建筑力学：许用应力及安全因数

2025-09-30 理论教育版权反馈

【摘要】：根据上述情况，通常将强度极限与屈服极限统称为极限应力，并用σu表示。对于脆性材料，强度极限是唯一强度的指标，因此以强度极限作为极限应力；对于塑性材料，由于其屈服应力σs小于强度极限σb，故通常以屈服应力作为极限应力。因此，在选定材料的极限应力后，除以一个大于1的系数n，所得结果称为许用应力，即式中，n称为安全因数。各种材料在不同工作条件下的安全因数或许用应力，可从有关规范或设计手册中查到。

前面已经介绍了构件在拉伸或压缩时最大工作应力的计算，以及材料在荷载作用下所表现的力学性能。但是，构件是否会因强度不够而发生破坏，只有将构件的最大工作应力与材料的强度指标联系起来，才有可能作出判断。

前述试验表明，当正应力达到强度极限σb时，会引起断裂；当正应力达到屈服极限σs时，将产生屈服或出现显著的塑性变形。构件工作时发生断裂是不容许的，构件工作时发生屈服或出现显著的塑性变形一般也是不容许的。所以，从强度方面考虑，断裂是构件破坏或失效的一种形式，同样，屈服也是构件失效的一种形式、一种广义的破坏。

根据上述情况，通常将强度极限与屈服极限统称为极限应力，并用σu表示。对于脆性材料，强度极限是唯一强度的指标，因此以强度极限作为极限应力；对于塑性材料，由于其屈服应力σs小于强度极限σb，故通常以屈服应力作为极限应力。对于无明显屈服阶段的塑性材料，则用σ0.2作为σu。

在理想情况下，为了充分利用材料的强度，应使材料的工作应力接近于材料的极限应力，但实际上这是不可能的，原因是有以下的一些不确定因素：

（1）用在构件上的外力常常估计不准确。

（2）计算简图往往不能精确地符合实际构件的工作情况。

（3）实际材料的组成与品质等难免存在差异，不能保证构件所用材料完全符合计算时所作的理想均匀假设。(https://www.chuimin.cn)

（4）结构在使用过程中偶尔会遇到超载的情况，即受到的荷载超过设计时所规定的荷载。

（5）极限应力值是根据材料试验结果按统计方法得到的，材料产品的合格与否也只能凭抽样检查来确定，所以，实际使用材料的极限应力有可能低于给定值。

所有这些不确定的因素，都有可能使构件的实际工作条件比设想的更危险。除以上原因外，为了确保安全，构件还应具有适当的强度储备，特别是对于因破坏将带来严重后果的构件，更应给予较大的强度储备。

由此可见，构件的最大工作应力σmax应小于材料的极限应力σu，而且还要有一定的安全裕度。因此，在选定材料的极限应力后，除以一个大于1的系数n，所得结果称为许用应力，即

式中，n称为安全因数。确定材料的许用应力就是确定材料的安全因数。确定安全因数是一项严肃的工作，安全因数定低了，构件不安全；安全因数定高了则浪费材料。各种材料在不同工作条件下的安全因数或许用应力，可从有关规范或设计手册中查到。在一般静强度计算中，对于塑性材料，按屈服应力所规定的安全因数ns，通常取为1.5～2.2；对于脆性材料，按强度极限所规定的安全因数nb，通常取为3.0～5.0，甚至更大。

建筑力学：许用应力及安全因数

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