混凝土结构设计原理：结构的功能要求

1.结构的安全等级

结构的安全等级按结构破坏可能产生的后果^[1]影响程度划分。

建筑物的重要程度是根据其用途决定的。建筑物的用途不同，对其安全度的要求也不同，因此，进行建筑结构设计时应按不同的安全等级进行设计。《混凝土结构设计规范》（GB50010—2002）根据建筑结构破坏后果的严重程度，将建筑结构划分为三个安全等级，见表3.1。

表3.1　建筑结构的安全等级

注 1.对特殊的建筑物，其安全等级应根据具体情况另行确定。
2.地基基础设计安全等级及按抗震要求设计时建筑结构的安全等级，应符合国家现行有关规范的规定。

对人员比较集中，使用频繁的影剧院、体育馆等公共建筑，安全等级宜按一级设计；对特殊建筑物，其结构设计安全等级可视具体情况确定；建筑物中的梁柱等各类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.结构的设计使用年限

计算结构可靠度所依据的年限称为结构的设计使用年限。结构的设计使用年限是指设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按其预定目的使用的时期。设计使用年限可按《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068—2001）确定，也可经主管部门批准后按业主的要求确定。一般建筑结构的设计使用年限可为50 年，如表3.2 所示。各类工程结构的设计使用年限是不统一的。就土木工程总体而言，大坝设计使用年限大于桥梁设计使用年限大于房屋设计使用年限。(www.xing528.com)

表3.2　设计使用年限分类

必须注意，结构的设计使用年限虽与其使用寿命有联系，但不等同，超过设计使用年限的结构并不是不能使用，而是指它的可靠度降低了。

3.结构的功能要求

设计的结构和结构构件应该在规定的设计使用年限内，在正常维护条件下，能保持其使用功能，而不需进行大修加固。根据 《建筑结构可靠度设计统一标准》 （GB50068—2001），建筑结构应该满足的功能要求可概括为：

（1）安全性。建筑结构应能承受正常施工和正常使用时可能出现的各种荷载和变形，在偶然事件（如地震、爆炸等）发生时和发生后保持必需的整体稳定性，不致发生倒塌。

（2）适用性。结构在正常使用过程中应具有良好的工作性。例如，不产生影响使用的过大变形或振幅，不发生足以让使用者不安的过宽裂缝等。

（3）耐久性。结构在正常维护条件下应有足够的耐久性，完好使用到设计规定的年限，即设计使用年限。例如，混凝土不发生严重风化、腐蚀、脱落，钢筋不发生锈蚀等。

良好的结构设计应能满足上述功能要求，这样设计的结构是安全可靠的。