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》； — ，   ？     1—0，  正常撞击—； 《 ：。    《     11  ！水位变化的水压【力； 》。       ！  12  扬压力！。； ：  —   ？    13  】。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～5【0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【(t0)《。。≤x,t《。0∈[？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QT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FQ(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1》00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(Q】k)＝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TR来表达可变作！用的标准值Q—k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TR、《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(1《1) 】  【   ？        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   】     (—1，3，) ？     】      —  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《。η，x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σ？Q*：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ψ？fQk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ψqQ《k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》ψq：。Qk可直接》按本条第3款—式(1？4)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47？5年的地震烈度现】行国家？标准：建筑：抗，震设：计规范GB 5【00：。11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！～2：47：5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？.2.1《1  ？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 》