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7.2 作用模型


7.2.1  对与时间无关的或不计累积效应的静力分析,可只分析发生在设计基准期内作用的最大值和最小值;当动力性能起控制作用时,应有比较详细的过程描述。

7.2.2  当结构承受自由作用时,应根据每一自由作用可能出现的空间位置、大小和方向,分析确定对结构最不利的荷载布置。

7.2.3  在不能准确确定作用参数时,应对作用参数给出上、下限范围,并应进行比较后确定不利的作用效应。

7.2.4  当分析地基与结构相互作用时,岩土作用可采用相应的分析模型进行模拟。

7.2.5  当动力作用被认为是拟静力作用时,可通过把动力作用分析结果包括在静力作用中,或对静力作用乘以等效动力放大系数等方法来确定动力作用效应。当分析水体与结构动力相互作用时,水体作用可采用相应的附加质量模型进行模拟。

7.2.6  当动力作用引起的振幅、速度、加速度使结构有可能超过正常使用极限状态的限值时,应根据实际情况对结构进行正常使用极限状态验算。

条文说明

7.2.1  本条是参照《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153-2008的第7.3.1条新增条文。一个完善的作用模型应能描述作用的特性,如作用的大小、位置、方向、持续时间等。在有些情况下,还应考虑不同特性之间的相关性,以及作用与结构反应之间的相互作用。

    在多数情况下,结构动态反应是由作用的大小、位置或方向的急剧变化所引起的。结构构件的刚度或抗力的突然改变亦可能产生动态反应。当动态性能起控制作用时,需要比较详细的过程描述。动态作用的描述可以时间为主或以频率为主给出,依方便而定。为描述作用在时间变化历程中的各种不定性,可将作用描述为一个具有选定随机参数的时间非随机函数,或作为一个分段平稳的随机过程。

7.2.2~7.2.6  第7.2.2条是原标准第6.0.6条的具体化,其中,原标准“可动作用”改称为“自由作用”。

    作为一个案例,地震作用是随时间迅速变化的动态作用。在坝体和地基的动力相互作用方面,已有研究成果的主要结论表明,无限地基的能量逸散有重要影响,表现了一定的类似阻尼性质。这种阻尼性质的机理十分复杂,它隐含了相邻介质的相互作用和能量在地基中逸散的影响,与水库水位、地基土的特性以及体系振动频率和地震动强度等因素有关,并具有非线性特征,在理论上目前尚难厘清。目前工程设计中多采用在近域地基设置合适的人工边界(黏性边界、黏弹性边界、透射边界、旁轴边界、远置人工边界、无穷远方法等)模拟地震动能量向无限远域逸散的影响。水工结构设计计算中,可结合工程实际情况及动力分析的数值求解方法选择合适的人工边界处理方式。

    水工建筑物的抗震计算应当考虑地震的运动特征和建筑物的动态特征,因此,应当以动力分析为基础。对于工程抗震设防类别为甲类的混凝土建筑物都应采用动力法进行抗震计算。考虑到目前土石坝坝料的非线性特性、抗震计算中的动态本构关系、非线性动力分析方法及相应的抗震安全性判别准则等都尚在继续探讨中,暂时还难以列入规范作硬性规定,因此仍以拟静力法为主进行抗震计算。此外,根据我国的具体情况,对于量大面广的中小型水工建筑物,目前也只能按拟静力法进行抗震计算,通过把动力作用分析结果包括在静力作用中或对静力作用乘以等效动力放大系数等方法来考虑动力作用效应。

    当考虑结构与水体相互作用时,由于水工结构与相邻水体间的动力相互作用较为显著,目前工程设计中,对于水体的动力影响,多采用忽略水体可压缩性的、与结构一起运动的附加质量产生的动水压力作用来模拟。

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水利水电工程结构可靠性设计统一标准 GB50199-2013
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