3.1 基本要求
3.1.1 结构的设计、施工和维护应使结构在规定的设计使用年限内以适当的可靠度且经济的方式满足规定的各项功能要求。
3.1.2 结构应满足下列功能要求:
1 能承受在施工和使用期间可能出现的各种作用;
2 保持良好的使用性能;
3 具有足够的耐久性能;
4 当发生火灾时,在规定的时间内可保持足够的承载力;
5 当发生爆炸、撞击、人为错误等偶然事件时,结构能保持必需的整体稳固性,不出现与起因不相称的破坏后果,防止出现结构的连续倒塌。
注:1 对重要的结构,应采取必要的措施,防止出现结构的连续倒塌;对一般的结构,宜采取适当的措施,防止出现结构的连续倒塌。
2 对港口工程结构,“撞击”指非正常撞击。
3.1.3 结构设计时,应根据下列要求采取适当的措施,使结构不出现或少出现可能的损坏:
1 避免、消除或减少结构可能受到的危害;
2 采用对可能受到的危害反应不敏感的结构类型;
3 采用当单个构件或结构的有限部分被意外移除或结构出现可接受的局部损坏时,结构的其他部分仍能保存的结构类型;
4 不宜采用无破坏预兆的结构体系;
5 使结构具有整体稳固性。
3.1.4 宜采取下列措施满足对结构的基本要求:
1 采用适当的材料;
2 采用合理的设计和构造;
3 对结构的设计、制作、施工和使用等制定相应的控制措施。
3.1.1 结构可靠度与结构的使用年限长短有关,本标准所指的结构的可靠度或失效概率,对新建结构,是指设计使用年限的结构可靠度或失效概率,当结构的使用年限超过设计使用年限后,结构的失效概率可能较设计预期值增大。
3.1.2 在工程结构必须满足的5项功能中,第1、4、5项是对结构安全性的要求,第2项是对结构适用性的要求,第3项是对结构耐久性的要求,三者可概括为对结构可靠性的要求。
所谓足够的耐久性能,系指结构在规定的工作环境中,在预定时期内,其材料性能的劣化不致导致结构出现不可接受的失效概率。从工程概念上讲,足够的耐久性能就是指在正常维护条件下结构能够正常使用到规定的设计使用年限。
偶然事件发生时,防止结构出现连续倒塌的设计方法有二类:1直接设计法;2间接设计法。
1 直接设计法
对可能承受偶然作用的主要承重构件及其连接予以加强或予以保护,使这些构件能承受荷载规范规定的或业主专门提出的偶然作用值。当技术上难以达到或经济上代价昂贵时,允许偶然事件引发结构局部破坏,但结构应具备荷载第二传递途径以替代原来的传递途径。前者有的称之为关键构件设计法,后者有的称之为荷载替代传递途径法。
直接设计法比通常用的设计方法复杂得多,代价也高。
2 间接设计法
实际上就是增强结构的整体稳固性。结构的整体稳固性是我国规范需要重点解决的问题。以房屋建筑为例,最简易可行的方法是将房屋捆扎牢固,如对钢筋混凝土框架结构,在楼盖和屋盖内部,设置沿柱列纵、横两个方向的系杆,系杆均需要通长设置,并且在楼盖和屋盖周边设置整个周边通长的系杆,将柱与整个结构连系牢固;房屋稍高时,除设置上述水平向系杆外,在柱内设置从基础到屋盖通长的竖直向系杆。系杆设置的具体要求和方法应遵守相关技术规范的规定。而对钢筋混凝土承重墙结构,将承重墙与楼盖、屋盖连系牢固,组成“细胞状”结构。结构的延性、体系的连续性,都是设计时应予以注意的。
间接设计法的优点是易于实施,虽然这种方法不是建立在偶然作用下对结构详细分析的基础上,但是混凝土结构中连续的系杆和钢结构中加强的连接,可以使结构在偶然作用下发挥出高于其原有的承载力。虽然水平的系杆不能有效承受竖向荷载,但是原来由受损害部分承受的荷载有可能重分配至未受损害部分。
由于连续倒塌的风险对大多数建筑物而言是低的,因而可以根据结构的重要性采取不同的对策以防止出现结构的连续倒塌:
对于次要的结构,可不考虑结构的连续倒塌问题;
对于一般的结构,宜采用间接设计法;
对于重要的结构,应采用间接设计法,当业主有要求时,可采用直接设计法;
对于特别重要的结构,应采用直接设计法。
3.1.3、3.1.4 为满足对结构的基本要求,使结构避免或减少可能的损坏,宜采取的若干主要措施。
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