1.2.2 极限状态在线视频

同学们

这节课我们来学习结构功能的极限状态

首先我们来学习

结构功能的极限状态的定义与类别

结构能满足功能要求

称结构可靠或有效

否则称结构不可靠或失效

区分结构工作状态可靠与失效的界限

是极限状态

极限状态是一种界限

是结构在工作阶段从有效状态

转变为无效状态的分界

是结构开始失效的标志

因此

结构的极限状态可定义为

整个结构或结构的一部分

超过某一特定状态就不能满足设计规定的

安全性

适用性

耐久性的某一功能要求

该特定状态称为该功能的极限状态

例如构件即将开裂

倾覆

滑移

压屈

失稳等

结构极限状态

分为承载能力极限状态

和正常使用极限状态两类

承载能力极限状态

对应于结构或结构构件达到最大承载力

出现疲劳破坏

发生不适于继续承载的变形

或因局部破坏而发生连续倒塌

承载能力极限状态

主要考虑关于结构安全性的功能

超过这一状态

便不能满足安全性的功能要求

当结构或结构构件出现下列状态之一时

即认为超过了承载能力极限状态

结构构件或连接因材料强度不够而破坏

整个结构或结构的一部分

作为刚体失去平衡

如倾覆等

结构转变为机动体系

结构或结构构件丧失稳定

如柱子被压曲等

结构因局部破坏而发生连续倒塌

结构或结构构件的疲劳破坏

正常使用极限状态对应于结构或结构构件

达到正常使用的某项规定限值

或耐久性能的某种规定状态

超过这一状态

便不能满足适用性或耐久性的规定

当结构或结构构件出现下列状况之一时

即认为超过了正常使用极限状态

影响正常使用或外观的变形

影响正常使用或耐久性能的局部损坏

包括裂缝

影响正常使用的振动

影响正常使用的其他特定状态等

结构或结构构件

一旦超过承载能力极限状态

将造成结构全部或部分破坏或倒塌

导致人员伤亡或重大经济损失

因此

在设计中对所有结构和构件

都必须按承载力极限状态进行计算

并保证具有足够的可靠度

结构或结构构件超过正常使用极限状态的后果

一般不如超过承载能力极限状态那样严重

但也不可忽视

例如过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落

门窗变形

屋面积水等后果

水池和油罐等结构开裂会引起渗漏等等

工程设计时

一般先按承载力极限状态设计结构构件

必要时再按正常使用极限状态验算

对承载能力极限状态

一般是以结构的内力超过其承载能力为依据

对正常使用极限状态

一般是以结构的变形

裂缝

振动参数

超过设计允许的限值为依据

有时也通过结构应力的控制

来保证结构满足正常使用的要求

接下来我们引入极限状态方程

来解决判断结构所处状态的问题

结构的工作性能

取决于作用效应

和结构或构件

承受作用效应的能力

后者称为结构抗力

如构件的承载力 刚度 抗裂度等

用R表示

结构抗力是结构内部固有的

其大小主要取决于材料性能

构件几何参数及计算模式的精确性等

现引入结构的功能函数

Z等于R减S

它表达的是结构抗力与荷载效应的差值

实际工程中

可能出现以下三种情况

第一种情况

当Z大于0

即结构抗力大于荷载效应

此时结构处于可靠状态

第二种情况

Z小于0

即结构抗力小于荷载效应

此时结构处于失效状态

第三种情况

Z等于0

即结构抗力等于荷载效应

此时结构处于极限状态

可见

结构可靠工作的条件为R大于等于S

即结构抗力大于等于荷载效应

关系式Z等于R减S等于0

称为极限状态方程

本节课

我们学习了结构功能的极限状态

定义

分类

以及利用结构功能函数

判别可靠 失效与极限状态的方法

理解了结构构件按承载能力极限状态

进行设计后

还应按正常使用极限状态

进行验算的基本设计思路

本节课就讲到这里

谢谢大家