任务二　结构上的作用和结构的抗力

目　　标：（1）掌握结构上的作用及作用效应。

（2）掌握荷载标准值及结构抗力。

提交成果：结构上的作用和结构抗力课程报告。

一、结构上的作用及作用效应

1.作用

所谓作用，就是使结构产生内力和变形（应力和应变）的所有原因，即广义荷载，分为直接作用和间接作用。直接作用即通常意义上的荷载，以力的形式作用于结构上，如自重、人群、设备、风压力、雪压力、土压力等；间接作用即以变形形式作用于结构上，如温度变化、材料收缩、徐变、地基变形和基础运动等引起的变形。

作用按其随时间的变异性和出现的可能性不同，可分为三类。

（1）永久作用G。作用在结构上，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计者，例如结构自重、土重等荷载。

（2）可变作用Q。作用在结构上，其值随时间变化，而且其变化与平均值相比不可忽略不计者，如吊车荷载、楼面堆放荷载及人群荷载、静水压力、风荷载等可变荷载。

（3）偶然作用A。在设计基准期内不一定出现，但它一旦出现，其量值很大且持续时间很短的作用，如地震、爆炸、撞击等偶然荷载。

2.作用效应

作用效应是指在各种作用因素的作用下，在结构构件内所产生的内力和变形（如轴力、弯矩、扭矩、挠度、裂缝等），用S来表示。

由于结构的作用是随着时间、地点和各种条件的改变而变化的，是一个不确定变量，听以由作用所决定的作用效应S一般说来也是一个随机变量。由于它的统计规律与荷载的统计规律是一致的，因此，一般只需研究荷载的变异情况。

二、荷载标准值

荷载标准值是指结构构件在使用期间正常情况下可能出现的最大荷载值。有足够实测资料时，一般取具有95%保证率的荷载值作为荷载标准值，即实际荷载超过设计时取用的荷载标准值的可能性只有5%。没有足够实测资料时，可从实际出发，根据已有的数据，经过分析判断后协定一个公值作为它的标准值。荷载的取值大小影响结构的可靠性与经济性。水工建筑物的永久荷载标准值Gk和可变荷载标准值Qk，可按《水工建筑物荷载设计规范》（DL　5077—1997）取用。

三、结构抗力

结构抗力是指整个结构或构件承受内力和变形的能力（如构件的承载力、抗裂度和刚度等），用尺来表示。结构的抗力取决于材料的性能、结构的几何参数、计算模式和施工质量等因素。

在实际工程中，由于施工水平造成了材料强度的离散性、构件几何特征（尺寸偏差、局部缺陷等）的不定性，抗力计算模式也存在着不定性（如并非绝对轴心受压柱而作为轴心受压柱来计算等），因此，由这些因素决定的结构抗力亦是一个随机变量。

与作用效应一样，结构抗力是决定结构安全可靠的另一个主要方面，结构抗力及其影响因素的随机性对结构的可靠度分析产生影响，也影响着结构的可靠性。

结构的可靠性取决于结构抗力K和荷载效应S之间的相互关系。