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1A412000结构设计与构造

1A412010 结构可靠性要求

1A412011 结构工程的安全性

一、结构的功能要求

结构设计的主要目的

保证所建造的结构安全适用，能在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且要经济合理。

结构应具三项功能（概括称为结构的可靠性）：

(1) 安全性

在正常施工和正常使用的条件下，结构应能承受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。

如，厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时，均应坚固不坏，而在遇到强烈地震、爆炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。

(2) 适用性

在正常使用时，结构应具有良好的工作性能。

如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行，水池出现裂缝便不能蓄水等，都影响正常使用，需要对变形、裂缝等进行必要的控制。

(3) 耐久性

在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求（应具有足够的耐久性）。

如，不致因混凝土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等影响结构的使用寿命。

二、两种极限状态

我国的设计是基于极限状态的设计。

极限状态通常可分为两类：承载能力极限状态与正常使用极限状态。

承载能力极限状态是对应于结构或构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形，它包括结构构件或连接因超过承载能力而破坏，结构或其一部分作为刚体而失去平衡（如倾覆、滑移），以及在反复荷载作用下构件或连接发生疲劳破坏等。这一极限状态关系到结构全部或部分的破坏或倒塌，会导致人员的伤亡或严重的经济损失，所以对所有结构和构件都必须按承载能力极限状态进行计算，施工时应严格保证施工质量，以满足结构的安全性。

三、杆件的受力形式

按其变形特点可归纳为五种：拉伸、压缩、弯曲、剪切和扭转

实际结构中的构件往往是几种受力形式的组合，如梁承受弯曲与剪力，柱子受到压力与弯矩等。

四、材料强度的基本概念

结构杆件所用材料在规定的荷载作用下，材料发生破坏时的应力称为强度

要求不破坏的要求，称为强度要求

根据外力作用方式不同，材料有抗拉、抗压、抗剪强度等。

对有屈服点的钢材还有屈服强度和极限强度的区别。

在相同条件下，材料的强度高，则结构杆件的承载力也高。

五、杆件稳定的基本概念

在工程结构中，受压杆件如果比较细长，受力达到一定的数值（这时一般未达到强度破坏）时，杆件突然发生弯曲，以致引起整个结构的破坏，这种现象称为失稳，因此，受压杆件要有稳定的要求。

1A412012 结构工程的适用性

一、建筑结构的适用性

建筑结构除了要保证安全外，还应满足适用性的要求，在设计中称为正常使用极限状态。

这种极限状态相应于结构或构件达到正常使用或耐久性的某项规定的限值，它包括构件在正常使用条件下产生过度变形，导致影响正常使用或建筑外观；构件过早产生裂缝或裂缝发展过宽；在动力荷载作用下结构或构件产生过大的振幅等。超过这种极限状态会使结构不能正常工作，影响结构的耐久性。

二、 杆件刚度与梁的位移计算

结构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形也不能过大，如果变形超过了允许的范围，会影响正常的使用。限制过大变形的要求即为刚度要求，或称为正常使用下的极限状态要求。

梁的变形主要是弯矩引起的，叫弯曲变形。剪力所引起的变形很小，可以忽略不计。

通常我们都是计算梁的最大变形，如图所示

影响位移因素（4个）

（1）荷载大小

（2）材料性能：与材料的弹性模量 E 成反比。

（3）构件的截面：与截面的惯性矩 I 成反比，如矩形截面梁，其截面惯性矩 。

（4）构件的跨度（影响最大）：与跨度 l 的 4 次方成正比。

三、混凝土结构的裂缝控制

裂缝控制主要针对混凝土梁（受弯构件）及受拉构件，裂缝控制分为三个等级：

（1）构件不出现拉应力。

（2）构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度。

（3）允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值。

对（1）（2）等级的混凝土构件，一般只有预应力构件才能达到。

1A412013 结构工程的耐久性

含义

指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常维护条件下不需进行大修就能完成预定功能的能力。

二、结构设计使用年限

设计使用年限是设计规定的一个时期，在这一时期内，只需正常维修（不需大修）就能完成预定功能，即房屋建筑在正常设计、正常施工、正常使用和维护下所应达到的使用年限。

三、混凝土结构耐久性的环境类别

在不同环境中，混凝土的劣化与损伤速度是不一样的，因此应针对不同的环境提出不同要求。根据《混凝土结构耐久性设计标准》GB/T 50476—2019 规定，结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理，可分为如下五类