unserviceability or, according to a more precise. Common definition. As the reaching of a “ limit state ” which causes the construction not to accomplish the task it was designed for. There are two categories of limit state :
(1)Ultimate limit sate, which corresponds to the highest value of the load-bearing capacity. Examples include local buckling or global instability of the structure; failure of some sections and subsequent transformation of the structure into a mechanism; failure by fatigue; elastic or plastic deformation or creep that cause a substantial change of the geometry of the structure; and sensitivity of the structure to alternating loads, to fire and to explosions.
(2)Service limit states, which are functions of the use and durability of the structure. Examples include excessive deformations and displacements without instability; early or excessive cracks; large vibrations; and corrosion.
Computational methods used to verify structures with respect to the different safety conditions can be separated into:
(1)Deterministic methods, in which the main parameters are considered as nonrandom parameters.
(2)Probabilistic methods, in which the main parameters are considered as random parameters. Alternatively, with respect to the different use of factors of safety, computational methods can be separated into:
(1)Allowable stress method, in which the stresses computed under maximum loads are compared with the strength of the material reduced by given safety factors.
(2)Limit states method, in which the structure may be proportioned on the basis of its maximum strength. This strength, as determined by rational analysis, shall not be less than that required to support a factored load equal to the sum of the factored live load and dead load ( ultimate state ).
The stresses corresponding to working ( service ) conditions with unfactored live and dead loads are compared with prescribed values ( service limit state ) . From the four possible combinations of the first two and second two methods, we can obtain some useful computational methods. Generally, two combinations prevail:
(1)deterministic methods, which make use of allowable stresses. (2)Probabilistic methods, which make use of limit states.
The main advantage of probabilistic approaches is that, at least in theory, it is possible to scientifically take into account all random factors of safety, which are then combined to define the safety factor. probabilistic approaches depend upon :
(1) Random distribution of strength of materials with respect to the conditions of fabrication and erection ( scatter of the values of mechanical properties through out the structure );
(2) Uncertainty of the geometry of the cross-section sand of the structure ( faults and
imperfections due to fabrication and erection of the structure );
(3) Uncertainty of the predicted live loads and dead loads acting on the structure;
(4)Uncertainty related to the approximation of the computational method used ( deviation of the actual stresses from computed stresses ).
Furthermore, probabilistic theories mean that the allowable risk can be based on several factors, such as :
(1) Importance of the construction and gravity of the damage by its failure; (2)Number of human lives which can be threatened by this failure; (3)Possibility and/or likelihood of repairing the structure; (4) Predicted life of the structure.
All these factors are related to economic and social considerations such as： (1) Initial cost of the construction;
(2) Amortization funds for the duration of the construction;
(3) Cost of physical and material damage due to the failure of the construction; (4) Adverse impact on society; (5) Moral and psychological views.
The definition of all these parameters, for a given safety factor, allows construction at the optimum cost. However, the difficulty of carrying out a complete probabilistic analysis has to be taken into account. For such an analysis the laws of the distribution of the live load and its induced stresses, of the scatter of mechanical properties of materials, and of the geometry of the cross-sections and the structure have to be known. Furthermore, it is difficult to interpret the interaction between the law of distribution of strength and that of stresses because both depend upon the nature of the material, on the cross-sections and upon the load acting on the structure. These practical difficulties can be overcome in two ways. The first is to apply different safety factors to the material and to the loads, without necessarily adopting the probabilistic criterion. The second is an approximate probabilistic method which introduces some simplifying assumptions ( semi-probabilistic methods ) .
文献翻译
建筑师必须从一种全局的角度出发去处理建筑设计中应该考虑到的实用活动，物质及象征性的需求。因此，他或他试图将有相互有关的空间形式分体系组成的总体系形成一个建筑环境。这是一种复杂的挑战，为适应这一挑战，建筑师需要有一个分阶段的设计过程，其至少要分三个“反馈”考虑阶段：方案阶段，初步设计阶段和施工图设计阶段。
这样的分阶段涉及是必需的，它可使设计者避免受很多细节的困惑，而这些细节往往会干扰设计者的基本思路。实际上，我们可以说一个成功的建筑设计师应该具备一种从很多细节中分辨出更为基本的内容的能力。
概念构思阶段的任务时提出和斟酌全局场地规划，活动相互作用及房屋形式方案。为实现这些，建筑师必须注意场地各部分的基本使用，空间组织，并应用象征手法确定其具体形式。这就要求建筑师首先按照基本功能和空间关系对一项建筑设计首先构思并模拟出一个抽象的建筑物，然后再对这一抽象的总体空间进行深入探究。在开始勾画具体的建筑形似时，应考虑基本的场所跳进加以修改。
在方案阶段，如果设计者能够形象的预见所作方案的结构整体性，并要考虑施工阶段可行性及经济性，那将是非常有帮助的。这就要求建筑师或者过问工程是能够从主要分体系之间的关系而不是从构建细节去构思总体结构方案。这种能够易于反馈以改进空间形式方案。
在初步设计阶段，建筑师的重点工作应是详细化可能成为最终方案的设计，这是建筑师对结构的要求业转移到做分体系具体方案的粗略设计上。在这一阶段应该完成对结构布置的中等程度的确定，重点论证和设计主要分体系已确定它们的主要几何尺寸，构件和相互关系。这样就可以依据全局设计方案，确定并解决各分体系的相互影响以及设计难题。顾问工程师在这一过程中作用重大，但各细部的考虑还留有选择余地。当然，这些初步设计阶段所作的决定仍可以反馈回取使方案概念进一步改善，或甚至可能有重大变化。
当设计者和顾问工程师对初始阶段设计方案的可行性满意时，就意味着全部设计的基本问题已经解决，不会再因细节问题而发生大的变化。这是工作重点将再次转移，进入细部设计。在这一阶段将重点完善各分体系的细节设计。此时包括结构工程在内的各个领域的专家的作用将十分突出，应为所有施工的细节都必须设计出来。这一阶段的决定，可能会反馈到第二阶段并导致一些变化。如果第一阶段和第二阶段的设计做的深入，那么在最初两个阶段所得到的总体结论和最后阶段的细节的重新设计不再是问题。当然，整个实际过程应该是逐步发展的过程，从创造和细化（改进）总体设计概念直到做出精确的结构设计和细部构造。
综上所述：在第一阶段，建筑师必须首先用概念的方式来确定基本方案的全部空间形式的可行性。在第一阶段，专业人员的合作是有意义的，但仅限于行程总的构思方面；在第二阶段，建筑师应该能够用图形来确定各分体系的需求，并且通过估计关键构件的性能来证明其相互作用的可行性。也就是说，主要分体系的性能只须做到一定深度，需要验证他们的基本形式和相互关系是协调一致的。这需要与工程师进行更加详细与明确的合作；在第三阶段，建筑师和专业人员必须继续合作完成所有构件的设计细节，并制定良好的施工文件。
当然，这些设计的成功来源于建筑材料的发展与革新。
1.钢筋混凝土
素混凝土是由水泥、水、细骨料、粗骨料（碎石或；卵石）、空气，通常还有其他外加剂等经过凝固硬化而成。将可塑的混凝土拌合物注入到模板内，并将其捣实，然后进行养护，以加速水泥与水的水化反应，最后获得硬化的混凝土。其最终制成品具有较高的抗压强度和较低的抗拉强度。其抗拉强度约为抗压强度的十分之一。因此，截面的受拉区必须配置抗拉钢筋和抗剪钢筋以增加钢筋混凝土构件中较弱的受拉区的强度。
由于钢筋混凝土截面在均质性上与标准的木材或钢的截面存在着差异，因此，需要对结构设计的基本原理进行修改。将钢筋混凝土这种非均质截面的两种组成部分按一定比例适当布置，可以最好的利用这两种材料。这一要求是可以达到的。因混凝土由配料搅拌成湿拌合物，经过振捣并凝固硬化，可以做成任何一种需要的形状。如果拌制混凝土的各种材料配合比恰当，则混凝土制成品的强度较高，经久耐用，配置钢筋后，可以作为任何结构体系的主要构件。
浇筑混凝土所需要的技术取决于即将浇筑的构件类型，诸如：柱、梁、墙、板、基础，大体积混凝土水坝或者继续延长已浇筑完毕并且已经凝固的混凝土等。对于梁、柱、墙等构件，当模板清理干净后应该在其上涂油，钢筋表面的锈及其他有害物质也应该被清除干净。浇筑基础前，应将坑底土夯实并用水浸湿6英寸，以免土壤从新浇的混凝土中吸收水分。一般情况下，除使用混凝土泵浇筑外，混凝土都应在水平方向分层浇筑，并使用插入式或表面式高频电动振捣器捣实。必须记住，过分的振捣将导致骨料离析和混凝土泌浆等现象，因而是有害的。
水泥的水化作用发生在有水分存在，而且气温在50°F以上的条件下。为了保证水泥的水化作用得以进行，必须具备上述条件。如果干燥过快则会出现表面裂缝，这将有损与混凝土的强度，同时也会影响到水泥水化作用的充分进行。
设计钢筋混凝土构件时显然需要处理大量的参数，诸如宽度、高度等几何尺寸，配筋的面积，钢筋的应变和混凝土的应变，钢筋的应力等等。因此，在选择混凝土截面时需要进行试算并作调整，根据施工现场条件、混凝土原材料的供应情况、业主提出的特殊要求、对建筑和净空高度的要求、所用的设计规范以及建筑物周围环境条件等最后确定截面。钢筋混凝土通常是现场浇注的合成材料，它与在工厂中制造的标准的钢结构梁、柱等不同，因此对于上面所提到的一系列因素必须予以考虑。
对结构体系的各个部位均需选定试算截面并进行验算，以确定该截面的名义强度是否足以承受所作用的计算荷载。由于经常需要进行多次试算，才能求出所需的截面，因此设计时第一次采用的数值将导致一系列的试算与调整工作。
选择混凝土截面时，采用试算与调整过程可以使复核与设计结合在一起。因此，当试算截面选定后，每次设计都是对截面进行复核。手册、图表和微型计算机以及专用程序的使用，使这种设计方法更为简捷有效，而传统的方法则是把钢筋混凝土的复核与单纯的设计分别进
行处理。
2.土方工程
由于和土木工程中任何其他工种的施工方法与费用相比较，土方挖运的施工方法与费用的变化都要快得多，因此对于有事业心的人来说，土方工程是一个可以大有作为的领域。在1935年，目前采用的利用轮胎式机械设备进行土方挖运的方法大多数还没有出现。那是大部分土方是采用窄轨铁路运输，在这目前来说是很少采用的。当时主要的开挖方式是使用正铲、反铲、拉铲或抓斗等挖土机，尽管这些机械目前仍然在广泛应用，但是它们只不过是目前所采用的许多方法中的一小部分。因此，一个工程师为了使自己在土方挖运设备方面的知识跟得上时代的发展，他应当花费一些时间去研究现代的机械。一般说来，有关挖土机、装载机和运输机械的唯一可靠而又最新的资料可以从制造厂商处获得。
土方工程或土方挖运工程指的是把地表面过高处的土壤挖去（挖方），并把它倾卸到地表面过低的其他地方（填方）。为了降低土方工程费用，填方量应该等于挖方量，而且挖方地点应该尽可能靠近土方量相等的填方地点，以减少运输量和填方的二次搬运。土方设计这项工作落到了从事道路设计的工程师的身上，因为土方工程的设计比其他任何工作更能决定工程造价是否低廉。根据现有的地图和标高，道路工程师应在设计绘图室中的工作也并不是徒劳的。它将帮助他在最短的时间内获得最好的方案。
费用最低的运土方法是用同一台机械直接挖方取土并且卸土作为填方。这并不是经常可以做到的，但是如果能够做到则是很理想的，因为这样做既快捷又省钱。拉铲挖土机。推土机和正铲挖土机都能做到这点。拉铲挖土机的工作半径最大。推土机所推运的图的数量最多，只是运输距离很短。拉铲挖土机的缺点是只能挖比它本身低的土，不能施加压力挖入压实的土壤内，不能在陡坡上挖土，而且挖。卸都不准确。
正铲挖土机介于推土机和拉铲挖土机的之间，其作用半径大于推土机，但小于拉铲挖土机。正铲挖土机能挖取竖直陡峭的工作面，这种方式对推土机司机来说是危险的，而对拉铲挖土机则是不可能的。每种机械设备应该进行最适合它的性能的作业。正铲挖土机不能挖比其停机平面低很多的土，而深挖坚实的土壤时，反铲挖土机最适用，但其卸料半径比起装有正铲的同一挖土机的卸料半径则要小很多。
在比较平坦的场地开挖，如果用拉铲或正铲挖土机运输距离太远时，则装有轮胎式的斗式铲运机就是比不可少的。它能在比较平的地面上挖较深的土（但只能挖机械本身下面的土），需要时可以将土运至几百米远，然后卸土并在卸土的过程中把土大致铲平。在挖掘硬土时，人们发现在开挖场地经常用一辆助推拖拉机（轮式或履带式），对返回挖土的铲运机进行助推这种施工方法是经济的。一旦铲运机装满，助推拖拉机就回到开挖的地点去帮助下一台铲运机。
斗式铲运机通常是功率非常大的机械，许多厂家制造的铲运机铲斗容量为8 m3，满载时可达10 m3。最大的自行式铲运机铲斗容量为19立方米（满载时为25 m3），由430马力的牵引发动机驱动。