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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(guī)定的期限內滿足各種預期的功能要求，并且要經(jīng)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(xiàn)的各種荷載作用和變形而不發(fā)生破壞;在偶然事件發(fā)生后，結構仍能保持必要的整體穩(wěn)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(wěn)定而不發(fā)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(xiàn)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(tài)

　　為了使設計的結構既可靠又經(jīng)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(chǎn)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(chǎn)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(chǎn)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(xiàn)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(chǎn)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(tài);

　　若S

　　若S=R 則構件處于即將破壞的緣狀態(tài)，稱為極限狀態(tài)。

　　很明顯，S>R是不可靠的，R比S超出很多是不經(jīng)濟的。我國的設計就是基于極限狀態(tài)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(tài)就不能滿足上述某項規(guī)定的功能要求時，稱這一狀態(tài)為極限狀態(tài)。極限狀態(tài)通�？煞譃槿缦聝深悾撼休d力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)。

　　承載能力極限狀態(tài)是對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)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(fā)生疲勞破壞等。這一極限狀態(tài)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(jīng)濟損失，所以對所有結構和構件都必須按承載力極限狀態(tài)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(tài)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(guī)定的荷載作用下，材料發(fā)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(jù)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(qū)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(wěn)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(shù)值(這時一般未達到強度破壞)時，桿件突然發(fā)生彎曲，以致引起整個結構的破壞，這種現(xiàn)象稱為失穩(wěn)。因此，受壓桿件要有穩(wěn)定的要求。

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