第一讲 作用与作用效应

前言

一、本课程内容简介

结构的功能就是满足安全、适用和耐久，概括起来称为结构的可靠性。

结构的设计就是通过一定的设计方法确保结构在各种作用(荷载)作用下的可靠性。

本课程全面系统

地介绍了各种荷

载(作用)的概念

、原理和确定方

法；极限状态设

计法。

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二、教学内容与要求

本课程将讲授5章，其中第1到4章讲“作用”，第5章讲“设计方法”。

第1章作用与作用效应(了解)2节

第2章重力作用(熟悉)8节

第3章风荷载(熟悉)8节

第4章地震作用(熟悉)6节

第5章概率极限状态设计法(熟悉)6节

前言

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三、课程性质选修、考查

四、教学安排

第9到17周，共32学时

五、考试

本课程结束时进行

前言

六、参考资料

1.赵阳《荷载与结构设计方法》重庆大学出版社,2001

2.柳炳康《荷载与结构设计方法》武汉理工大学出版社,2003

3.建筑结构荷载规范GB50009-2012

4.公路桥涵设计通用规范JTG D60-2004

5.公路工程抗震规范JTG B02-2013

6.建筑抗震设计规范GB50011-2010

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第1讲作用与作用效应

本讲要点

1、作用与作用效应的概念

2、名词术语：

作用、作用效应、设计基准期、荷载(作用)标准值、荷载(作用)准永久值、荷载(作用)频遇值

为了您的美好前途，请认真听讲，谢谢！土木工程系黄林

1.1结构上的作用

结构：能承受作用并具有适当刚度

的由各连接部件有机结合而成的系

统，如桥梁结构、房屋建筑。

第1讲作用与作用效应

作用：施加在结构上的集中力或分布力和引起结构外加变形或约束变形的原因。

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第1讲作用与作用效应

1.1结构上的作用

1.按形式分类

直接作用：力；结构自重、车辆、人群、家具、设备等

间接作用：变形；砼收缩徐变、基础沉降、温度作用、地震等

2.按时间的变化分类

永久作用：不变或变化缓慢；结构自重、基础沉降可变作用：变化值不能忽略；车辆、人群、风荷载

偶然作用：出现时间不定，持续时间短但值很大；地震、船撞

3.按空间的变化分类

固定作用：空间位置固定；结构自重、固定设备荷载自由作用：空间位置不固定；车辆、人群4.按结构反应分类静态作用：结构加速度可忽略；结构自重、人群动态作用：结构加速度不能忽略；地震、车辆、风荷载(柔)土木工程系黄林士兵过桥

1849 法国

1906 沙皇俄国1831 英国

1. 数理统计的基本概念

算数平均值第1讲作用与作用效应

=

标准差 =

− −

正态分布函数F (x )=

概率密度函数

f (x )= ∙ −

f (x )x

μx

1.2荷载/作用代表值

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第1讲作用与作用效应

1. 数理统计的基本概念

保证率: 随机变量的值不小于(或不大于)某一定值的概率f (x )x

μu 1随机变量不大于u 1的保证率

随机变量不小

于u 2的保证率

u 2

P (X ≤x )=F (x )=

≤ = = ( ) > = − ( ) = −

标准正态分布

的分布函数值1.2荷载/作用代表值

土木工程系黄林

第1讲作用与作用效应

1.2荷载/作用代表值

2. 设计基准期design reference period

1. 数理统计的基本概念

例:随机变量X 不大于的保证率为5%随机变量X 不小于的保证率为95%

设计基准期指为确定可变荷载代表值而选用的时间参数。房屋建筑50年桥梁100年

3. 荷载/作用代表值representative values of a load/an action 荷载代表值指设计中用以验算极限状态所采用的荷载量值。土木工程系黄林

= − . = − ⁄=− .

≤ = − . = % > = − − . = % = − . = − . 第1讲作用与作用效应

3. 荷载/作用代表值representative values of a load/an action

(1)荷载/作用标准值characteristic value of a load/an action 荷载标准值：荷载的基本代表值，为设计基准期内最大荷载统计分布的特征值(例如均值、众值、中值或某个分位值)。永久作用标准值G k ：结构尺寸、标准密度确定

可变作用标准值Q k ： = +

αQ 为与保证率(通常95%)有关的系数

(2)荷载/作用准永久值quasi-permanent value of a load/an action 荷载准永久值：对可变荷载，按正常使用极限状态长期效应组合设计时采用的可变荷载代表值；在设计基准期内，其超越的总时间约为设计基准期一半的荷载值。

土木工程系黄林1.2荷载/作用代表值

第1讲作用与作用效应

(2)荷载/作用准永久值quasi-permanent value of a load/an action

≥ . 荷载准永久值=为准永久值系数(0.4/0.5)

桥梁：其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.5(或略高于0.5)分位值确定

3. 荷载/作用代表值representative values of a load/an action

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1 2 3

1.2荷载/作用代表值

第1讲作用与作用效应

(3)荷载/作用频遇值frequent value of a load/an action

3. 荷载/作用代表值representative values of a load/an action

荷载频遇值：对可变荷载，按正常使用极限状态短期效应组合设计时采用的可变荷载代表值；在设计基准期内，其超越的总时间为规定的较小比率或超越频率为规定频率的荷载值。桥梁：其值可根据在足够长观测期内作用任意时点概率分布的0.95分位值确定

荷载频遇值=为频遇值系数(0.7/1.0)土木工程系黄林 1.2荷载/作用代表值