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5.—2 结构上的作】用
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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!虑此外冬季》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
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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
! 作用按》不同性质进行分类】是出于结构设计规】范化:的需要例如车辆【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
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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
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5.【2.4?~5.?2.7 》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):原则上也应按—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
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》 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—~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【载的种?类不同而异目前【。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∈[0T]}中】任,意时:点荷:载的概率分布函数F!Q(x?)=P{Q(—。t0)≤xt—0∈[0T]}【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)?。=Gt∈[0T]】}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
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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
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— 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
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因?T已规定故QT【是一个?。与时间参数t无关】的随机变量
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? 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【情况并?。不要求一律》选用:平,稳二项随机过程这】种特定的概率模型】
【 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【X2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
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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《资料不足而一时又】难以获得时可根据工!程经验经适》当的判断确定
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《。 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
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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】应该统一《规定譬如为50【。年或100》年此外还《应对该分位》值的百分数作明【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9】5%的分《位值)因此在—国际上也称标—准值为?特征值
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— 对可变作用的标】准值有时可以通过】平均重现期的规【。定来定义见附录第C!.2.?1条第3款
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?。 : 在实际工程中有】时,由于无?法对所考虑的作用取!得充:分的数据也》。。不得不从实》际出发根据》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!的最大量值即—以小:。于其标准值的组【合值:为代:表值(?见附录第C.—2.4?条)
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— 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【如在设计《基准期内被超—越的总时《间与:设计基准期之比【规定为某个较小的比!率,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【定义在设《计基准期《内被超越的总时间】与设计基准期—之比规定《为某个较大》的,比率来确定》(详见附录C.【2.2和C.—2.3条) —
》
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
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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
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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
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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,4,75年地震烈度【我国:规范将抗震设—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5【0,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98%分位值或】重现期为2500年!地震烈度
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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—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φ(—·)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【
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5.2.11 】 当:作用对结构产生不可!忽略的加速度—时即与?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
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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 —
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