可变作用是指在
设计基准期内,其量值随时间变化且其变化与平均值相比不可忽略的作用。其中直接作用也称活荷载,如车辆荷载及其他可移动荷载,安装
荷载,风荷载,雪荷载,温度变化,水压力,波浪力,常遇地震以及水位变动情况下的水压力等;而间接作用有温度变化、常遇烈度的地震等。
可变作用包括风荷载、雪荷载、楼面活荷载等,对其标准值、频遇值、准永久值等代表值的推断是建立结构设计与评定方法的基础。可变作用通常服从极大值I型分布,利用其代表值与各分布参数之间的关系,通过对分布参数的估计,推断可变作用的代表值,其中分布参数的估计方法包括矩法、
极大似然法、概率权值法、线性
最小二乘法等。这些均为点估计法,主要适用于大样本( 测试数据充足) 的情形。但在工程实际中可变作用的测试数据并不总是充足的。例如,推断某些地区的风荷载、雪荷载时,相应的气象记录可能不充足;评定特定既有结构的可靠性时,如需对其楼面
活荷载进行统计推断,测试数据也往往不充足。在所获数据为小样本的情形下,若采用点估计法进行推断,往往导致推断结果因统计不确定性的影响而偏小,而更合理的选择是采用适合小样本的推断方法。
对于恒荷载,GB50292—1999《民用建筑可靠性鉴定标准》已提出推断其标准值的小样本方法,但可变作用的概率分布形式与恒荷载的概率分布形式不同,因此并不能采用相同的方法推断可变作用的代表值。在机械、电子等领域,对于服从威布尔分布的产品寿命,通常根据威布尔分布与极小值 I 型分布的关系,利用极小值 I 型分布分位值的线性回归推断方法,推断产品的可靠寿命,它可在不同的置信度下考虑统计不确定性的影响,适用于小样本的情形。由于极大值 I 型分布与极小值 I 型分布同属极值参数分布族,可相互转换,因此利用极小值 I 型分布分位值的线性回归推断方法,同样可建立可变作用代表值的小样本推断方法。
标准值:目前,依据
概率分布定义或解释可变作用标准标值的方式有两种:1) 依据任意时点值的概率分布,如针对风荷载、雪荷载; 2) 依据
设计基准期内最大值的概率分布,如针对民用建筑楼面活荷载。
频遇值和准永久值:可变作用的频遇值指在
设计基准期内被超越的总时间与设计基准期的比率较小的作用值;或被超越的频率限制在规定频率内的作用值。可通过频遇值系数 ( φf≤1) 对作用
标准值的折减来表示,通常
可变作用的任意时点值通常服从极大值 I 型分布,其代表值一般可表达为该分布的某一分位值。由于极大值 I 型分布与极小值 I 型分布同属于极值参数分布族,可相互转换,因此,对可变作用代表值的推断可借用目前极小值 I 型分布分位值的
线性回归推断方法。 该法可在不同的置信度下考虑统计不确定性的影响,用于小样本的场合,在机械、电子等领域产品寿命的推断中有着广泛的应用。