(二)結構的功能要求及可靠度

　　1.結構的功能要求

　　結構在規定的設計使用年限內應滿足下列功能要求：

　　(1)安全性

　　在正常施工和正常使用時，能承受可能出現的各種作用。在設計規定的偶然事件(如地震、爆炸)發生時及發生后，仍能保持必需的整體穩定性。

　　所謂整體穩定性，系指在偶然事件發生時及發生后，建筑結構僅產生局部的損壞而不致發生連續倒塌。

　　(2)適用性

　　在正常使用時具有良好的工作性能。如不產生影響使用的過大的變形或振幅，不發生足以讓使用者產生不安的過寬的裂縫。

　　(3)耐久性

　　在正常維護下具有足夠的耐久性能。

　　所謂足夠的耐久性能，系指結構在規定的工作環境中，在預定時期內，其材料性能的惡化不致導致結構出現不可接受的失效概率。從工程概念上講，足夠的耐久性能就是指在正常維護條件下結構能夠正常使用到規定的設計使用年限。

　　2.結構的可靠度

　　上述對結構安全性、適用性、耐久性的要求可概括為結構可靠性的要求。結構的可靠性指的是，結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的能力。結構可靠度是對結構可靠性的定量描述，即結構在規定的時間內，在規定的條件下，完成預定功能的概率。

　　結構可靠度與結構的使用年限長短有關，《統一標準》所指的結構可靠度或結構失效概率，是對結構的設計使用年限而言的，也就是說，規定的時間指的是設計使用年限;而規定的條件則是指正常設計、正常施工、正常使用，不考慮人為過失的影響，人為過失應通過其他措施予以避免。

　　為了保證建筑結構具有規定的可靠度，除了應進行必要的設計計算外，還應對結構材料性能、施工質量、使用與維護進行相應的控制。對控制的具體要求，應符合有關勘察、設計、施工及維護等標準的專門規定。

　　(三)結構功能的極限狀態

　　整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，這個特定狀態稱為該功能的極限狀態。極限狀態可分為下列兩類：

　　1.承載能力極限狀態

　　這種極限狀態對應于結構或結構構件達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形。當結構或結構構件出現下列狀態之一時，即認為超過了承載能力極限狀態：

　　(1)整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡(如傾覆等);

　　(2)結構構件或連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，或因過度變形而不適于繼續承載;

　　(3)結構轉變為機動體系;

　　(4)結構或結構構件喪失穩定(如壓屈等)：

　　(5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩等)。

　　2.正常使用極限狀態

　　這種極限狀態對應于結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。當結構或結構構件出現下列狀態之一時，即認為超過了正常使用極限狀態：

　　(1)影響正常使用或外觀的變形;

　　(2)影響正常使用或耐久性能的局部損壞(包括裂縫);

　　(3)影響正常使用的振動;

　　(4)影響正常使用的其他特定狀態。

　　在建筑結構設汁時，除了考慮結構功能的極限狀態之外，還須根據結構在施工和使用中的環境條件和影響，區分下列三種設計狀況：

　　(1)持久狀況，即在結構使用過程中一定出現，其持續期很長的狀況，例如房屋結構承受家具和正常人員荷載的狀況。持續期一般與設計使用年限為同一數量級。

　　(2)短暫狀況，即在結構施工和使用過程中出現概率較大，而與設計使用年限相比，持續期很短的狀況，如結拇施工和維修時承受堆料荷載的狀況。

　　(3)偶然狀況，即在結構使用過程中出現概率很小，且持續期很短的狀況，如結構遭受火災、爆炸、撞擊、罕遇地震等作用。

　　這三種設計狀況分別對應不同的極限狀態設計。對于持久狀況、短暫狀況和偶然狀況，都必須進行承載能力極限狀態設計;對于持久狀況，尚應進行正常使用極跟狀態設計;而對于短暫狀況，可根據需要進行正常使用極限狀態設計。

　　(四)結構極限狀態的設計表達式

　　建筑結構設計應根據使用過程中在結構上可能同時出現的荷載，按承載能力極限狀態和正常使用極限狀態分別進行荷載(效應)組合，并應取各自的最不利的效應組合進行設計。

　　1.承載力極限狀態設計表達式

　　根據荷載規范的要求，結構構件承載力設計應根據荷載效應的基本組合或偶然組合進行，其一般表達式為

　　γ0S≤R (7-1)

　　式中 γ0――結構重要性系數;

　　S――結構效應組合的設計值;

　　R--結構構件抗力的設計值，應按各有關建筑結構設計規范的規定確定。

　　(1)結構構件重要性系數γ0

　　根據《統一標準》，在建筑結構設計時，根據破壞可能產生的后果(危及人的生命安全、造成經濟損失、產生社會影響等)的嚴重性，采用不同的安全等級或設計使用年限按表7-3取值。

　　結構重要性系數γ0 表7-3

　　安全等級γ0設計使用年限γ0

　　一級不應小于1.1100年及以上不應小于1.1

　　二級不應小于1.050年不應小于1.0

　　三級不應小于0.95年不應小于0.9

　　注：對設計使用年限為25年的結構構件，各類材料結構設計規范可根據各自情況確定結構重要性系數γ0的取值。

　　在抗震設計中，不考慮結構構件的重要性系數。

　　同一建筑物中的各類構件的安全等級，宜與整個結構的安全等級相同。但應根據需要，對某些構件的安全等級可采取提高一級或降低一級。

　　(2)荷載效應組合設計值s

　　1)荷載效應基本組合

　　①對于基本組合，荷載效應組合的設計值S應從下列組合值中取最不利值確定：

　　(1)由可變荷載效應控制的組合

　　S=γGSGK+γQ1SQ1k+ (7-2)

　　式中 γG_____永久荷載的分項系數，應按《建筑結構荷載規范》GB 50009--2001第3.2.5條采用;

　　γQi――第i個可變荷載的分項系數，其中γQ1為可變荷載Q1的分項系數，應按《荷載規范》第3.2.5條采用;

　　SGk--按永久荷載標準值Gk計算的荷載效應值;

　　SQik――按可變荷載標準值Qik計算的荷載效應值，其中SQ1k為諸可變荷載效應中起控制作用者;

　　Ψci--可變荷載Qi的組合值系數，應分別按《荷載規范》各章的規定采用;

　　n--參與組合的可變荷載數。

　　(b)由永久荷載效應控制的組合

　　S=γGSGK + (7-3)

　　②對一般排架、框架結構，基本組合可采用簡化規則，并應按下列組合值中取最不利值確定：

　　(a)由可變荷載效應控制的組合：

　　S=γGSGK+γQ1SQ1k (7-4)

　　S=γGSGK+0.9 (7-4a)

　　(b)由永久荷載效應控制的組合仍按公式(7-3)式采用。

　　③基本組合的荷載分項系數，應按下列規定采用：

　　(a)永久荷載的分項系數：

　　a)當其效應對結構不利時

　　對由可變荷載效應控制的組合，應取1.2;

　　對由永久荷載效應控制的組合，應取1.35。

　　b)當其效應對結構有利時

　　一般情況下應取1.0;

　　對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，應取0.9。

　　(b)可變荷載的分項系數：

　　一般情況下應取1.4;

　　對標準值大于4kN/m2的工業房屋樓面結構的活荷載應取1.3。

　　2)荷載效應偶然組合

　　對于偶然組合，荷載效應組合的設計值宜按下列規定確定：偶然荷載的代表值不乘分 項系數;與偶然荷載同時出現的其他荷載可根據觀測資料和工程經驗采用適當的代表值， 各種情況下荷載效應的設計值公式，可由有關規范另行規定。

　　2.正常使用極限狀態表達式

　　對于正常使用極限狀態，應根據不同的設計要求，采用荷載的標準組合、頻遇組合或準永久組合，并應按下列設計表達式進行設計：

　　S≤C (7-5)

　　式中 C--結構或結構構件達到正常使用要求的規定限值，例如變形、裂縫、振幅、加速度、應力等的限值，應按各有關建筑結構設計規范的規定采用。

　　對于標準組合，荷載效應組合的設計值s應按下式采用：

　　S=SGK+SQ1k+ (7-6)

　　對于頻遇組合，荷載效應組合的設計值S應按下式采用：

　　S= SGK+Ψf1SQ1k+ (7-7)

　　式中 Ψf1--可變荷載Q1的頻遇值系數，應按有關的規定采用;

　　Ψqi--可變荷載Qi的準永久值系數，應按有關的規定采用。

　　對于準永久組合，荷載效應組合的設計值S可按下式采用：

　　S= SGK+ (7-8)

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