结构上的作用

在结构上各种集中力或分布力的集合,或者引起结构外加变形或约束变形的原因,均称结构上的作用。前者为直接作用,后者为间接作用。这种作用,在一定条件下往往是相互随机依存的,为了简化计算,各种作用在时间上或空间上往往被假定为各自随机独立的,每种作用对结构作为一个单独的作用考虑。作用使结构产生压力、拉力、剪力、弯矩、扭矩等和线位移、角位移、裂缝等的结构效应。

结构自重和施加于结构上的外力,长期来被称为荷载,例如恒载、楼面活荷载、车辆荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载、屋面积灰荷载、波浪荷载等。实际上,作用和荷载可以作为同义词用,但习惯上已将荷载专指直接作用。

结构除由外力引起的变形外,还可以由于某些原因使结构间接地产生约束变形(由于混凝土收缩、钢材焊接、大气温度变化等原因使结构材料发生膨胀或收缩等变化,受到结构的支座或节点的约束而使结构间接地产生的变形)和外加变形(由于基础不均匀沉陷、地震等原因,使结构被强制地产生的变形)。

为适应结构分析和结构设计的需要,结构上的作用可按不同要求进行分类。

按随时间的变异

分为永久作用、可变作用和偶然作用:

永久作用

在结构的使用期内,量值不随时间变化,或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。这种作用可按与时间无关的随机变量考虑。如结构的自重、土压力、预加应力、支座沉陷、混凝土收缩以及最低水位以下的水压力等。

可变作用

在结构的使用期内,量值随时间而变化、且其变化与平均值相比是不可忽略的作用。这种作用可按与时间有关的随机过程考虑,如房屋的楼面活荷载、风荷载、雪荷载、波浪荷载、安装荷载、温度变化、常遇地震等。

偶然作用

在结构的使用期内不一定出现,但一旦出现,其量值很大,且持续时间较短的作用。如撞击、爆炸、火灾、滑坡、雪崩、龙卷风、地震等。

按随空间位置的变异

分为固定作用和可动作用:

固定作用

在结构的空间范围内位置不变的作用,其量值可以是不变的,也可以是随机可变的。如工业楼面上固定的设备、屋面上的水箱及其水重。

可动作用

在结构的一定空间范围内位置可变的作用,其量值可以是不变的,也可以是随机可变的。如住宅、办公楼、商店的楼面人员荷载、工业厂房内的吊车荷载等。

按结构对作用的反应

分为静态作用和动态作用:

静态作用

也称静力荷载,是对结构或结构构件不引起加速度,或加速度可以忽略不计的作用。如结构自重、住宅、办公楼的楼面活荷载等。

动态作用

也称动力荷载,是对结构或结构构件产生不可忽略的加速度作用。如地震、吊车荷载、车辆荷载、设备振动、波浪荷载、高耸结构上的风荷载。