4 极限状态设计原则
4.0.1 承载能力极限状态可理解为结构或结构构件发挥允许的最大承载能力的状态,如结构或结构一部分的倾覆、滑移,结构构件的压曲等,结构构件由于塑性变形而使其几何形状发生显著改变,虽未达到最大承载能力,但已彻底不能使用,也属于达到这种极限状态。
疲劳破坏是在使用中由于荷载多次重复作用而达到的承载能力极限状态,港口工程中钢结构存在疲劳问题。
正常使用极限状态可以理解为结构或结构构件达到使用功能上允许的某个限值的状态。正常使用极限状态的控制,一般采用一个或几个约束条件,采用的限值要满足使用要求,主要根据经验确定。如某些构件必须控制变形、裂缝、振动才能满足使用要求,因过大的裂缝会影响结构的耐久性。
4.0.2 原标准规定结构设计时应考虑持久状况、短暂状况和偶然状况三种设计状况,本次修订根据设计需考虑的持续时段长短和出现概率的高低,将设计状况分为持久状况、短暂状况、地震状况和偶然状况四种,将地震状况从偶然状况中分离出来。这主要是由于地震作用是能够统计并有统计资料的,可以根据地震的重现期确定地震作用,因此,本次修订借鉴了欧洲规范《结构设计基础》EN 1990的规定,增加了地震设计状况。
4.0.3 持久状况是贯穿结构整个使用期的设计情况,要考虑承载能力极限状态和正常使用极限状态。如在整个设计使用年限内码头面承受堆货荷载和流动机械的设计状况,防波堤承受波浪力的状况。
短暂状况在结构施工和使用过程中一定出现,一般仅考虑承载能力极限状态,需要时还要考虑正常使用极限状态。如施工期吊运构件需要控制变形或抗裂的设计状况,使用期维修时承受荷载的状况。
地震状况一般按承载能力极限状态进行设计,使主要承重结构不致因出现设计的地震状况而丧失承载力,即能够抵抗设计烈度的地震,有局部损坏,经一般修理仍能继续使用。
偶然状况包括非正常撞击、爆炸、火灾等偶然事件,如果有特殊要求而规定在设计中考虑时,只进行承载能力极限状态设计或采取防护措施,使主体结构不致因出现设计规定的偶然事件而丧失稳定。
4.0.4 本次修订明确了正常使用极限状态的作用组合为标准组合、频遇组合和准永久组合三种,设计时根据工程的具体情况,选定符合实际的作用组合。
标准组合,用于不可逆正常使用极限状态,当超越极限状态时将产生永久性不可逆损坏。例如:有抗裂要求的构件,一旦产生裂缝会造成不可逆的损坏。
频遇组合,主要用于当一个极限状态被超越时将产生局部损害、较大变形或振动等情况,一般用于可逆的正常使用极限状态。
准永久组合,主要用于当长期效应是决定性因素时的情况,如码头的沉降、钢筋混凝土构件的裂缝开展宽度计算。