土木工程中的作用类型及其影响

除直接施加在结构上的外力（即荷载）外，还有一种因间接施加影响引起结构受力的作用，它们也以三类形式出现。

1.约束变形作用

约束变形作用以温差作用为典型（见图3-11）。土木工程中的结构构件因昼夜和季节温差，每时每刻都在改变着形状和尺寸。当这种改变受到约束时会使结构受到内力，这就是温差作用。在现代高层建筑和大跨度桥梁中，这种因温差作用引起的结构内力是很大的，必须在设计中予以考虑，如图3-11所示。另外，钢结构构件在焊接时产生的作用也属于这类。

2.外加变形作用

外加变形作用以地基的沉陷作用最为典型（见图3-12）。土木工程的结构是构筑在土层上的，土层受力后总会产生不均匀沉陷，但过大的不均匀沉陷会引起结构产生不小的内力，甚至可使结构开裂或倒塌。

图3-11　温差作用

图3-12　沉陷作用(www.xing528.com)

3.惯性作用

惯性作用以地震作用最为典型。地震引起的地面运动会使土木工程结构在水平和竖向产生加速度反应（见图3-13），这种加速度反应值与土木工程设施本身质量的乘积就形成了地震施加给结构的力，即地震作用。地震作用按牛顿第二定律考虑是一种惯性力，它的大小除和工程设施质量有关外，还和地面运动的强烈程度（即地震烈度）以及结构的动力特性（与结构的刚性程度有关）有关。地震作用以水平方向为主。对北京地区一幢8～9层用砌块填充的框架结构建筑物来说，它的总水平地震作用为其总重的5%～8%，如果该建筑总重为75000kN，则其总水平地震作用为3800～6000kN。

图3-13　地面运动时建筑物的相应运动

上述荷载和作用可归纳成如图3-14所示。

图3-14　载荷和作用分类