(三)结构功能的极限状态
整个结构或结构的一部分超过某一特定状态就不能满足设计规定的某一功能要求，这个特定状态称为该功能的极限状态。极限状态可分为下列两类：
1．承载能力极限状态
这种极限状态对应于结构或结构构件达到最大承载能力或不适于继续承载的变形。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：
(1)整个结构或结构的一部分作为刚体失去平衡(如倾覆等)；
(2)结构构件或连接因超过材料强度而破坏(包括疲劳破坏)，或因过度变形而不适于继续承载；
(3)结构转变为机动体系；
(4)结构或结构构件丧失稳定(如压屈等)；
(5)地基丧失承载能力而破坏(如失稳等)。
2，正常使用极限状态
这种极限状态对应于结构或结构构件达到正常使用或耐久性能的某项规定限值。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了正常使用极限状态：
(1)影响正常使用或外观的变形；
(2)影响正常使用或耐久性能的局部损坏(包括裂缝)；
(3)影响正常使用的振动；
(4)影响正常使用的其他特定状态。
在建筑结构设计时，除了考虑结构功能的极限状态之外，还须根据结构在施工和使用中的环境条件和影响，区分下列三种设计状况：
(1)持久状况，即在结构使用过程中一定出现，其持续期很长的状况，例如房屋结构承受家具和正常人员荷载的状况。持续期一般与设计使用年限为同一数量级。
(2)短暂状况，即在结构施工和使用过程中出现概率较大，而与设计使用年限相比持续期很短的状况，如结构施工和维修时承受堆料荷载的状况。
(3)偶然状况，即在结构使用过程中出现概率很小，且持续期很短的状况，如结构遭受火灾、爆炸、撞击、罕遇地震等作用。
这三种设计状况分别对应不同的极限状态设计。对于持久状况、短暂状况和偶然状况，都必须进行承载能力极限状态设计；对于持久状况，尚应进行正常使用极限状态设计；而对于短暂状况，可根据需要进行正常使用极限状态设计。 (四)结构极限状态的设计表达式
建筑结构设计应根据使用过程中在结构上可能同时出现的荷载，按承载能力极限状态和正常使用极限状态分别进行荷载(效应)组合，并应取各自的最不利的效应组合进行设计。
1．承载力极限状态设计表达式
根据《荷载规范》的要求，结构构件承载力设计应根据荷载效应的基本组合或偶然组合进行，其一般表达式为
式中 γ0——结构重要性系数；
S——结构效应组合的设计值；
R——结构构件抗力的设计值，应按各有关建筑结构设计规范的规定确定。
(1)结构构件重要性系数γ0
根据《统一标准》，在建筑结构设计时，根据破坏可能产生的后果(危及人的生命安 全、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或设计使用年限按 表11-3取值。
在抗震没计中，不考虑结构构件的重要性系数。
同一建筑物中的各种构件的安全等级，宜与整个结构的安全等级相同。但应根据需要，对某些构件的安全等级可采取提高一级或降低一级。 (2)荷载效应组合设计值S
1)荷载效应基本组合
a．对于基本组合，荷载效应组合的设计值S应从下列组合值中取最不利值确定：
(a)由可变荷载效应控制的组合：
式中 γG—永久荷载的分项系数，应按《荷载规范》第3．2．5条采用；
γQi——第i个可变荷载的分项系数，其中γQ1为可变荷载Q1的分项系数，应按《荷载规范》第3．2．5条采用；
SGk——按永久荷载标准值Gk计算的荷载效应值；
SQik——按可变荷载标准值Qik计算的荷载效应值，其中SQ1k为诸可变荷载效应中起控制作用者；
ψci——可变荷载a的组合值系数，应分别按《荷载规范》各章的规定采用；
n——参与组合的可变荷载数。
(b)由永久荷载效应控制的组合：
注：①基本组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
②当对SQlk无法明显判断时，轮次以各可变荷载效应为SQlk，选其中最不利的荷载效应组合。
③当考虑以竖向的永久荷载效应控制的组合时，参与组合的可变荷载仅限于竖向荷载。
b．对于一般排架、框架结构，基本组合可采用简化规则，并应按下列组合值中取最不利值确定：
(a)由可变荷载效应控制的组合：
(b)由永久荷载效应控制的组合仍按公式(11-3)式采用。
c．基本组合的荷载分项系数，应按下列规定采用：
(a)永久荷载的分项系数：
I当其效应对结构不利时
对由可变荷载效应控制的组合，应取1．2；
对由永久荷载效应控制的组合，应取1．35。
Ⅱ当其效应对结构有利时
一般情况下应取1．0；
对结构的倾覆、滑移或漂浮验算，应取0．9。
(6)可变荷载的分项系数：
一般情况下应取1．4；
对标准值大于4kN／㎡的工业房屋楼面结构的活荷载应取1．3。
注：对于某些特殊情况，可按建筑结构有关设计规范的规定确定。
2)荷载效应偶然组合
对于偶然组合，荷载效应组合的设计值宜按下列规定确定；偶然荷载的代表值不乘分项系数：与偶然荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经验采用适当的代表值。各种情况下荷载效应的设计值公式，可由有关规范另行规定。
2．正常使用极限状态表达式
对于正常使用极限状态，应根据不同的设计要求，采用荷载的标准组合、频遇组合或准永久组合，并应按下列设计表达式进行设计：
S≤C (11—5)
式中 C——结构或结构构件达到正常使用要求的规定限值，例如变形、裂缝、振幅、加速 度、应力等的限值，应按各有关建筑结构设计规范的规定采用。
对于标准组合，荷载效应组合的设计值S应按下式采用：
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
对于频遇组合，荷载效应组合的设计值S应按下式采用：
式中ψf1—可变荷载Q1的频遇值系数，应按有关的规定采用；
ψqi——可变荷载Qi的准永久值系数，应按有关的规定采用。
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。
对于准永久组合，荷载效应组合的设计值S可按下式采用：
注：组合中的设计值仅适用于荷载与荷载效应为线性的情况。 三、荷载的标准值
(一)民用建筑楼面均布活荷载
1．楼面活荷载是房屋结构设计中的主要荷载。
《荷载规范》规定的民用建筑楼面均布活荷载标准值及其组合值、频遇值、准永久值系数如表11—4所列。
注：①本表所给各项活荷载适用于一般使用条件，当使用荷载较大或情况特殊时，应按实际情况采用。
②第6项书库活荷载当书架高度大于2m时，书库活荷载尚应按每米书架高度不小于2．5ＫＮ/m2确定。
③第8项中的客车活荷载只适用于停放载人少于9人的客车；消防车活荷载是适用于满载总重为300KN的大型车辆；当不符合本表的要求时，应将车轮的局部荷载按结构效应的等效原则，换算为等效均布荷载。
④第11项楼梯活荷载，对预制楼梯踏步平板，尚应按1．5kN集中荷载验算。
⑤本表各项荷载不包括隔墙自重和二次装修荷载。对固定隔墙的自重应按恒荷载考虑，当隔墙位置可灵活自由布置时，非固定隔墙的白重应取每延米长墙重(kN/m)的1／3作为楼面活荷载的附加值(kN／㎡)计人，附加值不小于1．0kN／㎡。 2．设计楼面梁、墙、柱及基础时，表114中的楼面活荷载标准值在下列情况下应乘以 规定的折减系数。
(1)设计楼面梁时的折减系数：
1)第1(1)项当楼面梁从属面积超过25m2时，应取0．9；
2)第1(2)-7项当楼面梁从属面积超过刃m2时，应取0。9；
3)第8项对单向板楼盖的次梁和槽形板的纵肋应取0．8；
对单向板楼盖的主梁应取0．6；
对双向板楼盖的梁应取0．8；
4)第9—12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。
(2)设计墙、柱和基础时的折减系数
1)第1(1)项应按表11-5规定采用；
2)第1(2)-7项应采用与其楼面梁相同的折减系数；
3)第8项对单向板楼盖应取0．5；
对双向板楼盖和无梁楼盖应取0．8；
4)第9-12项应采用与所属房屋类别相同的折减系数。
注：楼面梁的从属面积应按梁两侧各延伸二分之一梁间距的范围内的实际面积确定。
(二)民用建筑屋面均布活荷载
房屋建筑的屋面，其水平投影面上的屋面均布活荷载，应按表11—6采用。
屋面均布活荷载，不应与雪荷载同时组合。
注：①不上人的屋面，当施工或维修荷载较大时，应按实际情况采用；对不同结构应按有关设计规范的规定，将标准值作0．2kN／㎡的增减。
②上人的屋面，当兼作其他用途时，应按相应楼面活荷载采用。
③对于因屋面排水不畅、堵塞等引起的积水荷载，应采取构造措施加以防止；必要时，应按积水的可能深度确定屋面活荷载。
④屋面花园活荷载不包括花圃土石等材料自重。
屋面直升机停机坪荷载应根据直升机总重按局部荷载考虑，同时其等效均布荷载不低于5.0KN／m2。
局部荷载应按直升机实际最大起飞重量确定，当没有机型技术资料时，一般可依据轻、中、重三种类型的不同要求，按下述规定选用局部荷载标准值及作用面积：
轻型，最大起飞重量2t，局部荷载标准值取20kN，作用面积0．20m×0．20m；
中型，最大起飞重量4t，局部荷载标准值取40kN，作用面积0．25m×0．25m；
重型，最大起飞重量6t，局部荷载标准值取60kN，作用面积0．30m×0．30m；
荷载的组合值系数应取0．7，频遇值系数应取0．6，准永久值系数应取0。 (三)施工和检修荷载及栏杆水平荷载
1．设计屋面板、檩条、钢筋混凝土挑檐、雨篷和预制小梁时，施工或检修集中荷载(人和小工具的自重)应取1．0kN，并应在最不利位置处进行验算。
注：①对于轻型构件或较宽构件，当施工荷载超过上述荷载时，应按实际情况验算，或采用加垫板、支撑等临时设施承受。
②当计算挑檐、雨篷承载力时，应沿板宽每隔1．0m取一个集中荷载；在验算挑檐、雨篷倾覆时，应沿板宽每隔2．5～3．0m取一个集中荷载。
2，楼梯、看台、阳台和上人屋面等的栏杆顶部水平荷载，应按下列规定采用：
(1)住宅、宿舍、办公楼、旅馆、医院、托儿所，幼儿园，应取0．5kN／m；
(2)学校、食堂、剧场、电影院、车站、礼堂、展览馆或体育场，应取1．0kN／m。
3．当采用荷载准永久组合时，可不考虑施工和检修荷载及栏杆水平荷载。
(四)雪荷载
雪荷载是房屋屋面结构的主要荷载之一。在寒冷地区的大跨度结构和轻型结构，对雪荷载更为敏感。
雪在屋面上的积存对结构产生的作用，与当地的地面积雪大小及气候条件等密切相关。
1.雪荷载标准值及基本雪压
《荷载规范》规定，屋面水平投影面上的雪荷载标准值，应按下式计算：
式中 sk———雪荷载标准值，kN／㎡；
μ r———屋面积雪分布系数；
s0———基本雪压，kiN／㎡。
基本雪压系以当地一般空旷平坦地面上统计所得50年一遇最大积雪的自重确定。
基本雪压应按《荷载规范》全国基本雪压分布图的规定采用。山区的基本雪压，当无实测资料时，可按当地空旷平坦地面的基本雪压值乘以1．2采用。
全国基本雪压标准值范围为0～1．0kN／㎡。
雪荷载的组合值系数可取0．7；频遇值系数可取0．6；准永久值系数应按雪荷载分区I、Ⅱ和Ⅲ的不同，分别取0．5、0．2和0；雪荷载分区按《荷载规范》的规定采用。
2．屋面积雪分布系数
屋面积雪分布系数实际上就是将地面基本雪压换算为屋面雪荷载的换算系数，它与屋面形式、朝向及风力等因素有关。
《荷载规范》规定的屋面积雪分布系数，应根据不同类别的屋面形式，按表11-7采用。
设计建筑结构及屋面的承重构件时，可按下列规定考虑积雪的分布情况：屋面板和檩条按积雪不均匀分布的最不利情况考虑；屋架可分别按积雪全跨均匀分布情况，不均匀分布情况和半跨均匀分布的情况考虑；框架和柱可按全跨均匀分布情况考虑。 (四)风荷载
风荷载是建筑结构上的一种主要的直接作用，对高层建筑尤为重要。
风压随高度而增大，且与地面的粗糙度有关；建筑物体型与尺寸不同，作用在建筑物表 画上的实际风压力(或吸力)不同；风压不是静态压力，实际上是脉动风压，对于高宽比较大的房屋结构，应考虑风的动力效应。
1．风荷载标准值及基本风压
垂直于建筑物表面上的风荷载标准值，应按下述公式计算：
(1) 当计算主要承重结构时
式中 Wk——风荷载标准值(kN／㎡)；
βz——高度z处的风振系数；
μS——风荷载体型系数；
μZ——风压高度变化系数；
ω0——基本风压(kN／n／)。
(2) 当计算围护结构时
式中 βgz——高度z处的阵风系数。
基本风压应按《荷载规范》附录D．4中附表D．4给出的50年一遇的风压采用，但不得小于0．3kN／㎡：，
全国基本风压标准值范围为0．3～0．9kN／㎡。
对于高层建筑、高耸结构以及对风荷载比较敏感的其他结构，基本风压应适当提高，并应由有关的结构设计规范具体规定 2．地面粗糙度与风压高度变化系数μZ
对于平坦或稍有起伏的地形，风压高度变化系数应根据地面粗糙度类别按表11-8确定。
地面粗糙度可分为A、B、C、D四类：
(1)A类指近海海面和海岛、海岸、湖岸及沙漠地区；
(2)B类指田野、乡村、丛林、丘陵以及房屋比较稀疏的乡镇和城市郊区；
(3)C类指有密集建筑群的城市市区；
(4)D类指有密集建筑群且房屋较高的城市市区。
从表11-8中，可以看出：
1)当地面粗糙度类别相同时，离地面越高，μZ值越大，但当达到一定高度后，μZ越接近以至相同；
2)对同一高度，μZ则A区>B区>C区>D区，但当≥450m后，其值相同；
3)表中μZ变化为从0．62至3．12，当离地面5～lOm高，B类时，μZ=1．0。 3．风荷载体型系数μS
风速只是代表在自由气流中各点的风速。气流以不同形式在房屋表面绕过，房屋对气流形成某种干扰，因此房屋设计时不能直接以自由气流的风速作为结构荷载。
风压在建筑物各表面上的分布是不均匀的，设计上取其平均值采用。
一般地，在房屋的迎风墙面上，墙面受正风压(压力)；在背风墙面上受负风压(吸 力)；在侧墙面上受负风压；在屋面上，因屋面形状的不同，风压可表现为正风压或负风压。
《荷载规范》规定的房屋风荷载体型系数可按表11-9采用。
注：①表图中符号→表示风向；+表示压力；—表示吸力。
2表中的系数未考虑邻近建筑群体的影响。
表11-9中未列入的房屋类别，详见《荷载规范》。 4．风振系数βZ
《荷载规范》规定，对于基本自振周期T1大于0．25s的工程结构，如房屋、屋盖及各种高耸结构，以及高度大于30m且高宽比大于1．5的高柔建筑，均应考虑风压脉动对结构产生顺风向风振的影响。
顺风向风振系数值大于1。其值与脉动增大系数、脉动影响系数、振型系数有关。其值计算详见《荷载规范》的规定。
(六)常用材料和构件自重
常用材料和构件自重见表11—10。
注：①以上材料自重单位，自第1～44项为kN／m3，第45~69项为kN／㎡。
②以上常用材料自重中，应熟记下列材料自重值：
钢筋混凝土 25kN／m3；
钢 78．5kN／m3；
砖砌体 18~20kN／m3；
木材(由于树种和含水率不同差别较大，可以榆、松、水曲柳为例)7kN／m3；
花岗石 28kN／m3
