5 结构上的作用和环境影响

根据作用形态的不同，可分为直接作用和间接作用。前者是指施加在结构上的集中力或分布力，习惯上常称为荷载；不以力的形式出现在结构上的作用，归类为间接作用，它们都是引起结构外加变形和约束变形的原因，例如地面运动（地震）、基础沉降、材料收缩、温度变化等。无论是直接作用还是间接作用，都将使结构产生作用效应，诸如应力、内力、变形、裂缝等。

我国工程界习惯于把上述直接作用和间接作用统称为“荷载”。根据国际标准《结构可靠性总原则》ISO2394∶1998、欧洲规范《结构设计基础》EN1990∶2002以及现行国家标准《工程结构可靠性设计统一标准》GB 50153—2008规定，将各种荷载统称为作用。

作用按随时间的变化分类是作用最主要的分类，它直接关系到作用变量概率模型的选择，而且按各类极限状态设计时，所采用的作用代表值一般与其出现的持续时间长短有关。

永久作用是在设计所考虑的时期内始终存在，且其量值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计的作用。永久作用在采用随机变量概率模型来描述时，它的随机性通常表现在随空间变异上。

可变作用是在设计使用年限内其量值随时间变化，且其变化与平均值相比不可忽略不计的作用。可变作用的统计参数与时间有关，故宜采用随机过程概率模型来描述，但在实用上经常可将随机过程概率模型转化为随机变量概率模型来处理。

偶然作用是在设计使用年限内出现概率很小，或者说不一定出现，而一旦出现其量值很大且持续时间很短的作用。

作用按不同性质进行分类，是出于结构设计规范化的需要。按随时间变化分类属于可变荷载的各种力素，应考虑它对结构可靠性的影响；按随空间变化的分类属于自由作用（原标准中称为可动作用）的，应考虑它在结构上的最不利位置；按结构反应特点分类属于动态作用的，还应考虑结构的动力响应。

在选择作用的概率模型时，很多典型的概率分布的取值往往是无界的，而实际上很多随机作用的量值由于客观条件的限制而具有不能被超越的界限值，例如大坝的校核洪水位等。选用这类有界作用的概率模型时，应考虑它们的这个特点，例如可采用截尾的分布类型。

作用的其他分类，例如，当结构进行疲劳验算时，可按作用随时间变化的低周性和高周性分类；当考虑结构徐变效应时，可按作用在结构上持续期的长短分类。

虽然作用按时间变化分类分为永久作用、可变作用和偶然作用三种，但是在国内外不同规范中对这三种作用分类可能有不同的规定。例如，水压力作用，本标准作为可变作用和偶然作用，前者是指设计条件下的水库水位对应的水压力，后者则是指校核条件下（一般指水库在最高洪水位）对应的水压力。而国际标准《结构可靠度设计总原则》ISO—2394、欧洲共同体《混凝土结构共同统一规定》ECNo.2等将水压力作为永久作用和可变作用。水工中水压力为主要作用，在早期的设计规范中的定值法设计则将校核洪水位对应的水压力作为特殊作用，自原标准将这时的水压力作为偶然作用以来，相继修订的各种水工结构设计规范均已统一作为偶然作用。又如，地震作用在我国早期的《水工建筑物抗震设计规范》SDJ 10—1978规定作为特殊作用，与其他作用组合时作为特殊组合。自原标准以后相继修订的《水工建筑物抗震设计规范》DL 5073—2000及其他水工结构设计规范中，均统一按偶然作用对待，本次修订时不再作为可变作用。

除上述水压力和地震作用以外，本标准附录C中的各种作用随时间变化分类情况一般均比较一致：

扬压力、动水压力、土的孔隙水压力等与坝前水位或上下游水位、水的运动有关，且随水位的变动而变动，故作为可变作用。

泥沙压力随水库蓄水运用过程以及排沙设施运用在设计使用年限内变动，作为可变作用；有些水库不设排沙设施，泥沙淤积随时间增长，淤积高程逐渐提高，以致达到设计淤沙高程，可作为永久作用。

浪压力随风速、风向和水面吹程不同而变化，作为可变作用。

风、雪、人群、堆放物品等作用，根据《建筑结构可靠度设计统一标准》GB 50068规定为可变作用。

电站运行时产生的水击压力，作为可变作用。