關於正常使用極限狀態和承載能力極限狀態的關鍵理解

05-13

個人知乎LIVE 為想或者剛從事結構設計的人解答困惑

正常使用極限狀態一般是一些變形，撓度上的要求，不涉及結構破壞，但是當使用起來不舒服（比如撓度太大）這時候不僅要滿足承載能力極限狀態，還要滿足正常使用極限狀態，那就要驗算撓度，讓他滿足正常使用極限狀態。

當然這時候驗算撓度用的是標準組合（不考慮分項係數），因為本身正常使用極限狀態要求就比較高，撓度限制本身就比較小，不能有太大的撓度，這時候就沒必要用基本組合（考慮分項係數），一邊放，一邊就收一點。

當計算承載能力極限狀態的時候用基本組合（考慮分項係數），因為本身設計到結構的破壞，已經放得很開了，所以保守一點去估計荷載，用上分項係數去加大荷載。

這個基本組合是不考慮地震效應組合的，如果是考慮與地震和風的組合，那就是直接用重力荷載代表值去與地震和風組合，抗規5.4.1與5.1.3結合起來看。

當恆載與活荷的比值大於2.8時，是恆載控制，取1.35G+0.7X1.4Q

當恆載與活荷的比值小於等於2.8時，是活載控制，取1.2G+1.4Q

個人感覺這些其實和歷史和概率等等因素有很大關係，比較經驗。

下面摘自網上：（主要是想說明確定基礎底面積或按單樁承載力確定樁數時，使用標準組合是另有原因的，與上面驗算撓度類似，因為已經考慮了2倍的安全係數，求出特徵值，所以就沒必要再用基本組合了）

1、按地基承載力確定基礎底面積及埋深或按單樁承載力確定樁數時，傳至基礎或承台底面上的作用效應按正常使用極限狀態下作用的標準組合；相應的抗力應採用地基承載力特徵值或單樁承載力特徵值；

2、計算地基變形時，傳至基礎底面上的作用效應應按正常使用極限狀態下作用的准永久組合，不應計入風荷載和地震作用；相應的抗力限值應為地基變形允許值；

3、計算擋土牆、地基或滑坡穩定以及基礎抗浮穩定時，作用效應應按承載能力極限狀態下作用的基本組合，但其分項係數均為1.0；

4、在確定基礎或樁基承台高度、支擋結構截面、計算基礎或支擋結構內力、確定配筋和驗算材料強度時，上部結構傳來的作用效應和相應的基底反力、擋土牆土壓力以及滑坡推力，應按承載能力極限狀態下作用的基本組合，採用相應的分項係數；當需要驗算基礎裂縫寬度時，應按正常使用極限狀態下作用的標準組合；

為什麼驗算地基承載力按標準組合，而計算基礎內力配筋用基本組合呢？這個問題一直困擾我很久，在網上看到一個比較靠譜的說法，摘錄如下：

地基承載力驗算和基礎內力配筋計算，這兩個都是承載力極限狀態的要求，在上一版本規範的要求中，其實都是用內力設計值（對應基本組合）的。

現行規範這麼規定，主要是認為「地基」相關問題用上部結構的概率安全理論並不適用，因此改回了用簡單明了的安全係數法，一般將這個安全係數取為2，這個安全係數在提供或者計算地基承載力特徵值的時候已經考慮，因此內力直接用標準值，無需再考慮荷載分項係數。而對於「基礎」結構的設計，與其它結構構件一樣，則按概率設計的原則，需要同時考慮材料分項係數及荷載分項係數，那內力當然是採用基本組合了。

下面這個說明在理論上不完全正確，但是可能有助你對這個問題的理解：基礎底面積設計的內力不需要乘分項係數，是因為地基土承載力的「材料分項係數」取到了2這個足夠大的數。（混凝土的材料分項係數是1.4，鋼筋的是1.1)

總之，規範的許多規定可能並不能十分完美或者完全合情合理，有時條文的規定是需要兼顧之前的規範的。或者說是有歷史原因的，要徹底搞明白這些規定的來源是很難的，不過有時候一個合理的解釋是能夠幫助理解規範和加強記憶的。