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GB !50153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 50009】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 50】011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 50153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(Char—ac:terist—。ic v《alu?e):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(Nom》ina?l valu—e)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】
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50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
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? , , 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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,。。
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》 在可变荷载Q的随!机,过,程中荷载超过某水平!Qx的表示方—式国际标准对—此建:议有两种
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《 1 用》超过:Qx的总持续—时间:Tx=Σti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
! 当μx为规】定时则相《应的荷载水》平Q:x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Qx的【次,数n:。x或单位时间内的】。平均超?越次数?vx=?nx:/,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《μQ*及其》。跨阈率v《m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Q?x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
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《。 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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