一、结构的功能要求与极限状态

结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用，能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且要经济合理。具体说来，结构应具有以下几项功能：

（1）安全性。在正常施工和正常使用的条件下，结构应能示受可能出现的各种荷载作用和变形而不发生破坏；在偶然事件发生后，结构仍能保持必要的整体稳定性。例如，厂房结构平时受自重、吊车、风和积雪等荷载作用时，均应坚固不坏，而在遇到强烈地震、烟炸等偶然事件时，容许有局部的损伤，但应保持结构的整体稳定而不发生倒塌。

（2）适用性。在正常使用时，结构应具有良好的工作性能。如吊车梁变形过大会使吊车无法正常运行，水池出现裂缝便不能蓄水等，都影响正常使用，需要对变形、裂缝等进行必要的控制。

（3）耐久性。在正常维护的条件下，结构应能在预计的使用年限内满足各项功能要求，也即应具有足够的耐久性。例如，不致因混誕土的老化、腐蚀或钢筋的锈蚀等而影响结构的使用寿命安全性、适用性和耐久性概括称为结构的可靠性。

二、结构的安全性要求

1．建筑结构安全等级

建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级，建筑结构安全等级的划分应符合表2A3110221的要求。建筑物中各类结构构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同，对其中部分结构构件的安全等级可进行调整，但不得低于三级。

2．建筑装饰装修荷载变动对建筑特构安全性的影响

在装饰装修施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载，如电动设备的振动、对楼面或墙体的撞击等，带有明显的动力荷载的特性；又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料，可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。装饰装修施工过程中常见的荷载变动主要有：

（1）在楼面上加铺任何材料属于对楼板增加了面荷载

（2）在室内增加隔墙、封闭阳台属于增加的线荷载

（3）在室内增加装饰性的柱子，特别是石柱，悬挂较大的吊灯，房间局部增加假山盆景，这些装修做法就是对结构增加了集中荷载。

三、结构的适用性要求

（一）杆件刚度与梁的位移计算

结构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形也不能过大。如果变形超过了允许的范围，也会影响正常的使用。限制过大变形的要求即为刚度要求，或称为正常使用下的极限状态要求。

梁的变形主要是弯矩引起的弯曲变形。剪力所引起的变形很小，一般可以忽略不计。

通常我们都是计算梁的最大变形，如图2A311022所示图2A31102绕曲变形

的简支梁，其跨中最大位移为：

f=（5qllll）/（384EI）

从公式中可以看出，影响梁变形的因素除荷载外，还有：

（1）材料性能：与材料的弹性模量E成反比

（2）构件的截面：与截面的惯性矩I成反比，如矩形截面梁，其截面惯性矩IZ=（bh?）/12

（3）构件的跨度：与跨度l的n次方成正比，此因素影响最大。

（二）混凝土结构的裂缝控制

裂缝控制主要针对混凝土梁（受弯构件）及受拉构件。裂缝控制分为三个等级

（1）构件不出现拉应力

（2）构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度

（3）允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值。

对（1）、（2）等级的混凝土构件，一般只有预应力构件才能达到

四、结构的耐久性要求

结构的耐久性是指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常维护条件下不需进行大修就能完成预定功能的能力。房屋结构中，混凝土结构耐久性是一个复杂的多因素综合问题，我国规范增加了混凝土结构耐久性设计的基本原则和有关规定。

（一）结构设计使用年限

我国《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068－2001给出了建筑结构的设计使用年限，见表2A311022－2。设计使用年限是设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。而评估使用年限是指可靠性评定所顶估的既有结构在规定条件下的使用年限。

（二）混凝土结构的环境类别

在不同环境中，混凝土的劣化与损伤速度是不一样的，因此应针对不同的环境提出不同要求。根据《混凝土结构耐久性设计规范》GB／T50476－200规定，结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理，可分为如下五类，见表2A311022－3

（三）混凝土结构环境作用等级

根据《混凝土结构耐久性设计规范》GB／T50476－2008规定，环境对配筋混土结构的作用等级如表2A311022－4所示。

当结构构件受到多种环境类别共同作用时，应分别满足每种环境类别单独作用下的耐久性要求

（四）混凝土结构耐久性的要求

1．混凝土最低强度等级

结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求，故《混凝土结构耐久性设计规范》GB／T50476－2008中对配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级作出规定，见表2A31022－5

2．保护层厚度

般环境下，设计使用年限为50年的配筋混凝土结构构件，其受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径且应符合表2A311022－6的规定。

3．水胶比、水泥用量的一些要求

对于一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构混凝土，其最大水胶比、最小水泥用量、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量以及最大碱含量，按照耐久性的要求应符合有关规定。

五、既有建筑的可靠度评定

既有结构需要进行可靠性评定的情况：结构的使用时间超过规定的年限；结构的用途或使用要求发生改变，结构的使用环境出现恶化，结构存在较严重的的质量缺陷；出现影响结构安全性、适用性或久性的材料性能劣化，构件损伤或其他不利状态；对既有结构的可靠性有怀疑或有异议。

既有结构的可靠性评定可分为安全性评定、适用性评定和的久性评定，必要时尚应进行抗灾害能力评定，评定应按下列步骤进行：明确评定的对象、内容和目的：通过调查或检测获得与结构上的作用和结构实际的性能和状况的相关数据和信息：对实际结构的可常性进行分析：提出评定报告

1．安全性评定

既有结构的安全性评定应包括结构体系和构件布置、连接和构造、承载力三个评定项目，既有结构的结构体系和构件布置、连接和与安全性相关的构造，应以现行结构设计标准的要求为依据进行评定，其承载力可根据结构的不同情况采取下列方法进行评定：

（1）基于结构良好状态的评定方法；

（2）基于分项系数或安全系数的评定方法

（3）基于可靠指标调整抗力分项系数的评定方法

（4）基于荷载检验的评定方法

（5）其他适用的评定方法。

当结构处于良好使用状态时，宣采用基于结构良好状态的评定方法；当可确定一批构件的实际承载力及其变异系数时，可采用基于可靠指标调整抗力分项系数的评定方法：对具备相应条件的结构或结构构件，可采用基于荷载检验的评定方法。对承载力评定为不符合要求的结构或结构构件，应提出采取加固措施的建议，必要时，也可提出对其限制使用的要求。

2．适用性评定

在结构安全性得到保证的情况下，对影响结构正常使用的变形、裂缝、位移、振动等适用性问题，应以现行结构设计标准的要求为依据进行评定，但在下列情况下可根据实际情况调整或确定正常使用极限状态的限值：已出现明显适用性问题，但结构或构件尚未达到正常使用极限状态的限值；相关标准提出的质量控制指标不能准确反映结构适用性状况。

对已经存在超过正常使用极限状态限值的结构或构件，应提出进行处理的意见。对未达到正常使用极限状态限值的结构或构件，宜进行评估使用年限内结构适用性的评定。此时宜遵守下列原则：评定时可采用现行结构设计标准提供的计算模型，但模型中的指标和参数应进行符合结构实际情况的调整；在条件许可时，可采用荷载检验或现场试验的评定方法：对适用性评定为不满足要求的结构或构件，应提出采取处理措施的建议。

3．耐久性评定

既有结构的耐久性评定应以判定结构相应耐久年限与评估使用年限之间关系为目的结构在环境作用下的正常使用极限状态限值或标志应按下列原则确定：结构构件出现尚未明显影响承载力的表面损伤：结构构件材料的性能劣化，使其产生脆性破坏的可能性增大。

既有结构的耐久年限推定，应将环境作用效应和材料性能相同的结构构件作为一个批次，评定批结构构件的耐久年限，可根据结构已经使用的时间、材料相关性能变化的状况、环境作用情况和结构构件材料性能劣化的规律推定。对耐久年限小于评估使用年限的结构构件，应提出适宜的维护处理建议。

4．抗灾害能力评定

既有结构的抗灾害能力宣从结构体系和构件布置、连接和构造、承载力、防灾减灾和防护措施等方面进行综合评定。对可确定作用的地震、台风、雨雪和水灾等自然灾害，宜通过结构安全性校核评定其抗灾害能力。对发生在结构局部的爆炸、撞击、火灾等偶然作用，宜通过评价其减小偶然作用及作用效应的描施，以及结构不发生与起因不相称的破坏和减小偶然作用影响范围措施等来评定其抗灾害能力。藏小偶然作用及作用效应的措施包括防爆与泄爆措、防撞击和抗撞击措施、可燃物质的控制与消防设施等。减小偶然作用影响范围的措施包括结构变形缝设置和防止发生次生灾害的措施等。对结构不可抗御的灾害，应评价其预警措施和疏散措施等。

知识点：房屋结构的安全性、适用性及耐久性要求

房屋结构的适用性要求