一、結(jié)構(gòu)功能要求和設(shè)計使用年限

　　結(jié)構(gòu)設(shè)計的目的是要使所設(shè)計的結(jié)構(gòu)能夠完成全部預(yù)定功能要求，并具有足夠的可靠性。結(jié)構(gòu)功能要求概括地說有下列三個方面：

　　(一)安全性

　　(二)適用性

　　(三)耐久性

　　上述功能要求，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時間內(nèi)(設(shè)計基準期內(nèi))，規(guī)定的條件下，(正常設(shè)計、正常施工、正常使用和正常維修)完成預(yù)定功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。

　　二、結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

　　我國《結(jié)構(gòu)統(tǒng)一標準》將結(jié)構(gòu)極限狀態(tài)分為兩類：

　　(一)承載能力極限狀態(tài)

　　結(jié)構(gòu)或構(gòu)件達到了最大承載能力，出現(xiàn)疲勞破壞或者產(chǎn)生了不適于繼續(xù)承載的過大變形。當結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件出現(xiàn)了下列狀態(tài)之一時，即認為超過了承載能力極限狀態(tài)：

　　(1)整個結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分作為剛體失去平衡，如煙囪在風力作用下整體傾倒。

　　(2)結(jié)構(gòu)構(gòu)件或其連接因超過材料強度而破壞(包括疲勞破壞)，如短的軸心受壓構(gòu)件中混凝土和鋼筋分別達到抗壓強度而破壞，構(gòu)件中的鋼筋錨固長度不夠而被拔出，或構(gòu)件因過度變形而不適于繼續(xù)承載。

　　(3)結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C動體系，如簡支梁跨中截面達到抗彎承載力而形成三鉸共線的機動體系，喪失承載能力。

　　(4)結(jié)構(gòu)或構(gòu)件喪失穩(wěn)定，如細長柱達到臨界荷載后壓屈失穩(wěn)而破壞。

　　(5)地基喪失承載能力而破壞(如失穩(wěn)等)。

　　(二)正常使用極限狀態(tài)

　　對應(yīng)于結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達到正常使用或耐久性能的某項規(guī)定限值。當出現(xiàn)下列狀態(tài)之一時，即認為超過了正常使用極限狀態(tài)：

　　(1)影響正常使用或有礙觀瞻的變形，如梁的應(yīng)變過大影響觀瞻或正常使用。

　　(2)影響正常使用或耐久性的局部損壞，如裂縫過寬影響水池的正常使用或?qū)е落摻钿P蝕。

　　(3)影響正常使用的振動，如樓蓋梁板的振幅過大影響正常使用。

　　(4)影響正常使用的其他特定狀態(tài)，如基礎(chǔ)相對沉降過大等。

　　三、結(jié)構(gòu)上的作用、作用效應(yīng)S、結(jié)構(gòu)抗力R，結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z

　　(一)結(jié)構(gòu)上的作用

　　結(jié)構(gòu)上的作用是指施加在結(jié)構(gòu)上的集中或分布荷載(包括永久荷載、可變荷載等)或引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形因素的總稱。

　　施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載與分布荷載稱為直接作用;引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的其他作用稱為間接作用，如基礎(chǔ)沉降、溫度變化、混凝土收縮、焊接變形等。

　　結(jié)構(gòu)上的作用按下列原則分類：

　　1.按隨時間變異分類

　　(1)永久作用：如結(jié)構(gòu)自重、建筑層、土壓力等。

　　(2)可變作用：如樓面活荷載、雪荷載、風荷載、吊車荷載等。

　　(3)偶然作用;如爆炸、撞擊等作用。

　　2.按隨空間位置的變異分類

　　(1)固定作用：如結(jié)構(gòu)自重、固定的設(shè)備等。

　　(2)自由作用：如樓面上的活荷載、吊車荷載等。

　　3.按結(jié)構(gòu)的反應(yīng)特點分類

　　(1)靜態(tài)作用：使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的加速度很小可以忽略不計的作用。如樓面的活荷載等。

　　(2)動態(tài)作用：使結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件產(chǎn)生的加速度不可忽略不計的作用。如吊車荷載、地震作用等。

　　(二)作用效應(yīng)S

　　施加在結(jié)構(gòu)上的直接作用或者間接作用，以及在結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件內(nèi)產(chǎn)生的內(nèi)力和變形(如軸力、彎矩、剪力、扭矩、撓度、轉(zhuǎn)角、裂縫、應(yīng)力與應(yīng)變等)，總稱為作用效應(yīng)，用“S”表示。由直接作用產(chǎn)生的作用效應(yīng)稱之為荷載效應(yīng)。

　　(三)結(jié)構(gòu)抗力R

　　結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承受內(nèi)力和變形的能力，總稱為結(jié)構(gòu)抗力。如構(gòu)件的承載能力、剛度，抵抗裂縫的能力等。

　　(四)結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)Z與極限狀態(tài)方程

　　結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件的工作狀態(tài)是處于安全可靠，還是處于失效狀態(tài)，可以由反映作用效應(yīng)S與結(jié)構(gòu)抗力R兩者之間關(guān)系的功能函數(shù)Z來表達。結(jié)構(gòu)安全可靠的基本條件應(yīng)符合下式要求

　　Z= g(R,S)=R-S≥0

　　式(17-9)稱之為結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)，當結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)時，則

　　Z=R-S=O (17-10)

　　式(17-10)稱之為結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)方程。

　　功能函數(shù)是判別結(jié)構(gòu)失效或可靠的標準

　　當Z>0時，結(jié)構(gòu)處于可靠狀態(tài)

　　當Z=0時，結(jié)構(gòu)處于極限狀態(tài)

　　當Z<0時，結(jié)構(gòu)處于失效狀態(tài)

　　四、結(jié)構(gòu)可靠度

　　結(jié)構(gòu)安全、適用、耐久是結(jié)構(gòu)可靠的標志，總稱為結(jié)構(gòu)的可靠性。結(jié)構(gòu)的可靠度是指在規(guī)定的設(shè)計基準期內(nèi)(我國為50年)，在規(guī)定的條件下(正常設(shè)計、正常施工、正常使用)，完成規(guī)定功能(結(jié)構(gòu)安全性、適用性、耐久性)的概率。結(jié)構(gòu)可靠度就是結(jié)構(gòu)可靠性的概率度量。