《3 荷载》分类和荷《载组合
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3:.1: 荷载分类和荷】载代表值
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3.1.1 】工程结构可靠—性设计?统一标准G》B 5015—。3,指出结?构上的作用可按随】时间或空间》的变异分类》还可:按结构的反应性质分!类其中最基本的是】按随时间的变异分类!在分析结《构可靠度时它关系到!。概率模型《的选择;在按各【类极限状态设计【时它还关系到荷载代!表值:及其效应《组合形式《的选择?。
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? 本规范中的【永,久荷载和可》变荷载类同于—以,往所谓的恒荷载【和活荷载《;而偶然荷载—也相当于50年代】规范中的特殊荷【载
! :土压力和预应—力作为永久荷—载是因为它们都是】随时:间单调变化》而能趋于限值的【荷,载,其标:准值:都是依?。其可能出现的—最大值来确定
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? 本规范根】。据荷:。载作用频率和阶【段性:可变荷载列》举增加消防车荷载】、施工堆《载、工作时的擦【窗机荷?载、屋顶直升飞【机,。荷载:
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【 建筑结构荷载】规范GB《 50?009中对水—位不变的水》压,力可按永久荷载【考虑:而水:位变化的水压力应按!。可变荷载《考虑但由于水位变】化为不可预》测因素发生变化的可!能,性较大?本规范中水》压力不再区》分为永久荷载—和可变荷载一律【按,。。可变荷载考虑
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》地,。。震,。。作用(包括地—震力:和,地震加速度等—)由建筑抗震设【计规:范GB 50011!具体规定
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【 偶然荷》载如:撞击、爆《炸等是?由各部门以其—专业:本身特?点一般按经》验确定采用标准【值可按第《9章偶然荷载—规定的方法》确定釆用
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3.1.2— 结构《设计:中采用何种荷载代】表,将直接影响到—荷载的取值》和大:小关:系结构设计的安全】。要以强制《性,条文:给以规定
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》 虽然任何荷—载都:具有不同性质—的,变异性但在设计中不!可能直接引用—反映荷载变异性【的各种统计参—数通过?复杂的概率运算进】行具:体设计因此在设计】时除了采《用能:便于设计者使—用的设?计表达式外》对荷载仍应赋—予一个规定》的量值称为荷载【代表值?荷载可根据不同的】设,计要:求规定不同的代表值!以使之能更》确切地?反映它在《设计中?的特点本规范给出荷!载的四种《代表值标准值、组合!值、频遇值》。。和准:永久值荷载标准值是!荷载的基《。。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【得出
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荷载标准!值,是指其在结构—的使用期间可能出】现的最大荷》载值由于荷载本【。身,的随机性因而使用】期,间的最大《荷,载也是?随机:变量原?则上也?可用它的《统计分?布来描?述按工?程结构可《靠性:设计统一《标准G?。B 501》53的规《定,荷载标准值统一由】设计基?准期最大荷载概【率分布的某个分位】值,来确定设计基准期】统一规 《定为5?0年而对该分—。位值的百分位未作统!一,规定
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】因此:。对某类荷载》当有:足够资料而有—可能对其统计分布】作出合?理估:。。。计时则在《其设:计基准期最大荷【载的分布上可根【据协:议的百分位取其【分位值作为该荷载的!代表:值原则上可取分布的!特征:值(例如《均值、众《值或中值)》。国际上习惯》称之为荷载的特征】值(Charact!eristi—c v?alue《),实际上对于大部分】自然荷载包》括风雪荷载习惯上都!以其规定《的平均重现期来定】义标准值也即相当】于以其重现期内最大!荷载的分布的—众值为标准值
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— 目?前并非对所有荷【载都能取得充分的】资料为此不得不【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(!Nominal v!alue《)作为代表》值在本规范中对【按这两种方式—规定的代表值统称为!荷载:标,。准值
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3—.1.3 —在确定各类》可变荷载的标准值】时会涉及出》现荷载最大值的【时域问题本规范【统一采?用一般结《构的设计使用年限5!。0年作为规定—荷,载最大值的时—域,在此也称之为—设计基准期采用【不同:。。的设计基《准期:会,得到不同《的可:变荷载代《。表,值因而也会直接【影响结构的安全必】须以强制性条—文予以确定设计人】员在按本规范—的原则和方》。法确定其他可—变,荷载时也应釆用50!年设:计基准期以便与本】规范规定的分项系数!、组:合值系数等参数相匹!配
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3.1.4! 本?规范所?涉及的荷载其标准值!的取值应按本—规范各章的规定采用!本规:范提供的荷载标准值!。若属于强制性条款在!设计中必须作为荷】载最小?值采用;若》不,属于强制性条—款,则应由业主认可【后采用并在》设计文件中》注明
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?3.:1.5 当有两种!或两种以上的—可变荷载在结—构上要求《同时考虑时》由于所有可变荷【。载,同,时,达到其?单独出现时可能达】到的最大值》的概率极小因此除主!。导,荷载(产生》最大效应的荷载)】仍可以其标准—值为代表值外—其他伴随荷载均【应釆用相应时段【内的最大荷载—也即以小于其—标,。准值的?组,合,值为荷载《代表值而组合值【原则上?可按相应时段最大荷!载分布中的协—议分位?值(可取与标准【值相:同,的分位值《)来确定《
】 国际标准对组合!值的确定方法另【有规定它出于可【。靠指标一致性的【目的并采用经—简化后的敏感系【。数a给出两》。种不同方法的组【合值系数表达式在概!念上这种方式—比同分位值》的表:达方式更为合理但在!研究中发现釆用不同!方法:所得的结果》对实际应《用来说并没有明显的!。差异考虑到目前【实际荷载《取样的局限性因此本!规范暂时不明确组】合值的确定方法主】要还是在工》程设计?的经验范围内偏保】守地加?以确定?
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3.1】.6 荷载的【标准值是在规定的设!计基准期内最大荷载!的意义上确定—的它没有《反映荷?载作为随机》。过程而具有》随时间?变异的特性当结构按!正常使?用极限?状,态,的要求进行设计【时例:如要求控制房屋的】变形、裂缝、局部损!。坏以及引起不舒适的!振动时就应从不同】。的要:求,出发来选择荷载的】代表值
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: 在可变【荷载Q的随机过【程中荷载超过某【水平Q?x的表示方式国际】标准对此建议有两】种
【 :。 1? 用超过Qx的】总,持续时间Tx=Σ】ti或其与设计基】准期T的比》值μx?=Tx/《T来表示见》图1(a《)图1(b)—给出的?是可变荷载》Q在非零时》域内任意《时点荷载《。Q*的概率分布函】数FQ*(Q)超越!Qx的概率为p*】可按下式确定—
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p*=》1-FQ*(—Qx)?
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—对于各态历经—的随机过程》μx可按下》式确定
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— 式中q为荷!。载Q的非零概率
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当μ【x为规定时则相【应的荷载水》平Qx按《下,式确定
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对于与!时间有关联的正【常使用极限状态荷载!的代表值均可考【虑按上?述方式取《值例如允许某些极】限状:态在一个《较短的持续》时间内被超》过或在总体上不【长的时间内被超【过可以采用较小的】μx值(建议不大于!0.1)计算荷载】频遇:值Qf作《为荷载的代表值它】相当于在结构—上时而?出现的较大》荷载值但总是小于】荷载的标准值对于】在结构上经常—作,用的可变荷载应以准!永久值为代表值相应!的,μx值建议》取0.5《相,当于可变荷》载在整?个变化过程中的【中间值
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2— 用超越Q—x的次数n》x或:。单位时间内的平【均超越?次数vx=n—x/T(跨》阈率)来表》示(图2)
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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?(例如其谱》密度函数)间接确】定当其?任意时点荷载的均】值,μ,Q*:及其跨阈《率vm为已知而且荷!载,是高斯平稳各态历经!。的随机过《程,则对应?于,跨,阈率:vx的荷载》水平Qx可按下式】确定
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: ?。对,。于与荷?载超越次数》有关联的正常—。使用极限状态荷【。载的代表《值可考虑《按上述方式取值国际!标准建议将》此作为确定》频遇值?的另一种方式尤其】是,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【功能的?极限:状态但?是国际标准》关于跨阈率的取【值目前并没有具体的!建议:。
— 按严格的】。。统计定义《来确定频遇》值和准永久值—目前还?比较困难本规范所提!供的这些代表—值,大部分还是根据工程!经验并参考国外【标准:的相关内容后确【。定的对于有》可能再划分为持【久性和临《。时性两类的可变荷】载可以直接》引用:荷载的持久性部【分作为荷载》准永:。久值:取值的?依据
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