5 基本变量

5.1 作用

5.1.1　结构上的作用应分为直接作用和间接作用。

作用一词引自国际标准《结构可靠性总原则》ISO 2394，用以描述引起结构效应的各种原因。结构上的作用包括直接作用和间接作用。

直接作用是指施加于结构上的集中力和分布力，如自重、堆货荷载、波浪力等。工程上习惯于将这些力称为“荷载”，为了保持用语上的习惯和连续性，“荷载”仅作为直接作用的同义词。

间接作用是指引起结构外加变形和约束变形的原因，如地震、地基沉降、温度变形等。

5.1.2　结构上的各种作用，当在时间上和空间上相互独立时，每一种作用可分别作为结构的单个作用；当某些作用密切相关，且可能同时以最大值出现时，可将这些作用一起作为单个作用。

结构上的某些作用，如码头面堆货荷载和系缆力，它们各自出现与否以及量值大小，在时间上和空间上均彼此互不相关，故称为在时间上和空间上相互独立的作用，这种作用在计算其效应和进行组合时，按单独的作用处理；而波浪力和波浪浮托力密切相关，它们的最大值会同时出现，就不能各自按单独作用考虑它们的组合。

5.1.3　结构上的作用可按下列原则分类：

1 随时间的变化分类：

1）永久作用；

2）可变作用；

3）偶然作用。

2 随空间的变化分类：

1）固定作用；

2）自由作用。

3 按结构的反应特点分类：

1）静态作用；

2）动态作用。

4 按有无界值分类：

1）有界作用；

2）无界作用。

结构上的作用随时间的变化分类是作用的基本分类，它直接关系到概率模型的选择。永久作用的统计参数与时间基本无关，一般采用随机变量概率模型来描述，如结构自重，其量值在整个设计基准期内基本保持不变；可变作用的统计参数与时间有关，一般采用随机过程概率模型来描述，如码头堆货荷载；偶然作用目前没有适合的概率模型，其特点是在设计基准期内不一定出现，而一旦出现量值很大，持续时间很短，如非正常撞击、爆炸、火灾等，一般通过协议确定代表值。

随空间的变化分类，主要考虑荷载在空间的位置及其所占面积的大小。固定作用的特点是在结构上出现的空间位置固定不变，但其量值可能具有随机性，如船舶系缆力、撞击力、门机防风锚碇力、顶升力等；自由作用的特点是在结构的一定空间上任意分布，出现的位置及量值都可能是随机的，如流动机械荷载、码头面堆货荷载等。

按结构的反应分类，是因为进行结构分析时，某些出现在结构上的作用需要考虑结构的动力响应。

按有界和无界划分，对港口工程结构设计是很有必要的。有些作用在设计基准期内基本不会超越某一界限值，并且限值是确定的或已知的，如铁路荷载、汽车荷载、运输机械荷载、液体管道重力荷载等，或者像装卸机械荷载、液体管道推力荷载等达到限值概率较低的作用，这些作用为有界作用；对波浪力、风荷载、冰荷载等无法给出界限值的，为无界作用。对港口工程结构各种作用如何划分有界或无界，由相关的结构规范给出具体规定。

5.1.4　结构设计时，应根据不同极限状态和使用要求，在设计表达式中采用不同的作用代表值。永久作用应采用标准值作为唯一代表值；可变作用应采用标准值、组合值、频遇值和准永久值作为代表值。作用代表值可按本规范附录B确定。

5.1.5　可变作用的标准值应根据结构的不利状态，按在设计基准期内最不利作用概率分布的某个统计特征值确定；当观测数据不充分时，作用的标准值也可根据工程经验通过分析判断确定。对有明确界限值的有界作用，作用的标准值应取其界值。

5.1.6　地震作用标准值应根据地震作用的重现期确定。地震作用的重现期宜采用475年，也可根据具体工程情况采用其他重现期。

地震作用的代表值按传统都采用当地地区的基本烈度，根据大部分地区的统计资料，它相当于设计基准期为50年最大烈度90%的分位值。如果采用重现期表示，基本烈度相当于重现期为475年的地震烈度。