也应予以重视。 通常来说，构造或构造构件设计时，先按承载能力极限状态进展承载力设计计算，然后根据使用要求按正常使用极限状态进展变形、裂缝宽度或抗裂等验算。 2.2 构造极限状态的设计方法 2. 构造上的作用、作用效应与构造抗力 但凡能够使构造产生内力、应力、位移、应变、裂缝的因素都称为构造上的作用，可分为两种：直接作用和间接作用。直接作用习惯上称为荷载，是以力的形式作用于构造上，如施加在构造上的集中力或分布力；间接作用是以变形的形式作用于构造上，如因温度变化、混凝土收缩徐变、地基不均匀沉降、地震等因素引起构造外加变形或约束变形。 按随时间的变异，构造上的作用可分为三种：永久作用、可变作用和偶然作用。