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； ！ ：     》   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～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《,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9【0％：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！ ：。 F》T(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Q》k，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TR—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Q？k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Qm》ax：。d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η《。x＝：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F：Q*(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 》 ηx＝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Q！。。x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(1【4)计算作用的【频遇值ψfQk ！   —。   ？   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μQ*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47—5，年的：地，震烈：度现行？国家标准建筑抗【震设计规范G—B 5001—1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5—0年最大烈度—97％～98—％分位值或重现【期为：1，。642年～247】5年的地震》。烈度 《。 《5，.2：.1：0  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F？0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】10m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 】