3.1.3 结构功能的极限状态

　　能完成预定的各项功能时，结构处于有效状态;反之，则处于失效状态，有效状态和失效状态的分界，称为极限状态，是结构开始失效的标志。极限状态可分为二类。

　　1. 承载能力极限状态

　　结构或构件达到最大承载能力或者达到不适于继续承载的变形状态，称为承载能力极限状态。超过承载能力极限状态后，结构或构件就不能满足安全性的要求。如：

　　(1) 材料强度不够而破坏;

　　(2) 因疲劳而破坏;

　　(3) 产生过大的塑性变形而不能继续承载;

　　(4) 结构或构件丧失稳定;

　　(5) 结构转变为机动体系。

　　2. 正常使用极限状态

　　结构或构件达到正常使用或耐久性能中某项规定限度的状态称为正常使用极限状态。超过了正常使用极限状态，结构或构件就不能保证适用性和耐久性的功能要求。

　　例如：结构或构件出现影响正常使用的过大变形、过宽裂缝、局部损坏和振动。

　　结构或构件按承载能力极限状态进行计算后，还应该按正常使用极限状态进行验算。

　　3.1.4 极 限 状 态 方 程

　　1. 承载能力极限状态函数

　　结构的极限状态可以用极限状态函数来表达。承载能力极限状态函数可表示为

　　Z = R – S (3-1)

　　式中 S —— 表示荷载效应，它代表由各种荷载分别产生的荷载效应的总和;

　　R —— 表示结构构件抗力。

　　2. 结构状态

　　根据S、R的取值不同，Z值可能出现三种情况：

　　Z = R-S >0 时, 结构处于可靠状态;

　　Z = R-S =0 时, 结构处于极限状态。

　　Z = R-S <0 时, 结构处于失效状态;

　　图3-1 极限状态方程取值示意图

　　3.功能函数

　　结构设计中经常考虑的不仅是结构的承载能力，多数场合还需要考虑结构对变形或开裂等的抵抗能力，也就是说要考虑结构的适用性和耐久性的要求。由此，上述的极限状态方程可推广为

　　Z = g(x1，x2，…，xn) (3-2)

　　式中，g(…)是函数记号，在这里称为功能函数。g(…)由所研究的结构功能而定，可以是承载能力，也可以是变形或裂缝宽度等。x1，x2，…，xn 为影响该结构功能的各种荷载效应以及材料强度、构件的几何尺寸等。

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