工程結(jié)構(gòu)是各種工程的建筑物、構(gòu)筑物和設(shè)施中,以建筑材料制成的各種承重構(gòu)件相互連接成一定形式的組合體。除滿足工程所要求的功能和性能外,還必須在使用期內(nèi)安全、適用、耐久地承受外加的或內(nèi)部形成的各種作用。
1. 結(jié)構(gòu)的功能
土木工程結(jié)構(gòu)的功能必須要保證工程的安全性、適用性和耐久性。
土木工程的結(jié)構(gòu)必須保證在正常施工和正常使用時(shí)遇到可能出現(xiàn)的各種作用而不發(fā)生破壞,如遇偶然事件發(fā)生時(shí),保持必要的整體穩(wěn)定性,不至于因局部損壞而產(chǎn)生連續(xù)破壞在施工過程中,不僅要考慮建筑物的設(shè)計(jì)荷載,而且要考慮各種施工荷載。
工程結(jié)構(gòu)的適用性要求結(jié)構(gòu)在正常使用時(shí)能滿足正常的使用要求,具有良好的工作性能。比如梁的變形不能太大、墻板的裂縫不能過寬,否則會(huì)出現(xiàn)滲水并影響美觀等。土木工程的目的是供人們的生活使用,因此,其結(jié)構(gòu)必須要保證耐久性,保證結(jié)構(gòu)在正常使用和維護(hù)條件下,在規(guī)定的使用期(設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期)內(nèi),能夠滿足安全和使用功能要求。即材料的老化、腐蝕等不能超過規(guī)定的限制,否則將影響結(jié)構(gòu)的安全和正常使用。
2. 結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)
工程結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否能夠滿足其功能要求的標(biāo)準(zhǔn),是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分處于失效邊緣的一種狀態(tài)。當(dāng)結(jié)構(gòu)未達(dá)到這種狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)能滿足功能要求;當(dāng)結(jié)構(gòu)超過這一狀態(tài)時(shí),結(jié)構(gòu)不能滿足其功能要求,此特殊狀態(tài)稱為極限狀態(tài)。
(1) 承載能力極限狀態(tài)
承載能力極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否滿足安全性功能要求的標(biāo)準(zhǔn),它是指結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到最大的承載能力或不適于繼續(xù)加載的變形。如整體結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為鋼體失去平衡;結(jié)構(gòu)構(gòu)件或連接因超過材料強(qiáng)度而破壞(包括疲勞破壞),或因過度的變形而不適于繼續(xù)加載;由于某些構(gòu)件或截面破壞使結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系;結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定等。
(2) 正常使用極限狀態(tài)正常使用極限狀態(tài)是判別結(jié)構(gòu)是否滿足正常使用和耐久性功能要求的標(biāo)準(zhǔn),它是結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達(dá)到正常使用或耐久性的某些規(guī)定限值。如達(dá)到影響正常使用或規(guī)范要求規(guī)定的變形限值,產(chǎn)生影響正常使用或耐久性的局部破壞(包括裂縫),超過正常用允許的震動(dòng),影響正常使用或耐久性的其他特定狀態(tài)等。
3.結(jié)構(gòu)的可靠度
結(jié)構(gòu)的可靠度是指結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi),在規(guī)定的條件下,完成預(yù)定功能的概率,保證在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)工程質(zhì)量的安全。從可靠度理論的角度考慮,荷載(作用)在結(jié)構(gòu)上的引起結(jié)構(gòu)的安全程度取決于效應(yīng)S和抗力月的相對(duì)大?。?/FONT>
當(dāng)R>S時(shí),抗力大于效應(yīng),結(jié)構(gòu)安全;
當(dāng)R<S時(shí),抗力小于效應(yīng),結(jié)構(gòu)失效;
當(dāng)R=S時(shí),抗力等于效應(yīng),結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)。
從可靠度理論的角度看,結(jié)構(gòu)的安全取決于失效概率P真,亦即抗力小于效應(yīng)的概率值Pf(R<S).失效概率是控制結(jié)構(gòu)安全程度的定量指標(biāo),安全度大的結(jié)構(gòu)失效的概率小,而失效概率加大時(shí),結(jié)構(gòu)的安全度降低。安全的概念是相對(duì)的,所謂“安全”只是失效概率Pf相對(duì)較小而已。失效概率不可能為零,故不存在絕對(duì)安全的結(jié)構(gòu)。只要通過設(shè)計(jì)把失效概率控制在某一個(gè)能夠接受的限值以下就可以。