極限狀態

極限狀態可理解為結構或結構構件達到使用功能上允許的某個限值的狀態。極限狀態實質上是結構可靠（有效）或不可靠（失效）的界限，故也稱為界限狀態。

基本介紹

• 中文名：極限狀態
• 外文名：limit state
• 別稱：界限狀態
• 屬性：建築結構設計
• 分類：承載能力和正常使用
• 讀音：jí xiàn zhuàng tài

定義

整個結構或結構的一部分構件超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，此特定狀態稱為該功能的極限狀態。

分類

極限狀態可分為兩類：

1．承載能力極限狀態。這種極限狀態對應於結構或結構構件達到最大承載能力或不適於繼續承載的變形。
當結構或結構構件出現下列狀態之一時，應認為超過了承載能力極限狀態：

（1）整個結構或結構的一部分作為剛體失去平衡（如傾覆,滑移等）；

（2）結構構件或連線因超過材料強度而破壞（包括疲勞破壞），或因過度的塑性變形而不適於繼續承載；

（3）結構轉變為機動體系；

（4）結構或結構構件喪失穩定（如壓屈等）；

（5）地基喪失承載能力而破壞（如失穩等）。

2．正常使用極限狀態。這種極限狀態對應於結構或結構構件達到正常使用或耐久性能的某項規定限值。
當結構或結構構件出現下列狀態之一時，應認為超過了正常使用極限狀態：

（1）影響正常使用或外觀的變形；

（2）影響正常使用或耐久性能的局部損壞（包括裂縫）；

（3）影響正常使用的振動；

（4）影響正常使用的其它特定狀態。

補充說明：承載能力極限狀態可理解為結構或結構構件發揮允許的最大承載功能的狀態。結構構件由於塑性變形而使其幾何形狀發生顯著改變，雖未達到最大承載能力，但已徹底不能使用，也屬於達到這種極限狀態。疲勞破壞是在使用中由於荷載多次重複作用而達到的承載能力極限狀態。
例如，某些構件必須控制變形、裂縫才能滿足使用要求。因過大的變形會造成房屋內粉刷層剝落、填充牆和隔斷牆開裂及屋面積水等後果；過大的裂縫會影響結構的耐久性；過大的變形、裂縫也會造成用戶心理上的不安全感。

設計法

極限狀態設計法（limit state design method）：當以整個結構或結構的一部分超過某一特定狀態就不能滿足設計規定的某一功能要求，則此特定狀態稱為該功能的極限狀態，按此狀態進行設計的方法稱極限狀態設計法。它是針對破壞強度設計法的缺點而改進的工程結構設計法。分為半機率極限狀態設計法和機率極限狀態設計法。

半機率極限狀態設計法

將工程結構的極限狀態分為承載能力極限狀態、變形極限狀態和裂縫極限狀態三類（也可將後兩者歸併為一類），並以荷載係數、材料強度係數和工作條件係數代替單一的安全係數。對荷載或荷載效應和材料強度的標準值分別以數理統計方法取值，但不考慮荷載效應和材料抗力的聯合機率分布和結構的失效機率。

機率極限狀態設計法

將工程結構的極限狀態分為承載能力極限狀態和正常使用極限狀態兩大類。按照各種結構的特點和使用要求，給出極限狀態方程和具體的限值，作為結構設計的依據。用結構的失效機率或可靠指標度量結構可靠度（見結構可靠度分析方法），在結構極限狀態方程和結構可靠度之間以機率理論建立關係。這種設計方法即為基於機率的極限狀態設計法，簡稱為機率極限狀態設計法。其設計式是用荷載或荷載效應、材料性能和幾何參數的標準值附以各種分項係數，再加上結構重要性係數來表達。對承載能力極限狀態採用荷載效應的基本組合和偶然組合進行設計，對正常使用極限狀態按荷載的短期效應組合和長期效應組合進行設計。