C.2 可变作用代表值的确定原则


C.2.1 可变作用标准值可按下述原则确定:

1 当可变作用采用平稳二项随机过程模型时,设计基准期T内可变作用最大值的概率分布函数

标准附图

可按下式计算:

标准附图

(C.2.1-1)

式中

标准附图

——可变作用随机过程的截口概率分布函数;

m——可变作用在设计基准期T内的平均出现次数。

当截口概率分布为极值I型分布时(如年最大风压):

标准附图

(C.2.1-2)

其最大值概率分布函数为:

标准附图

(C.2.1-3)

2 可变作用的标准值

标准附图

可由可变作用在设计基准期T内最大值概率分布的统计特征值确定,最常用的统计特征值有平均值、中值和众值,也可采用其他的指定概率

标准附图

的分位值,即:

标准附图

(C.2.1-4)

此时,对标准值

标准附图

在设计基准期内最大值分布上的超越概率为l-p。

3 在很多情况下,特别是对自然作用,采用重现期

标准附图

来表达可变作用的标准值

标准附图

比较方便,重现期是指连续两次超过作用值

标准附图

的平均间隔时间,

标准附图

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的关系如下:

标准附图

(C.2.1-5)

重现期

标准附图

、概率

标准附图

和确定标准值的设计基准期T还存在下述近似关系:

标准附图

(C.2.1-6)

C.2.2 可变作用频遇值可按下述原则确定:

1 按作用值被超越的总持续时间与设计基准期的规定比率确定频遇值。

在可变作用的随机过程的分析中,将作用值超过某水平

标准附图

的总持续时间

标准附图

与设计基准期T的比率

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来表征频遇值作用的短暂程度(图C.2.2-1a)。图C.2.2-1b给出的是可变作用Q在非零时域内任意时点作用值

标准附图

的概率分布函数

标准附图

,超过

标准附图

水平的概率

标准附图

可按下式确定:

标准附图

图C.2.2-1 以作用值超过某水平

标准附图

的总持续时间与设计基准期T的比率定义可变作用频遇值对各态历经的随机过程,存在下列关系式:

标准附图

(C.2.2-2)

式中q——作用Q的非零概率。

标准附图

为规定值时,相应的作用水平

标准附图

可按下式确定:

标准附图

(C.2.2-3)

对与时间有关联的正常使用极限状态,作用的频遇值可考虑按这种方式取值,当允许某些极限状态在一个较短的持续时间内被超越,或在总体上不长的时间内被超越,就可采用较小的

标准附图

值(不大于0.1),按式(C.2.2-3)计算作用的频遇值

标准附图

2 按作用值被超越的总频数或单位时间平均超越次数(跨阈率)确定频遇值。

在可变作用的随机过程的分析中,将作用值超过某水平

标准附图

的次数

标准附图

或单位时间内的平均超越次数

标准附图

(跨阈率)来表征频遇值出现的疏密程度(图C.2.2-2)。

标准附图

图C.2.2-2 以跨阈率定义可变作用频遇值

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(如谱密度函数)间接确定。当其任意时点作用

标准附图

的均值

标准附图

及其跨阈率

标准附图

为已知,而且作用是高斯平稳各态历经的随机过程,则对应于跨阈率

标准附图

的作用水平

标准附图

可按下式确定:

标准附图

(C.2.2-4)

式中

标准附图

——-任意时点作用

标准附图

的标准差。

对与作用超越次数有关联的正常使用极限状态,作用的频遇值

标准附图

可考虑按这种方式取值,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等的极限状态,都可采用频遇值来衡量结构的正常性。

C.2.3 可变作用准永久值可按下述原则确定:

1 对在结构上经常出现的部分可变作用,可将其出现部分的均值作为准永久值

标准附图

采用。

2 对不易判别的可变作用,可以按作用值被超越的总持续时间与设计基准期的规定比率确定,此时比率可取0.5。当可变作用可认为是各态历经的随机过程时,准永久值

标准附图

可直接按式(C.2.2-3)确定。

C.2.4 可变作用组合值可按下述原则确定

1 可变作用近似采用等时段荷载组合模型,假设所有作用的随机过程Q(t)都是由相等时段

标准附图

组成的矩形波平稳各态历经过程(图C.2.4)。

标准附图

图C.2.4 等时段矩形波随机过程

2 根据各个作用在设计基准期内的时段数r的大小将作用按序排列,在诸作用的组合中必然有一个作用取其最大作用

标准附图

,.而其他作用则分别取各自的时段最大作用或任意时点作用,统称为组合作用

标准附图

3 按设计值方法的原理,该最大作用的设计值

标准附图

和组合作用

标准附图

各为:

标准附图

对极值I型的作用,还给出相应的公式:

标准附图

式中

标准附图

——作用最大值的变异系数。

4 组合值系数也可作为伴随作用的分项系数,按附录E.5和E.6的有关内容确定。

在《工程结构可靠性设计统一标准 GB50153-2008》内检索
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