一.結(jié)構(gòu)的功能要求

　　建筑結(jié)構(gòu)要解決的基本問題牽，以滿足各種預(yù)定功能的要求。

　　結(jié)構(gòu)在規(guī)定的設(shè)計(jì)使用年限內(nèi)應(yīng)滿足的功能有：

　　(1)在正常施工和正常使用時(shí)，能承受可能出現(xiàn)的各種作用;

　　(2)在正常使用時(shí)具有良好的工作性能;

　　(3)在正常維護(hù)下具有足夠的耐久性;

　　(4)在設(shè)計(jì)規(guī)定的偶然事件(如地震、火災(zāi)、爆炸、撞擊等)發(fā)生時(shí)及發(fā)生后，仍能保持必須的整體穩(wěn)定性。

　　上述“各種作用”是指凡使結(jié)構(gòu)產(chǎn)生內(nèi)力或變形的各種原因，如施加在結(jié)構(gòu)上的集中荷載或分布荷載，以及引起結(jié)構(gòu)外加變形或約束變形的原因，例如地震、地基沉降、溫度變化等。

　　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

　　二.結(jié)構(gòu)的可靠度

　　結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的能力，稱為結(jié)構(gòu)的可靠性(reliability)。結(jié)構(gòu)可靠度是對結(jié)構(gòu)可靠性的定量描述，即結(jié)構(gòu)在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)，在規(guī)定的條件下，完成預(yù)定功能的概率。對結(jié)構(gòu)可靠度的要求與結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期長短有關(guān)，設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期長，可靠度要求就高，反之則低。一般建筑物的設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期為50年。

　　三.結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

　　整個(gè)結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)的一部分超過某一特定狀態(tài)就不能滿足設(shè)計(jì)規(guī)定的某一功能要求，稱此特定狀態(tài)為該功能的極限狀態(tài)。極限狀態(tài)實(shí)質(zhì)上是結(jié)構(gòu)可靠與不可靠的界限，故也可稱為“界限狀態(tài)”。對于結(jié)構(gòu)的各種極限狀態(tài)，均應(yīng)規(guī)定明確的標(biāo)志或限值。

　　我國《鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》(以下簡稱GB50017規(guī)范或規(guī)范)規(guī)定，承重結(jié)構(gòu)應(yīng)按下列二類極限狀態(tài)進(jìn)行設(shè)計(jì)：

　　(1)承載能力極限狀態(tài)包括：構(gòu)件和連接的強(qiáng)度破壞、疲勞破壞和因過度變形而不適于繼續(xù)承載，結(jié)構(gòu)和構(gòu)件喪失穩(wěn)定，結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)動(dòng)體系和結(jié)構(gòu)傾覆。

　　(2)正常使用極限狀態(tài)包括：影響結(jié)構(gòu)、構(gòu)件和非結(jié)構(gòu)構(gòu)件正常使用或耐久性能的局部損壞(包括組合結(jié)構(gòu)中混凝土裂縫)。

　　承載能力極限狀態(tài)與正常使用極限狀態(tài)相比較，前者可能導(dǎo)致人身傷亡和大量財(cái)產(chǎn)損失，故其出現(xiàn)的概率應(yīng)當(dāng)很低，而后者對生命的危害較小，故允許出現(xiàn)的概率可高些，但仍應(yīng)給予足夠的重視。

　　四.概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原理

　　設(shè)結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)采用下列極限狀態(tài)方程描述：

　　式中Z=g(﹒)——結(jié)構(gòu)的功能函數(shù);

　　xi(i=1,2,……n)——影響結(jié)構(gòu)或構(gòu)件可靠度的基本變量，系指結(jié)構(gòu)上的各種作用和材料性能、幾何參數(shù)等;進(jìn)行結(jié)構(gòu)可靠度分析時(shí)，也可采用作用效應(yīng)和結(jié)構(gòu)抗力作為綜合的基本變量;基本變量均可考慮為相互獨(dú)立的隨機(jī)變量。

　　當(dāng)僅有作用效應(yīng)S和結(jié)構(gòu)抗力R兩個(gè)基本變量時(shí)，結(jié)構(gòu)的功能函數(shù)可表為：

　　由于R和S都是隨機(jī)變量，其函數(shù)Z也是一個(gè)隨機(jī)變量。功能函數(shù)Z存在三種可能狀態(tài)：

　　定值設(shè)計(jì)法認(rèn)為R和S都是確定性的變量，結(jié)構(gòu)只要按Z≥0設(shè)計(jì)，并賦予一定的安全系數(shù)，結(jié)構(gòu)就是絕對安全的。事實(shí)并非如此，由于Z的隨機(jī)性，結(jié)構(gòu)失效事故仍時(shí)有所聞。

　　鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法和結(jié)構(gòu)的極限狀態(tài)

　　當(dāng)R和S的統(tǒng)計(jì)值不按正態(tài)分布時(shí)，結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠指標(biāo)應(yīng)以它們的當(dāng)量正態(tài)分布的平均值和標(biāo)準(zhǔn)差代入公式(1.3.9)來計(jì)算。當(dāng)功能函數(shù)Z為非線性函數(shù)時(shí)，可將此函數(shù)展為泰勒級數(shù)而取其線性項(xiàng)計(jì)算β。

　　結(jié)構(gòu)構(gòu)件設(shè)計(jì)時(shí)采用的可靠指標(biāo)，可根據(jù)對現(xiàn)有結(jié)構(gòu)構(gòu)件的可靠度分析(所謂校準(zhǔn)法)，并考慮使用經(jīng)驗(yàn)和經(jīng)濟(jì)因素等確定。我國《建筑結(jié)構(gòu)可靠度設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》(GB50068)規(guī)定，結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)的可靠指標(biāo)，不應(yīng)小于表1.3.2的規(guī)定。鋼結(jié)構(gòu)各種構(gòu)件，按鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，經(jīng)校準(zhǔn)分析，其β值在3.2左右，鋼結(jié)構(gòu)一般情況下屬延性破壞，故總體安全等級為二級。