二级建筑师辅导之作用和作用效应

结构产生各种效应的原因，统称为结构上的作用。结构上的作用包括直接作用和间接作用。直接作用指的是施加在结构上的集中力或分布力，例如结构白重、楼画活荷载和没备自重等。直接作用的计算一般比较简单，引起的效应比较直观。间接作用指的是引起结构外加变形或约束变形的作用，例如温度的变化、混凝土的收缩或徐变、地基的变形、焊接变形和地震等，这类作用不是以直接施加在结构上的形式出现的，但同样引起结构产生效应。间接作用的计算和引起的效应一般比较复杂，例如地震会引起建筑物产生裂缝、倾斜下沉以至倒塌，但这些破坏效应不仅仅与地震震级、烈度有关，还与建筑物所在场地的地基条件、建筑物的基础类型和上部结构体系有关。

　　过去习惯上将上述两类不同性质的作用统称为荷载。例如将温度变化称为温度荷载，将地震作用称为地震荷载等，这样就混淆了两类不同性质的作用，特别是对间接作用的复杂性认识不足。

　　根据目前结构理论发展水平以及现有规范颁布的现状，对直接作用在结构上的荷载可按《建筑结构荷载规范》(gb50009—2001)(以下简称《荷载规范》)的规定采用，对间接作用，除了对地震作用按《建筑抗震设计规范》(gb50011—2001)(以下简称《抗震规范》)的规定采用外，其余的间接作用暂时还未制定相应的规范。

　　考虑到广大设计人员的现状及习惯上的衔接，目前还未将两类作用严格划分，而将其简称为荷载。

　　作用在结构上的直接作用或间接作用，将引起结构或结构构件产生内力(如轴力、弯矩、剪力、扭矩等)和变形(如挠度、转角、侧移、裂缝等)，这些内力和变形总称为作用效应，其中由直接作用产生的作用效应称为荷载效应。

　　结构或结构构件承受内力和变形的能力，称为结构的抗力，如构件的承载能力、刚度的大小、抗裂缝的能力等。结构抗力与结构构件的截面形式、截面尺寸及材料强度等级等因素有关。

　　二、荷载的分类

　　荷载是一个不确定的随机变量。在《建筑结构可靠度设计统一标准》(gb50068一2001》(以下简称《统一标准》)中，规定设计基准期为50年，在这段期间内，荷载不仅在量值上是变化的，并且，作用在结构上的时间持续性也是变化的。因此在《荷载规范》中，将荷载按以下原则进行了分类。

　　1.按随时间变异分类

　　(1)永久荷载(亦称恒载)。在设计基准期内，其量值不随时间变化，或即使有变化，其变化值与平均值相比可以忽略不计的荷载。如结构的自重、土压力、预应力等。

　　(2)可变荷载(亦称活载)。在设计基准期内，其量值随时间变化，且其变化值与平均值相比不能忽略的荷载。如楼(屋)面活荷载、屋面积灰荷载、雪荷载、风荷载、吊车荷载等。

　　(3)偶然荷载。在设计基准期内，可能出现，也可能不出现，但一旦出现，其量值很大且持续时间很短的荷载。如地震、爆炸力、撞击力等。

　　2.按随空间位置的变异分类

　　(1)固定荷载。在结构空间位置上具有固定分布的荷载。如结构自重、楼面上的固定设备荷载等。

　　(2)自由荷载。在结构上的一定范围内可以任意分布的荷载。如民用建筑楼面上的活荷载、工业建筑中的吊车荷载等。

　　3.按结构的动力反应分类

　　(1)静态荷载。对结构或结构构件不产生加速度或产生的加速度很小可以忽略不计。如结构的自重、楼面的活荷载等。

　　(2)动态荷载。对结构或构件产生不可忽略的加速度。如吊车荷载、地震作用、作用在高层建筑上的风荷载等。

　　三、荷载的代表值

　　设计中用来验算极限状态所采用的荷载量值，例如标准值、组合值、频遇值和准永久值。

　　1.荷载标准值

　　荷载标准值是指在结构的设计基准期内，在正常情况下可能出现的最大荷载值，例如在《荷载规范》中，住宅楼面的均布活荷载规定为2.0kn/㎡。