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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: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 — 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 :     !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 【 5.2.4~5!.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— 》     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30~5】。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FQ(x)!=P:{Q(t0)≤【xt0∈[》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 》 :   ? 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=p《r≥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: ,。 — 》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X【2,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 !   —  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 !     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— 《     —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:5,0年或10》0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9》0%或95%的【分位:值)因此在国际上】也称:标准值为特征值 !     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 【     【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》)  】   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 —     】。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《98%分位值或重现!期为:250?0年地震《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《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 【 ? 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   !  :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 】 :