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名師大咖面對面,有問有大收獲多。二、兩種極限狀態(tài)
為了使設計的結構既可靠又經濟,必須進行兩方面的研究:一方面研究各種“作用”在結構中產生的各種效應;另一方面研究結構或構件抵抗這些效應的內在的能力。這里所謂的“作用”主要是指各種荷載,如構件自重、人群重量、風壓和積雪重等;此外,還有外加變形或約束變形,如溫度變化、支座沉降和地震作用等。后者中有一些往往被簡化為等效的荷載作用,如地震荷載等。本書主要討論荷載以及荷載所產生的各種效應,即荷載效應。荷載效應是在荷載作用下結構或構件內產生的內力(如軸力、剪力、彎矩等)、變形(如梁的撓度、柱頂位移等)和裂縫等的總稱。抵抗能力是指結構或構件抵抗上述荷載效應的能力,它與截面的大小和形狀以及材料的性質和分布有關。為了說明這兩方面的相互關系,現(xiàn)舉一個中心受拉構件的例子(見圖1A411011-1)。
這里,荷載效應是外荷載在構件內產生的軸向拉力S。設構件截面積為A,構件材料單位面積的抗拉強度為f1,則構件對軸向拉力的抵抗能力為R= f1A.顯然:
若S>R,則構件將破壞,即屬于不可靠狀態(tài);
若S< p=""><>
若S=R 則構件處于即將破壞的緣狀態(tài),稱為極限狀態(tài)。
很明顯,S>R是不可靠的,R比S超出很多是不經濟的。我國的設計就是基于極限狀態(tài)的設計。
推廣到一般情況,如果結構或構件超過某一特定狀態(tài)就不能滿足上述某項規(guī)定的功能要求時,稱這一狀態(tài)為極限狀態(tài)。極限狀態(tài)通??煞譃槿缦聝深悾撼休d力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)。
承載能力極限狀態(tài)是對應于結構或構件達到最大承載能力或不適于繼續(xù)承載的變形,它包括結構構件或連接因超過承載能力而破壞,結構或其一部分作為剛體而失去平衡(如傾覆、滑移);以及在反復荷載下構件或連接發(fā)生疲勞破壞等。這一極限狀態(tài)關系到結構全部或部分的破壞或倒塌,會導致人員的傷亡或嚴重的經濟損失,所以對所有結構和構件都必須按承載力極限狀態(tài)進行計算,施工時應嚴格保證施工質量,以滿足結構的安全性。
正常使用的極限狀態(tài)說明參見1A411012的內容。