3 极限状态设计原则

3.0.2 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功能的状态。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。
正常使用极限状态可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。例如，某些构件必须控制变形、裂缝才能满足使用要求。因过大的变形会造成房屋内粉刷层剥落、填充墙和隔断墙开裂及屋面积水等后果；过大的裂缝会影响结构的耐久性；过大的变形、裂缝也会造成用户心理上的不安全感。

3.0.3 本条中“环境”一词的含义是广义的，包括结构所受的各种作用。例如，房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况属持久状况；结构施工时承受堆料荷载的状况属短暂状况；结构遭受火灾、爆炸、撞击、罕遇地震等作用的状况属偶然状况。

3.0.5 建筑结构按极限状态设计时，必须确定相应的结构作用效应的最不利组合。两类极限状态的各种组合，详见7.0.2和7.0.5条。设计时应针对各种有关的极限状态进行必要的计算或验算，当有实际工程经验时，也可采用构造措施来代替验算。

3.0.6 当考虑偶然事件产生的作用时，主要承重结构可仅按承载能力极限状态进行设计，此时采用的结构可靠指标可适当降低。
由于偶然事件而出现特大的作用时，一般说来，要求结构仍保持完整无缺是不现实的，只能要求结构不致因此而造成与其起因不相称的破坏后果。譬如，仅由于局部爆炸或撞击事故，不应导致整个建筑结构发生灾难性的连续倒塌。为此，当按承载能力极限状态的偶然组合设计主要承重结构在经济上不利时，可考虑采用允许结构发生局部破坏而其剩余部分仍具有适当可靠度的原则进行设计。按这种原则设计时，通常可采取构造措施来实现，例如可对结构体系采取有效的超静定措施，以限制结构因偶然事件而造成破坏的范围。

3.0.7 基本变量是指极限状态方程中所包含的影响结构可靠度的各种物理量。它包括：引起结构作用效应S（内力等）的各种作用，如恒荷载、活荷载、地震、温度变化等，构成结构抗力R（强度等）的各种因素，如材料性能、几何参数等。分析结构可靠度时，也可将作用效应或结构抗力作为综合的基本变量考虑。基本变量一般可认为是相互独立的随机变量。
极限状态方程是当结构处于极限状态时各有关基本变量的关系式。当结构设计问题中仅包含两个基本变量时，在以基本变量为坐标的平面上，极限状态方程为直线（线性问题）或曲线（非线性问题）；当结构设计问题中包含多个基本变量时，在以基本变量为坐标的空间中，极限状态方程为平面（线性问题）或曲面（非线性问题）。

3.0.8～3.0.9 为了合理地统一我国各类材料结构设计规范的结构可靠度和极限状态设计原则，促进结构设计理论的发展，本标准采用了以概率理论为基础的极限状态设计方法，即考虑基本变量概率分布类型的一次二阶矩极限状态设计法。在原标准（GBJ 68—84）编制过程中，主要借鉴了欧洲一国际混凝土委员会（CEB）等六个国际组织联合组成的“结构安全度联合委员会”（JCSS）提出的《结构统一标准规范国际体系》的第一卷——《对各类结构和各种材料的共同统一规则》及国际标准化组织（ISO）编制的《结构可靠度总原则》（ISO 2394）。美国国家标准局1980年出版的《为美国国家标准A58拟定的基于概率的荷载准则》和前西德1981年出版的工业标准《结构安全要求规程的总原则》（草案）均采用了类似的方法。许多其他欧洲国家也采用这种方法编制了有关的国家标准草案。
以往采用的半概率极限状态设计方法，仅在荷载和材料强度的设计取值上分别考虑了各自的统计变异性，没有对结构构件的可靠度给出科学的定量描述。这种方法常常使人误认为只要设计中采用了某一给定安全系数，结构就能百分之百的可靠，将设计安全系数与结构可靠度简单地等同了起来。而以概率理论为基础的极限状态设计方法则是以结构失效概率来定义结构可靠度，并以与结构失效概率相对应的可靠指标β来度量结构可靠度，从而能较好地反映结构可靠度的实质，使设计概念更为科学和明确。
当极限状态方程中仅有作用效应S和结构抗力R两个基本变量时，可采用式（3.0.9-1）计算结构构件的可靠指标β。当基本变量均按正态分布时，式（3.0.9-1）可以直接应用；当基本变量不按正态分布时，则须将其转化为相应的当量正态分布，也就是在设计验算点处以概率密度函数值和概率分布函数值各自相等为条件，求出当量正态分布的平均值、标准差，然后代入式（3.0.9-1）计算。由于设计验算点在设计时往往是待求的，因此就需要从假定设计验算点的坐标值开始，通过若干次迭代过程，最后得出所需的设计验算点和相应的统计参数。利用计算机进行计算是较为简便的。
在实际工程问题中，仅有作用效应和结构抗力两个基本变量的情况是很少的，一般均为多个基本变量。上述的原则和方法也适用于多个基本变量情况下结构可靠指标的计算。

3.0.11 表3.0.11中规定的结构构件承载能力极限状态设计时采用的可靠指标，是以建筑结构安全等级为二级时延性破坏的β值3.2作为基准，其他情况下相应增减0.5。可靠指标β与失效概率运算值p_f的关系见下表：

表3.0.11中延性破坏是指结构构件在破坏前有明显的变形或其他预兆；脆性破坏是指结构构件在破坏前无明显的变形或其他预兆。
表3.0.11中作为基准的β值，是根据对20世纪70年代各类材料结构设计规范校准所得的结果，经综合平衡后确定的。本次修订根据“可靠度适当提高一点”的原则，取消了原标准“可对本表的规定值作不超过±0.25幅度的调整”的规定，因此表3.0.11中规定的β值是各类材料结构设计规范应采用的最低β值。
表3.0.11中规定的β值是对结构构件而言的。对于其他部分如连接等，设计时采用的β值，应由各类材料的结构设计规范另作规定。
目前由于统计资料不够完备以及结构可靠度分析中引入了近似假定，因此所得的失效概率p_f及相应的β尚非实际值。这些值是一种与结构构件实际失效概率有一定联系的运算值，主要用于对各类结构构件可靠度作相对的度量。

3.0.12 为促进房屋使用性能的改善，根据ISO 2394:1998的建议，结合国内近年来对我国建筑结构构件正常使用极限状态可靠度所做的分析研究成果，对结构构件正常使用的可靠度做出了规定。对于正常使用极限状态，其可靠指标一般应根据结构构件作用效应的可逆程度选取：可逆程度较高的结构构件取较低值；可逆程度较低的结构构件取较高值，例如ISO 2394:1998规定，对可逆的正常使用极限状态，其可靠指标取为0；对不可逆的正常使用极限状态，其可靠指标取为1.5。
不可逆极限状态指产生超越状态的作用被移掉后，仍将永久保持超越状态的一种极限状态；可逆极限状态指产生超越状态的作用被移掉后，将不再保持超越状态的一种极限状态。