《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(t0)≤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0.0】5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(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/T？R， ， ， ，     (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Qma》x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Q》。c， ，     ！    3)—  按？设计值方法的原理】该最大作用的设计值！Qmax《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Q！x的总持续》。时间与设计》基准期T的比率ηx！＝T：x/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 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！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，ψqQk《。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ψqQ《k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，GB 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3《6.8？％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，1，0，m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！ ：