3、荷载分类和荷载组合3、1.荷载分类和荷载代表值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，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，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，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，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，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。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.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 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,GB。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50年.而对该分位值的百分位未作统一规定。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 Characteristic、value、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、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，value。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，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 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、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，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,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。p 1。FQ.Qx、对于各态历经的随机过程,μx可按下式确定,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Qx按下式确定 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 2,用超越Qx的次数nx或单位时间内的平均超越次数vx。nx T,跨阈率、来表示.图2 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 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。