2A311022 房屋结构的安全性、适用性及耐久性要求（***）
本小节主要介绍结构的功能要求与极限状态、结构的安全性要求、结构的适用性要求、结构的耐久性要求、既有建筑的可靠度评定等内容。
一、结构的功能要求与极限状态
结构设计的主要目的是要保证所建造的结构安全适用，能够在规定的期限内满足各种预期的功能要求，并且要经济合理。具体说来，结构应具有如表2A311022-1所示几项功能。
表2A311022-1 结构的功能
二、结构的安全性要求
结构性的安全性主要包括建筑结构安全等级和结构的适用性要求两方面内容。
1.建筑结构安全等级
建筑结构设计时，应根据结构破坏可能产生的后果（危及人的生命、造成经济损失、产生社会影响等）的严重性，采用不同的安全等级。建筑结构安全等级的划分应符合表2A311022-2的要求。建筑物中各类结构构件的安全等级，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。
表2A311022-2 建筑结构的安全等级
知识拓展
（1）对特殊的建筑物，其安全等级宜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。
2.建筑装饰装修荷载变动对建筑结构安全性的影响
在装饰装修施工过程中，将对建筑结构增加一定数量的施工荷载，如电动设备的振动、对楼面或墙体的撞击等，带有明显的动力荷载的特性；又如在房间放置大量的砂石、水泥等建筑材料，可能使得建筑物局部面积上的荷载值远远超过设计允许的范围。
三、结构的适用性要求
结构的适用性要求包括杆件刚度与梁的位移计算及混凝土结构的裂缝控制两方面内容，重点掌握梁变形的影响因素，以及影响最大的因素。
（一）杆件刚度与梁的位移计算
结构杆件在规定的荷载作用下，虽有足够的强度，但其变形也不能过大。如果变形超过了允许的范围，也会影响正常的使用。限制过大变形的要求即为刚度要求，或称为正常使用下的极限状态要求。
梁的变形主要是弯矩引起的弯曲变形。剪力所引起的变形很小，一般可以忽略不计。
通常我们都是计算梁的最大变形，如图2A311022所示的简支梁，其跨中最大位移为：
图2A311022 挠曲变形示意图
从公式中可以看出，影响梁变形的因素除荷载外，还有：
（1）材料性能，与材料的弹性模量E成反比；
（2）构件的截面，与截面的惯性矩I成反比，如矩形截面梁，其截面惯性矩
；
（3）构件的跨度，与跨度I的n次方成正比，此因素影响最大。
（二）混凝土结构的裂缝控制
裂缝控制主要针对混凝土梁（受弯构件）及受拉构件，裂缝控制分为三个等级：
（1）构件不出现拉应力；
（2）构件虽有拉应力，但不超过混凝土的抗拉强度；
（3）允许出现裂缝，但裂缝宽度不超过允许值。
名师点拨
对（1）、（2）等级的混凝土构件，一般只有预应力构件才能达到。
【例题1·单选题】一受均布荷载作用的简支梁，已知矩形截面梁的高度h是宽度b的二倍，其他条件都不变，现将其旋转90°（宽变成高，高变成宽）时，最大变形是原来的（ ）倍。
A.4 B.2 C.1/4 D.1/2
【解析】根据
，
，可知
，a是常数，又因为h=2b，
，
，故f2 /f1 = 4。
【答案】A
四、结构的耐久性要求
结构的耐久性是指结构在规定的工作环境中，在预期的使用年限内，在正常维护条件下不需进行大修就能完成预定功能的能力。房屋结构中，混凝土结构耐久性是一个复杂的多因素综合问题，我国规范增加了混凝土结构耐久性设计的基本原则和有关规定。
（一）结构设计使用年限
我国《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB 50068—2001）给出了建筑结构的设计使用年限，见表2A311022-3。设计使用年限是设计规定的结构或结构构件不需进行大修即可按预定目的使用的年限。而评估使用年限是指可靠性评定所预估的既有结构在规定条件下的使用年限。
表2A311022-3 设计使用年限分类
（二）混凝土结构的环境类别
在不同环境中，混凝土的劣化与损伤速度是不一样的，因此应针对不同的环境提出不同要求。根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）规定，结构所处环境按其对钢筋和混凝土材料的腐蚀机理，可分为如下五类，如表2A311022-4所示。
表2A311022-4 环境类别
名师点拨
一般环境是指无冻融、氯化物和其他化学腐蚀物质作用。
（三）混凝土结构环境作用等级
根据《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）规定，环境对配筋混凝土结构的作用程度如表2A311022-5所示。
表2A311022-5 环境作用类别
当结构构件受到多种环境类别共同作用时，应分别满足每种环境类别单独作用下的耐久性要求。
（四）混凝土结构耐久性的要求
1.混凝土最低强度等级
结构构件的混凝土强度等级应同时满足耐久性和承载能力的要求，故《混凝土结构耐久性设计规范》（GB/T 50476—2008）中对配筋混凝土结构满足耐久性要求的混凝土最低强度等级作出规定，如表2A311022-6所示。
表2A311022-6 满足耐久性要求的混凝土最低强度等级
名师点拨
预应力混凝土构件的混凝土最低强度等级不应低于C40。Ca代表引气混凝土的强度等级。
2.保护层厚度
一般环境下，设计使用年限为50年的钢筋混凝土结构，其受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于钢筋的公称直径，且应符合表2A311022-7的规定。
表2A311022-7 纵向受力钢筋的混凝土保护层最小厚度（mm）
名师点拨
基础中纵向受力钢筋的混凝土保护层厚度不应小于70mm；当无垫层时，不应小于70mm。
3.水灰比、水泥用量的要求
对于一类、二类和三类环境中，设计使用年限为50年的结构混凝土，其最大水灰比、最小水泥用置、最低混凝土强度等级、最大氯离子含量以及最大碱含量，按照耐久性的要求应符合有关规定。
五、既有建筑的可靠度评定
既有结构需要进行可靠性评定的情况如下。
（1）结构的使用时间超过规定的年限。
（2）结构的用途或使用要求发生改变。
（3）结构的使用环境出现恶化。
（4）结构存在较严重的质量缺陷。
（5）出现影响结构安全性、适用性或耐久性的材料性能劣化、构件损伤或其他不利状态。
（6）对既有结构的可靠性有怀疑或有异议。
既有结构的可靠性评定可分为安全性评定、适用性评定和耐久性评定，必要时应进行抗灾害能力评定。评定应按下列步骤进行。
（1）明确评定的对象、内容和目的；
（2）通过调查或检测获得与结构上的作用和结构实际的性能和状况的相关数据和信息；
（3）对实际结构的可靠性进行分析；
（4）提出评定报告。具体如表2A311022-8所示。
表2A311022-8 既有建筑的可靠性评定
【例题2·单选题】（2013年真题）一般情况下，钢筋混凝土梁是典型的受（ ）构件。
A.拉 B.压 C.弯 D.扭
【解析】梁和板为典型的受弯构件。
【答案】C