建筑結構基礎與平法識圖項目負責人：何立志項目一建筑結構的基本知識學習目的

1.理解結構設計的基本要求及概率極限狀態設計法；

2.理解極限狀態設計方法及其適用范圍；

學習方法

結合例題學習

學習內容任務四識別極限狀態設計方法任務四識別極限狀態設計方法1結構的功能要求（1）安全性結構在正常的施工和使用條件下，應該能夠承受各種荷載或其它作用。在一些偶然事件，如大地震的發生時，雖有局部損壞，但應能保持整體穩定，不倒塌。（2）適用性建筑結構除了保證安全性外，還應保證正常使用的功能不受影響，如結構產生過大的變形、裂縫或振動等。變形；裂縫或振動等均不超過規定的限度。（3）耐久性建筑結構在正常使用、維護的情況下應有足夠的耐久性。如鋼筋混凝土結構的鋼筋保護層過小，造成鋼筋銹蝕，或混凝土材料的耐久性不好，造成混凝土凍融破壞等，從而影響了建筑物的使用年限。任務四識別極限狀態設計方法◆結構的可靠性■可靠性——安全性、適用性和耐久性的總稱■就是指結構在規定的使用期限內（設計工作壽命=50年），在規定的條件下（正常設計、正常施工、正常使用和維護），完成預定結構功能的能力。■結構可靠性越高，建設造價投資越大。■

如何在結構可靠與經濟之間取得均衡，就是設計方法要解決的問題。任務四識別極限狀態設計方法■顯然這種可靠與經濟的均衡受到多方面的影響，如國家經濟實力、設計工作壽命、維護和修復等。■規范規定的設計方法，是這種均衡的最低限度，也是國家法律。■設計人員可以根據具體工程的重要程度、使用環境和情況，以及業主的要求，提高設計水準，增加結構的可靠度。■經濟的概念不僅包括第一次建設費用，還應考慮維修，損失及修復的費用任務四識別極限狀態設計方法2結構設計方法

由于結構工程中的不確定性，為取得安全可靠與經濟合理的均衡，在設計中需要考慮這些不確定性的影響。結構設計方法就是處理這種安全可靠與經濟合理的矛盾。◆容許應力設計法◎鋼筋混凝土結構的受力性能不是彈性的；◎結構中一點達到容許應力，結構即認為失效；◎沒有考慮結構功能的多樣性要求；◎安全系數是憑經驗確定的，缺乏科學依據。任務四識別極限狀態設計方法◆破損階段設計法整個截面達到極限承載力才認為失效，考慮了材料塑性和強度的充分發揮，極限荷載可以直接由試驗驗證，構件的總安全度較為明確。

◎但安全系數K仍然憑經驗確定，

◎沒有考慮結構功能的多樣性要求的問題。任務四識別極限狀態設計方法◆極限狀態設計法除要求對承載力極限狀態進行設計外，還包括的撓度和裂縫寬度（適用性）的極限狀態的設計。對于承載力極限狀態，針對荷載、材料的不同變異性，不再采用單一的安全系數，而采用的多系數表達，任務四識別極限狀態設計方法◎

材料強度

fck和fsk

是根據統計后按一定保證率取其下限分位值，反映的材料強度的變異性。◎

荷載值

qik也盡可能根據各種荷載的統計資料，按一定保證率取其上限分位值。◎荷載系數

kqi，材料強度系數kc和

ks仍按經驗確定，但對于不同荷載的變異大小，可取不同的荷載系數。任務四識別極限狀態設計方法◆以概率理論為基礎的極限狀態設計法由于實際結構中的不確定性，因此無論如何設計結構，都會有失效的可能性存在，只是可能性大小不同而已。為了科學定量的表示結構可靠性的大小，采用概率方法是比較合理的。失效概率Pf=P(S>R)任務四識別極限狀態設計方法失效概率越小，表示結構可靠性越大。因此，可以用失效概率來定量表示結構可靠性的大小。結構可靠性的概率度量稱為結構可靠度。

當失效概率Pf小于某個值時，人們因結構失效的可能性很小而不再擔心，即可認為結構設計是可靠的。該失效概率限值稱為容許失效概率[Pf]。任務四識別極限狀態設計方法3概率極限狀態設計法

荷載產生的荷載效應為Ｓ，結構抵抗或承受荷載效應的能力稱結構抗力，記作Ｒ，則：

Ｓ＜Ｒ，表示結構滿足夠能要求，處于可靠狀態；Ｓ＞Ｒ，表示結構不滿足夠能要求，處于失效狀態；Ｓ＝Ｒ，表示結構處于極限狀態。應當指出，由于決定荷載效應Ｓ的荷裁，以及決定結構抗力Ｒ的材料強度和構件尺寸都不是定值，而是隨機變量，故Ｓ和Ｒ亦為隨機變量。任務四識別極限狀態設計方法因此，在結構設計中，保證結構絕對安全可靠，即Ｓ<Ｒ是辦不到的，而只能做到大多數情況下結構處于Ｓ＜Ｒ的可靠狀態。從概率的觀點來看，只要結構處于Ｓ＞Ｒ失效狀態的失效概率足夠小，我們就可以認為結構是可靠的。概率極限狀態設計法，就是通過控制結構達到極限狀態的概率，即控制失效概率的設計方法。

任務四識別極限狀態設計方法★由于結構抗力和荷載效應的隨機性，安全可靠應該屬于概率的范疇，應當用結構完成其預定功能的可能性（概率）的大小來衡量，而不是一個定值來衡量。★材料強度fy和fc的離散★截面尺寸h0和b的施工誤差★應力-應變關系參數k1和k24結構功能的極限狀態

概念：結構或結構的部分構件在承載能力、變形、裂縫、穩定等方面超過某一特定狀態，以致不能滿足設計規定的某一功能要求時，我們這一狀態稱為結構功能的極限狀態。

結構功能的極限狀態可分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩類。任務四識別極限狀態設計方法（1）承載能力極限狀態承載能力極限狀態是對應于結構或結構構件達到了最大承載能力，或產生了不適于繼