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　　1A410000 建筑工程技：

　　1A411000 建筑結構與構造

　　1A411010 建筑結構工程的可靠性

　　1A411011 建筑結構工程的安全性

　　一、結構的功能要求

　　結構設計的主要目的是保證所建造的結構安全適用，能在規定的期限內滿足各種預期的功能要求，并且要經濟合理。具體說，結構應具有以下幾項功能：

　　(1)安全性

　　在正常施工和正常使用的條件下，結構應能承受可能出現的各種荷載作用和變形而不發生破壞;在偶然事件發生后，結構仍能保持必要的整體穩定性。例如，廠房結構平時受自重、吊車、風和積雪等荷載作用時，均應堅固不壞，而在遇到強烈地震、爆炸等偶然事

　　件時，容許有局部的損傷，但應保持結構的整體穩定而不發生倒塌。

　　(2)適用性

　　在正常使用時，結構應具有良好的工作性能。如吊車梁變形過大會使吊車無法正常運行，水池出現裂縫便不能蓄水等，都影響正常使用，需要對變形、裂縫等進行必要的控制。

　　(3)耐久性

　　在正常維護的條件下，結構應能在預計的使用年限內滿足各項功能要求，也即應具有足夠的耐久性。例如，不致因混凝土的老化、腐蝕或鋼筋的銹蝕等影響結構的使用壽命。

　　安全性、適用性和耐久性概括稱為結構的可靠性。

　　二、兩種極限狀態

　　為了使設計的結構既可靠又經濟，必須進行兩方面的研究：一方面研究各種“作用”在結構中產生的各種效應;另一方面研究結構或構件抵抗這些效應的內在的能力。這里所謂的“作用”主要是指各種荷載，如構件自重、人群重量、風壓和積雪重等;此外，還有外加變形或約束變形，如溫度變化、支座沉降和地震作用等。后者中有一些往往被簡化為等效的荷載作用，如地震荷載等。本書主要討論荷載以及荷載所產生的各種效應，即荷載效應。荷載效應是在荷載作用下結構或構件內產生的內力(如軸力、剪力、彎矩等)、變形(如梁的撓度、柱頂位移等)和裂縫等的總稱。抵抗能力是指結構或構件抵抗上述荷載效應的能力，它與截面的大小和形狀以及材料的性質和分布有關。為了說明這兩方面的相互關系，現舉一個中心受拉構件的例子(見圖1A411011-1)。

　　這里，荷載效應是外荷載在構件內產生的軸向拉力S。設構件截面積為A，構件材料單位面積的抗拉強度為f1，則構件對軸向拉力的抵抗能力為R= f1A.顯然：

　　若S>R，則構件將破壞，即屬于不可靠狀態;

　　若S

　　若S=R 則構件處于即將破壞的緣狀態，稱為極限狀態。

　　很明顯，S>R是不可靠的，R比S超出很多是不經濟的。我國的設計就是基于極限狀態的設計。

　　推廣到一般情況，如果結構或構件超過某一特定狀態就不能滿足上述某項規定的功能要求時，稱這一狀態為極限狀態。極限狀態通常可分為如下兩類：承載力極限狀態與正常使用極限狀態。

　　承載能力極限狀態是對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續承載的變形，它包括結構構件或連接因超過承載能力而破壞，結構或其一部分作為剛體而失去平衡(如傾覆、滑移);以及在反復荷載下構件或連接發生疲勞破壞等。這一極限狀態關系到結構全部或部分的破壞或倒塌，會導致人員的傷亡或嚴重的經濟損失，所以對所有結構和構件都必須按承載力極限狀態進行計算，施工時應嚴格保證施工質量，以滿足結構的安全性。

　　正常使用的極限狀態說明參見1A411012的內容。

　　三、桿件的受力形式

　　結構桿件的基本受力形式按其變形特點可歸納為以下五種：拉伸、壓縮、彎曲、剪切和扭轉，見圖l A411011-2。

　　實際結構中的構件往往是幾種受力形式的組合，如梁承受彎曲與剪力;柱子受到壓力與彎矩等。

　　四、材料強度的基本概念

　　結構桿件所用材料在規定的荷載作用下，材料發生破壞時的應力稱為強度，要求不破壞的要求，稱為強度要求。根據外力作用方式不同，材料有抗拉強度、抗壓強度、抗剪強度等。對有屈服點的鋼材還有屈服強度和極限強度的區別。

　　在相同條件下，材料的強度高，則結構桿件的承載力也高。

　　五、桿件穩定的基本概念

　　在工程結構巾，受壓桿件如果比較細長，受力達到一定的數值(這時一般未達到強度破壞)時，桿件突然發生彎曲，以致引起整個結構的破壞，這種現象稱為失穩。因此，受壓桿件要有穩定的要求。

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