5.2  ！结构上的作用 ！ 5—.2.1《  结构上的大部】分作用例如建—筑结构的楼面活【荷载：和风荷载它们—各，自出现与《否以及出《现时量值的》大小在时间和空间】上都是互相独立的】这种作用在计—算其结构效应和【进行组？合时均可按单个作】用考虑某些作—用在结构上的出现】密切相关且有—。可能同时以》最大值出现例如【桥梁上？诸多单独的车辆【。荷，载，可以将它们以车【队形：式作为单个荷载来考！虑 ？ ： 但冬季的雪荷载！。和结构上的》季节温？度差：它，们的最？大值有可能同—时出现就不能各自】。按单个作用考—虑它们？的组合 》 5.—2.2  对—有可能？同时：出现的各《种作用应该考虑它们！在时间和《空间上？的相关关系通过作用！组，合（荷载组合—）来处理对》结构效应的影响；对！于不可能同时出【现，的作用就《不应考？虑其：同时出现的》组合： 》 5.2.3  作！用按随时间》的，。变化分类是》作用最主要》的分类它《直接关系到作用变量！概，率模型的《。。选，择 ？ 《    永久作用】的统计参数》与时间基本无关【。故可采用随机变量概！率模型来描述；永】久作用的随机性通常！表现在随空间变异上！可变作用的统计参数！与时间有关故宜【采用：随机过？程，概率：模型来描述》；在实用上经常【可，将，。随机过程概率模【型，转，化，为随机变量概率模】型来处？理   ！  永？久作用可分为以【下几类 —    —    《 1  结构自重】； 《    —     》2  土压力；【 《    》  ：   3  —。水位不变的》水压：力；： ： ， ？       【 4  预应—力； 【         ！5  地基变形； ！ ，   —   ？   6  —混凝土？收缩； ！      —。  7  》钢，材焊接？变形：； ？ 《        8！  引起《结构外加变形—或约束变形的各种】施工：因素 》     可】变作用？可分为以下几类【 》         ！1  使用时人员、！物件等荷载》；， 》      — ，  2  施工时】结构的某些自—重； 》    —     3  】安装荷？载； 】   ？     》4  车辆荷载；】 ： ，      】  ： 5  吊车荷载；！   】      6 】 ，风荷载； 】 ，        】 7  《雪荷载？。；  】       8】  冰荷载； 】    【    《 9 ？ 多遇地《震； 《     】。    《10  正常—撞击； 】        】 ，1，1  水位变化【的水压力《； 【       【 12  》扬，压力； 】   ？。。      1【。3  波浪力；【 《 ：    《  ：  14《  温度变化 】     偶！然作用可《分，为以下几类 】 ，   《      1 】 撞：击； 】       【 2：。。。  爆炸； 【 《   ？     3—  罕遇地震—； 》     —。    4》  龙卷风；— ？    —    《 5  火灾—； 《     【。   ？ 6 ？ 极严重的侵蚀； ！ ：    —     》7  洪水》作用 》 ？    在上述【作用的举例中地震作！。用和撞击既》可作为可变作用【也可作为偶然作用这！完全取决于对结【构重要性的评估对一！。。般结构可以按规定的！可变作用考虑由【于偶然作用是—指在设计使用年限】内不：太可能出现的作用】因而对重要结构除了！可采用重《要性系数的》办法以提高》安全度外也可以通过！偶，然设计状况将作用】按，量值较大的偶—然作用来考虑其意图！是要求一旦出现【。意外作用时结构也】。不至于发生灾难性】的后果 【 ，   ？  对于一般结构】的设计可以采用【。当地的地震烈度按标！准规定的可变作用来！考虑但？是对于重要结构可】提高地震烈》度按偶然作用—的要求？来考虑欧洲规范【还规：定雪荷载也可—按偶然作《用考虑以适应—重要结？构一旦遭遇意外【。。。的大雪？事件的设计》。需要 】    作用按不】同性质进行分类是】出于：结构设计规范—化，的需要例如吊车荷载！按，随，时间变化的分—类属于？。可变荷载应》考虑它对结构可靠】性的影响；按随空间！变化的分类》属，于自由作用应—考虑它在《结构上的《最不利位《置；按？结构反应《特点：的分：类属于？动态荷载还》应考：虑结构的动力响应】  【。   在选择作用的！概率：模型时很多典—型，。的，。概率：分布类？型的取值往往—是无：界的而实际》上很多随机作—用的量？值由于客《观，条件的限《制而具有不能被【超越的界限》值例如水坝的最高】水位具有《敞开泄压口的内爆炸！。荷载等选用》这类有界作》用的概率《分布类型时》。应考：虑它们的特点—例如可采用截尾【的分布？类型 《  》   作《用的其他分类例【如当进行结构疲劳】验算时可按作—用随时间变化的低】周性和高《。周性分类《。；当考虑结构徐变】效应：时可按作用在结【构上持续期的长【短分类 ！5.2.4  作】为基：。本变量的《作用：应尽可能根据它随】时间变化的规—。律采：用，随机过程的概—率模型来描述—但由于对作》。用观测数据的局限性！对于不同问题还【可给以合理的简化譬！如在设计基准期内】结，构，上的最不利作用（最！大作用或最小—作用：）原则上应按随【机过程的概率模型但！。通过简化也可采【用随机变量的概率模！型来描述 】 ：  ：  在一个确定【的设计基准期T【内对荷载随》机，。过程作一次》连续：。观测（例如对—某地的风压连续观】测30年《～50年）》所获得的依赖于【。观测：时间的数据就称为】。随机过程《的一：个样本函数每个随】机过程都《是由大量的样—本函数构成的—。 ：     荷！载随：机过程的样》本函：。数是十分复杂—的，它随荷载种类的不同！而异目前对各类荷】载随机过程的样本函！数及其性质了解甚少！对于常见的活荷载、！风荷载、雪荷载等】为了简化起见采用了！平，稳二项随机过程【概率模型即将它们】的样本函数》统一：模型化为等》。时段矩形波》函数矩形波幅值【的变化规律采—用荷：载随机过程{Q【(t),t》∈[0,T》]}中任《意时点荷载的概率】分，。布函数FQ》(x)＝P{Q(t！。0)：≤x,t0∈—[0,T]}来描】述 》 ，  ：   对于永—久荷载其值在设计】基，准期内？基本不变从而随机】过，程就转化为》。与，时间无关的》随，机变量？{G(t)》＝G：,t∈？[0,T]》}所以样本函数的图！。像是平？行，于时间轴的》一条直线此》。时荷载一次出现的】持续时间τ＝T在】设计基准《期内的时段数而且】在每一时段内出现】的概率p＝1 】 ，。     对于！。可变：荷载（？活荷载及风、雪【荷载等）其样—本函数？的共同？特点是荷载》一次出现的持续时间！τ＜T在《设计基？准期：。内的时段数r—。＞1且在T内至【少出现一次所以【平均出现次数m【＝pr≥1不同【的可变荷载其统计】参数：τ、p以及任意时点！荷载的概率分布【函，数FQ(x)都【是不：同的 》  《  ： 对于活荷载及【风、：雪荷载随机过程的样！本函数采用》这，种统一？的模：型为推导设计基准】期最大荷载的—概率分布函数和计】算组合的最》大荷载效应（—综合荷载效应）【等带：。来很：多方便 【     当采】用，一次二阶《矩，。极，限状态？设，计法时必须将荷【。载随机过程》转化：为设计基准期最大荷！载即 ？ 】     因T！已规定？故Q：T是：一个与？时间参数t无—关的随机变量 】 ？     各种【荷载的概率模型必须！通，过调查实测根据所获！得，的，资料和数《据进行统计分析【后确定使之尽—可能反映荷载的实】。际情况但《不要求？一律选用平稳二项随！机，过程这种特定—。的概率模型 — ？ 5？.2：.5  任意时【点荷载的概》率分布函数F—Q(x)是》结构可靠度分析【的基础它应根—据实测数《。据运用χ2检验或】K-S检验等方法选！。择典型的概率分布如！正态、对数正态【、伽马、极值—Ⅰ型：、极值Ⅱ型、极值Ⅲ！型等：来拟：。合检验？的显著？性水平可取0.05！显著性水《平是指所假设的概率！分布类型为真而经】检验被拒《绝的最大概率 ！ ， 5.2》.，6  荷载的统【计参：数如平均值》、，标准差、变异系数等！应根据？实测数据《按数理？统计学？的参数估计》方法确定当统计资料！不足且一时又难【以获得时可根据工】程经验经适当的判断！确定 5！.2.7 》 虽然任何作—用都具？有不同性质的变异性！但在工程设计—中不可能直接引用】反映其？变异性？。的各种统计参数并通！过复杂的概率运算】进，行设计因此在设【计时除了采用—能便于？设计者使用的设【计表：达式外对《作用仍应赋予—一个：规定的量值称为【作用的代《表值根据设计—的不同要求可—规定不同的代表值】以使其能《更确切地反映它在】设计中的特点在本标！准中参考《国际标？准对可变作》。用采用四《种代表值标准值、组！合值：、频遇值和准永【久值其中标准—值是：作用的基本代表值而！其他代？表值都？可在标准值的基础】上乘以相应》的，系，数，后来表示 【     【1  作用标准值是！指其在结构设计【基准期内可能出【现的最？大，作用值由于作—用，本，。身的随机性因—。而，。设计基？准期内的最大作用】也是随机变量—尤其是可《变作用原则上都【可用它们的统—计分布来描述作【用标准？值统一由设计—。。基准期最《大作：用概率分布的某个】分位值来确定设计基！准期应统一规定譬如！为50年《或100年》此外还应对该—分位值的百分位【作，明确规定这样标准值！就可取分布的统【计特征值（均—值，、众值、中值或较高！的分位值譬如90】％或95％的分位】值，）因此在国际上【。也，称标准值为特征【值 ？      ！。   1)  当】可变作用采用平【稳二项？随机过程概》。率模型？时设计？基准期T内可变【作用最大值的—概率分布函数FT】(x)可按下式计算！ FT】(x：)＝：[F(x)]—。m   《    《 (2) ！    《 ，。  ：      式中】F(x)可变作用】随机过程的截口概】率分：布函数； ！         ！        】m可变作用在设【计基准期T内的平均！出现次数 】       】。      —当，截，口概率分布为—极值Ⅰ型分布时【 —    ！         ！其最：大值概率分布函数为！: ！   —      2)】。  可变作用的标准！值Qk可由可变【作用：在设计？基准期T内》最大值概率分布的】统计特征值确定最】常用的统计》特征值有平》均值、中位值—和，众，值也可采《用其他指定概率【p的分位值即 】 ， FT(Qk)！＝p       ！ (5？)，    ！        】 此：时对标准值Qk在】设，计基准期内最大【值分：。布上的超越概率为1！－p 】        】3)：  对？可变作用的标准值】。。有时可以《通过平均重》现期：。的规：定，来定义在很多—情况下特《别是对自《然作用采用》重现：期，T，。。。R来：表达可变作用的【标，。准值Qk《比较方便《重，现期是指连续两次】超过作用值》Qk的平均间隔【时间Qk与》TR的关系见—下式 【 F(Qk)＝1－！1/TR    】    (》6) 【       【      重【现期T？R、概率p和—确定：标准值的设计基准期！T还存在下述近似】关系： 】 ？     》    《。    在实际工程！中由于无法对所考】虑的作用取得充分】的数据需根据已有】的工程实践经验通过！分析判断后协—议一个公称值或【名义值作为作用的代！表值 —        ！   ？  当有《两种或两种》以上的可《变作用在结》构上要求同时考虑时！由于所有可变作【用同时达到》其单独出现时可【能达到的最大—值的概率《极小因？此在结？构按承载能力极【限状态？。设计时除主导作【用应采？用标准值为代表值】外其他伴随作—用，均应采用主导—作用出？现时段内《的最大量值也即以】小于其标准值—的组合值为代表值】    ！ 2  可变作用组！合，值可按下述原则确】定  】 ，      1)】  可变作用近似采！用等：时段荷载组合模【型假设所《有作：用的：。随机过程Q(t【)都是由相等时段】τ组成的矩形波平】稳各态历经过—程如图1所示— 》 ， 》         ！2)  根据各个】作用在？。设计基准期内的时段！数r的大小将作用】按序排列在诸作【。。用的组合中必—然有一个作用取其最！大，作用Qmax而其】他作用则分别—取各自的时》段最大作用或任意】时点作用统》称，为组合作《用Qc 【。 ：  ：。      —3)  按》设计值？方法的原理该最【大作用的设》计值Qmaxd和】组，。合作用Qcd及【作用的？组合值系数分别见公！式(8？)、式(《9)、式(10【) ：。 ， ， —      】   ？。  ： ， 对：极值Ⅰ型的作用作用！的，组合值系《。数见式？(11)《 【 》   ？    《   ？  式中《υ一一作用最大值的！变异系数 》 ：  《       4】）  组《合值系数《也可作为伴随—作用：的分项？系数按本标准附【录E第E.6节的有！关内容确《定 —     3  当！结构按正常》使用极限《状态的要求进行【设计时例如》要求：控，制结构的变》形、局部损》坏以及振动时—理应从不同的要【求 出发来选择不同！的作用代《表值；目前规范提供！的除：标准值和组合值【外，还有频？遇值和准永久值频】遇值是代表》某，个约定条件下—不被超越《的作用？水平例如《将设计基准期—内被超越的总时间】规定为某个》较小的比例或被超越！的频率限制》在规定？的频率内《的作用水平准—永久值是代表作【用在设计基》准，期，内经常出现》的水平也即其持久性！部，分当对？持久性部《分无法定性时也可按！频遇值定义》将在设计基准—期内被超越的总时】间规定为某个较大的！比例来确《定可变？作用频遇值》可按：下述原则《确，定  】    《   ？1，。)  ？按作用值被超越的】总持续时《间与设计基》准期的规定比—例确定频遇值 ！ ？   ？   ？      —在可变作《用，的随机过程》的分析中将作—用值超？过某水平Qx的【总持：续时间与设计基【准期T的比率—ηx＝Tx/T来】表征频遇值作—用的短暂程度—如图2(a)—所示图？2，(b)给《出的是？可变作用Q在非零】时域：内任意时点作用【值Q：*，的概率分布函数FQ！。*(：x，)超过Qx水平【的概率p*可按【下式确定 】 p*＝1－FQ！*，(Qx？)   《   ？。  ：(12) ！ — ，    《      —  对各态历经【的随机过程存在【下列：关系式 《 η—x，。＝p*q《 ，      — (13)》。 —    《  ： ，     》式中q？一一：。作用Q的非》零概率 ！      —      当【ηx为？规，定值时？相应的？作用水平Qx可按下！式确定 》 【     【        】。对与时间《有关联的《正常使用极限状【态作用的频遇—值可考虑按》这种方式取值当允许！某些极限状态—在一：个较短的持续—时间内？被超越或在总—体上不？长的时间内被超越】就可采用建议不大】于0.1的ηx【。值按式(《14：)计算作用的频遇】值ψfQ《。k  】。     》 ， 2)  》按作用值被超越【的总频数或单位【时间平均《超越频数即跨—阈率确定频遇值 】    】  ：     》  在可变作用随机！过程的分析中将作】用值超过《某水平Qx的次数】nx或单位时间内】的平：均超越？次数：即跨：阈率：。υx＝nx/T来表！征频：遇值出现的》疏密程度（》图3） 】。    《        】 跨阈？率可通过直接观察确！定一般也可应—用随机？过，程的某些特》性（如谱密度函数）！间接：确定当其任意时点作！用Q*的均值μ【Q*及其跨阈率υm！为已知而《且作用是高斯平稳】。各态历？经的随机过程则对】应于跨阈率υx的作！用水平Qx可—按下式确定》 《 —。       】     》 式中σQ*任【意时点作《用，Q*的？标准：差 ： — 》    《        对！与作用超越次数有】关联的正常》使用：极限状态《作用：的频遇？值ψfQk可考虑】。按这种方《式取值当《结构：振动时涉及人的舒】适，性、影响非结构构件！的性能和设备的使】用功能等的极—限状态都可》采，用频遇值来》。衡量：结构的？正，。常性 —     4【  可变《作用准永久值—可按下述原则确定 ！   【 ，    《。 1)  对在结】构上：经常出现的部分可】变作用可将》其出现部分》的均值作《为准：永久值ψq》Qk采用 》  —   ？  ：  2)  对不易！判别：的，可变作用《可以按作用》值被超越的总—持续时间《。与设计？基准期的规定比【率确定此时》比率可？取0：.5当可变作用可】认为是各态》历经的随机过程时】准永：。久值ψqQk—可直接？按本条第3款式(】14)确定 【 ？ 5.2.8—。。。  偶然作用是【指在：设计使用年》限内不一定出—现而一旦出现—其量值很大且持【续期在多数情况下】很短的作用例—如爆炸、《撞击：、，龙卷风、《。偶然出现的雪—荷载、？风荷载等因此偶【然，作用的出现是—一种意外《事件它？们的代表值应根【据具体的工程情况和！偶然作？用可：能出现的《最大值并且考虑经济！。上的因素《综，合地加以确定也可通！过有关的标》准规定 《 》    对这—类作用由于历史【资料的局限性一【般都是根据工程【。经验通过分析判断经！协议确定其名—义值当？有，。可能获取偶然—作，用的量值数据—并可供统计分—析但是缺乏失—效后果的定》。量，。和经济上的》优化分析时国—际标：准建议可采用重现】期为万年的标准确】定其代？表，值 —     当—采用偶然《作用为结构》的主导作《用时设计应保证【结构不会由于作【用的偶然出现而导】致灾难？性的后果 ！ 5.2.9—  地震作用的代表！。值按传统都采用【当地地区的基本烈】度根据大部分地区的！统计资料它》相当于设计基准期】为50年最大烈【。度90％的分位值】如果采？用重现期《表示基本烈度相当】于，重现期为475年】的地震烈《度现行国家标准建】筑抗震设计规范G】B 5？0011将抗震设防！划分三个水准第一】水准是低《于基本烈度也称为众！值烈：度俗称小震它相当于！50年最大烈度36！.8％的分位—值；第二水准—是基本烈度；第三】水准是罕《遇地震烈度它远【高于：基本烈度俗称大【震相当于50年最大！。。烈度：97％～98％【分位值或重现期【为1642年～【2475年的地震烈！度， ： ？ 5.？2.：10  为》了能适？应各种不同形—式的：结构将结构上的作】。。。用分成两部分因【素与结构类》型，无关的基《本作用和与结构类型！（包括外形和变形性！能）有关的因素基本！作，用F0通常具有随】时间和空间的—。。变异性它应具有【标准化的定义例如对！。结构自重可定义【为结：。。构的图纸尺寸—和材料的标准重度；！对雪荷载可定义【标准：地面上的雪重—为基本雪压；对风荷！载可定义标准—地面上1《0m：。高处的标准时—距的平均风》速为基本风压—如此：等等而作用值—应，在基本作用》的基础上考虑与结构！有关的其他因素【通过反映作用规律】的数学函数(·【)来表述例如对雪】荷载的情况可根【据屋：面的不同条》件将：基本：雪压换算为》屋面上的雪》荷载；？对风荷载的情况可】根据场地地面粗糙度！情况、结构外形及】结构不同高度将基本！风压换？。算为结构上的风荷载！ ？ 5.》2.11 》 当：作用对结构》产生不可忽略—的，加，。速度时？也即与加速度对【。应的结构效应占有】相当比重《时结构应采用动【力模型来描》述此：时动态？作用必须按某种方】式，描述其随《时间的变异性—（随机？性）作用可根—。据分析的方便与否而！采用时域或频域的】描，述方式作用历—程中的不定性可【通过选定随机—参数的非随机函数来！描述也可进一—步，采用：随机过程《来描：述各种随机》过程：经，常被假定为是—。分段平稳的》   】  在有《些情况下动》态作用与材料性【能和结构刚度、质】。量及各类《阻尼有关此》时对作用的描—述首先是在》偏于安全的前提下规！定某些参数》例如结构质量—、，初速度等通常还可】以进：一步将这些》参数转化为等效【。的静态作用》 ？    — 如果认为所选用】的参数还《不能保证其结—果偏：于安全？就有必？要对有关作用模【型，按不同的假设—进行计算从》中选出认《为，可靠的结果》 ：