3.1.3 結(jié)構(gòu)功能的極限狀態(tài)

　　能完成預(yù)定的各項(xiàng)功能時(shí)，結(jié)構(gòu)處于有效狀態(tài);反之，則處于失效狀態(tài)，有效狀態(tài)和失效狀態(tài)的分界，稱為極限狀態(tài)，是結(jié)構(gòu)開始失效的標(biāo)志。極限狀態(tài)可分為二類。

　　1. 承載能力極限狀態(tài)

　　結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到最大承載能力或者達(dá)到不適于繼續(xù)承載的變形狀態(tài)，稱為承載能力極限狀態(tài)。超過承載能力極限狀態(tài)后，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能滿足安全性的要求。如：

　　(1) 材料強(qiáng)度不夠而破壞;

　　(2) 因疲勞而破壞;

　　(3) 產(chǎn)生過大的塑性變形而不能繼續(xù)承載;

　　(4) 結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定;

　　(5) 結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系。

　　2. 正常使用極限狀態(tài)

　　結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性能中某項(xiàng)規(guī)定限度的狀態(tài)稱為正常使用極限狀態(tài)。超過了正常使用極限狀態(tài)，結(jié)構(gòu)或構(gòu)件就不能保證適用性和耐久性的功能要求。

　　例如：結(jié)構(gòu)或構(gòu)件出現(xiàn)影響正常使用的過大變形、過寬裂縫、局部損壞和振動(dòng)。

　　結(jié)構(gòu)或構(gòu)件按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行計(jì)算后，還應(yīng)該按正常使用極限狀態(tài)進(jìn)行驗(yàn)算。

　　3.1.4 極 限 狀 態(tài) 方 程

　　1. 承載能力極限狀態(tài)函數(shù)

　　結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)可以用極限狀態(tài)函數(shù)來表達(dá)。承載能力極限狀態(tài)函數(shù)可表示為

　　Z = R – S (3-1)

　　式中 S —— 表示荷載效應(yīng)，它代表由各種荷載分別產(chǎn)生的荷載效應(yīng)的總和;

　　R —— 表示結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力。

　　2. 結(jié)構(gòu)狀態(tài)

　　根據(jù)S、R的取值不同，Z值可能出現(xiàn)三種情況：

　　Z = R-S >0 時(shí), 結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài);

　　Z = R-S =0 時(shí), 結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。

　　Z = R-S <0 時(shí), 結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài);

　　圖3-1 極限狀態(tài)方程取值示意圖

　　3.功能函數(shù)

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中經(jīng)�？紤]的不僅是結(jié)構(gòu)的承載能力，多數(shù)場(chǎng)合還需要考慮結(jié)構(gòu)對(duì)變形或開裂等的抵抗能力，也就是說要考慮結(jié)構(gòu)的適用性和耐久性的要求。由此，上述的極限狀態(tài)方程可推廣為

　　Z = g(x1，x2，…，xn) (3-2)

　　式中，g(…)是函數(shù)記號(hào)，在這里稱為功能函數(shù)。g(…)由所研究的結(jié)構(gòu)功能而定，可以是承載能力，也可以是變形或裂縫寬度等。x1，x2，…，xn 為影響該結(jié)構(gòu)功能的各種荷載效應(yīng)以及材料強(qiáng)度、構(gòu)件的幾何尺寸等。

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