中美混凝土抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)比(20210121200105)

1、中美混凝土抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)比系所：專(zhuān)業(yè)：學(xué)號(hào)：姓名：指導(dǎo)教師:目錄1概述 32荷載組合 42.1 中國(guó)規(guī)范荷載組合 42.1.1 承載能力極限狀態(tài)的荷載組合 42.1.2 正常使用極限狀態(tài)的荷載組合 52.2 美國(guó)規(guī)范荷載組合 62.2.1 承載能力極限狀態(tài)的荷載組合 62.2.2 正常使用極限狀態(tài)的荷載組合 72.3 中美荷載組合對(duì)比 73抗震設(shè)計(jì)基本原則 83.1 抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn) 83.1.1 我國(guó)抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn) 83.1.2 美國(guó)抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn) 83.1.3 中美抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)對(duì)比 93.2 建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 93.2.1 我國(guó)建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性 103.

2、2.2 美國(guó)建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性5 113.2.3 中美建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對(duì)比 134抗震設(shè)計(jì)方法 134.1 我國(guó)抗震設(shè)計(jì)方法 134.2 美國(guó)抗震設(shè)計(jì)方法 144.3 中美抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)比 145抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 155.1 我國(guó)抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 155.2 美國(guó)抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 165.3 中美抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜對(duì)比 175.3.1 反應(yīng)譜處理對(duì)比 175.3.2 反應(yīng)譜曲線比較 196地震作用計(jì)算方法 206.1 地震作用計(jì)算方法的選定 206.1.1 我國(guó)地震作用方法的選定 206.1.2 美國(guó)地震作用方法的選定 206.1.3 中美地震作用方法選定的對(duì)比 216.2 底部剪力法

3、(ASCE equivalent lateral force procedure ) .216.2.1 我國(guó)底部剪力法計(jì)算 216.2.2 美國(guó)底部剪力法計(jì)算(ASCE equivalent lateral force procedure ) 236.2.3 中美規(guī)范底部剪力法計(jì)算對(duì)比 247結(jié)語(yǔ) 27參考文獻(xiàn) 28學(xué)習(xí)參考1概述近來(lái)我國(guó)在國(guó)際上承擔(dān)的工程項(xiàng)目越來(lái)越多，很多國(guó)家和地區(qū)都要求采用 美國(guó)規(guī)范設(shè)計(jì)，因此有必要學(xué)習(xí)美國(guó)規(guī)范，并了解美國(guó)規(guī)范與我國(guó)規(guī)范間的差 異。本文對(duì)比了中美兩國(guó)規(guī)范中關(guān)于荷載組合、抗震設(shè)計(jì)基本原則(主要對(duì)比 抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)、建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性這兩方面的內(nèi)容)

4、、抗震 設(shè)計(jì)方法這三方面的內(nèi)容。對(duì)比的規(guī)范介紹如下：1、ASCE/SEI 7-10:是按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)可靠度理論編制的，統(tǒng) 一了美國(guó)各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基本設(shè)計(jì)原則和荷載取值標(biāo)準(zhǔn)(包括地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn))及荷載效應(yīng)的組合原則和計(jì)算公式、荷載分項(xiàng)系數(shù)及組合系數(shù) 的取值規(guī)定等，類(lèi)似于我國(guó)的荷載規(guī)范，并包括了類(lèi)似于我國(guó)抗震規(guī)范中的 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地震動(dòng)參數(shù)及地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。2、UBC 97: Uniform Building Code, UBC 統(tǒng)一建筑規(guī)范是美國(guó)第一個(gè) 帶有建筑抗震內(nèi)容的規(guī)范，第一版于1927年出版，由“國(guó)際建筑官員協(xié)會(huì)”(International Confe

5、rence of Building Officials,即 ICBO)出版發(fā)行，主要用于美國(guó)西部各州，是被廣泛采用的規(guī)范之一。3、舊C-2003: IBC規(guī)范第一版于2000年頒布，每三年修訂一次，自此，其他3 本通用規(guī)范便不再更新，IBC規(guī)范逐漸成為了美國(guó)全國(guó)唯一的通用建筑規(guī)范。 IBC規(guī)范的頒布與實(shí)施，取代了 UBC SBC和NBC等規(guī)范，從而使美國(guó)的新 建建筑規(guī)范達(dá)到了統(tǒng)一。在抗震設(shè)計(jì)方面，舊C大多引用了 ASCE 7-10的內(nèi)容?？梢园?舊C視為一個(gè)規(guī)范門(mén)戶，由它通向各個(gè)專(zhuān)門(mén)規(guī)范。4、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2010):建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范是中華 人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由中華人民

6、共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主編。按該規(guī)范 進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)的建筑，具基本的抗震設(shè)防目標(biāo)是：當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè) 防烈度的多遇地震影響時(shí)，主體結(jié)構(gòu)不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當(dāng)遭 受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的設(shè)防地震影響時(shí)，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般 性修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的罕遇地震影響時(shí)， 不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。使用功能或其他方面有專(zhuān)門(mén)要求的建 筑，當(dāng)采用抗震性能化設(shè)計(jì)時(shí)，具有更具體或更高的抗震設(shè)防目標(biāo)。5、建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2012):建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范也是中 華人民共和國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)，由中華人民共和國(guó)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部主編。該規(guī)范 適用于建筑工程的結(jié)

7、構(gòu)設(shè)計(jì)，建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中涉及的作用應(yīng)包括直接作用 (荷載)和間接作用，而該規(guī)范僅對(duì)荷載和溫度作用作出規(guī)定，有關(guān)可變荷載 的規(guī)定同樣適用于溫度作用。學(xué)習(xí)參考2荷載組合通過(guò)閱讀美國(guó)標(biāo)準(zhǔn) «Minimum Design Loads for Building and OtherStructures » ( ASCE/SEI 7-10)和中國(guó)標(biāo)準(zhǔn)建筑結(jié)構(gòu)荷載規(guī)范(GB 50009-2012)、建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范(GB 50011-2010)關(guān)于荷載組合的規(guī)定， 對(duì)比與分析中美荷載組合的異同，加深對(duì)中國(guó)規(guī)范荷載組合規(guī)定的理解，初步 了解美國(guó)規(guī)范對(duì)荷載組合的相關(guān)規(guī)定。2.1 中國(guó)規(guī)范荷載組合

8、中國(guó)設(shè)計(jì)規(guī)范中的荷載組合是根據(jù)現(xiàn)行(GB 50009-2012)、建筑抗震設(shè) 計(jì)規(guī)范(GB 50011-2010)的有關(guān)規(guī)定，結(jié)合建筑的自身特點(diǎn)制定的。規(guī)范給 出的荷載組合表達(dá)式都是以荷載與荷載效應(yīng)有線性關(guān)系為前提，并且要求建筑 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用過(guò)程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀 態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載組合，并應(yīng)取各自的最不利的組合進(jìn)行設(shè) 計(jì)。2.1.1 承載能力極限狀態(tài)的荷載組合對(duì)于承載能力極限狀態(tài)，應(yīng)按荷載的基本組合或偶然組合計(jì)算荷載組合的 效應(yīng)設(shè)計(jì)值，并應(yīng)采用下列設(shè)計(jì)表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計(jì)：r0 sd - Rd式中：° 結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

9、規(guī)范的規(guī)定采用；sd 荷載組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值；Rd 結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗力的設(shè)計(jì)值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定取 值。1、基本組合荷載基本組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值 sd,應(yīng)從下列荷載組合值中取最不利的效應(yīng)設(shè) 計(jì)值確定：1)由可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算：mnSd ='、' %SGjk ,rq1rLiSQ1krQrJqSQikj 1i =2式中：j第j個(gè)永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)；q第i個(gè)可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)；rLi 第i個(gè)可變荷載考慮設(shè)計(jì)使用年限的調(diào)整系數(shù)，其中 L為主導(dǎo)可變荷載Qi考慮設(shè)計(jì)使用年限的調(diào)整系數(shù)；SGjk 按第j個(gè)永久荷載標(biāo)準(zhǔn)值Gjk計(jì)算的荷載效應(yīng)值；SQik 按第i個(gè)可變荷載標(biāo)

10、準(zhǔn)值Qik計(jì)算的荷載效應(yīng)值，其中SQlk為諸可 變荷載效應(yīng)中起控制作用者；第i個(gè)可變荷載的組合值系數(shù)；m參與組合的永久荷載數(shù)；n參與組合的可變荷載數(shù)。2）由可變荷載控制的效應(yīng)設(shè)計(jì)值，按下式計(jì)算：mnSd ='、GjSGjk、rQLcSQik j 4i W3）基本組合的荷載分項(xiàng)系數(shù)，應(yīng)按下列規(guī)定采用：a）永久荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)不利時(shí)，對(duì)由可變荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取11.2,對(duì)由永久荷載效應(yīng)控制的組合應(yīng)取1. 35;當(dāng)永久荷載效應(yīng)對(duì)結(jié)構(gòu)有利時(shí)，不應(yīng)大于1. 00b）可變荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：對(duì)標(biāo)準(zhǔn)值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結(jié)構(gòu)的活荷載，應(yīng)取1.

11、 3;其他情況，應(yīng)取1. 4。c）對(duì)結(jié)構(gòu)的傾覆、滑移或漂浮驗(yàn)算，荷載的分項(xiàng)系數(shù)應(yīng)滿足有關(guān)的建筑結(jié) 構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的規(guī)定。2、偶然組合中國(guó)規(guī)范指明對(duì)于偶然組合、偶然荷載的代表值不乘分項(xiàng)系數(shù)；與偶然荷 載同時(shí)出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測(cè)資料和工程經(jīng)驗(yàn)采用適當(dāng)?shù)拇碇?；其次?對(duì)偶然設(shè)計(jì)狀況，不必同時(shí)考慮兩種偶然荷載；第三，設(shè)計(jì)時(shí)應(yīng)區(qū)分偶然事件 發(fā)生時(shí)和發(fā)生后的兩種不同設(shè)計(jì)狀況。2.1.2正常使用極限狀態(tài)的荷載組合正常使用極限狀態(tài)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)主要是驗(yàn)算結(jié)構(gòu)在正常使用條件下的變形、 裂縫、沉降、振幅、加速度或應(yīng)力等，并控制它們不超過(guò)限值，按下式進(jìn)行設(shè) 計(jì)：Sd - C式中：C結(jié)構(gòu)或結(jié)構(gòu)構(gòu)件達(dá)到正常使用要求的規(guī)定

12、限值，例如變形、裂縫、 沉降、振幅、加速度或應(yīng)力等的限值，應(yīng)按各有關(guān)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī) 范的規(guī)定采用。中國(guó)規(guī)范給出短期和長(zhǎng)期兩種效應(yīng)的組合：當(dāng)考慮短期荷載效應(yīng)時(shí)，可根 據(jù)不同的設(shè)計(jì)要求，分別采用荷載的標(biāo)準(zhǔn)組合或頻遇組合；當(dāng)考慮長(zhǎng)期荷載效 應(yīng)時(shí)，采用準(zhǔn)永久組合。1、荷載標(biāo)準(zhǔn)組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值Sd應(yīng)按下式計(jì)算：mnSd =' SGjk SQik -CjSQkj 1i =22、荷載頻遇組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值Sd應(yīng)按下式計(jì)算： mnSd =、SGjk L'k 八"qiSQik j 4i=23、荷載準(zhǔn)永久組合的效應(yīng)設(shè)計(jì)值Sd應(yīng)按下式計(jì)算： mnSd =、SGj k 一 二.qiSQikj

13、=1i 工2.2 美國(guó)規(guī)范荷載組合美國(guó)荷載規(guī)范關(guān)于荷載組合的規(guī)定也是基于一階受力分析的基礎(chǔ)上的，并 且也要求結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)應(yīng)根據(jù)使用過(guò)程中在結(jié)構(gòu)上可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按承載能 力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進(jìn)行荷載組合，并應(yīng)取各自的最不利的效 應(yīng)組合進(jìn)行設(shè)計(jì)。2.2.1 承載能力極限狀態(tài)的荷載組合1、基本組合美國(guó)規(guī)范給出了兩種基本荷載組合，分別為極限強(qiáng)度設(shè)計(jì)的荷載組合(Combining factor load susing strength design ) 以及容許強(qiáng)度設(shè)計(jì)的荷 載組合(Combining nominal loads using allowablestress design )

14、。這兩 種組合都可以用于結(jié)構(gòu)強(qiáng)度驗(yàn)算，但需分別應(yīng)用于不同的設(shè)計(jì)方法：荷載抗力 系數(shù)設(shè)計(jì)法(LRFD和容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法(ASD o表1為美國(guó)的基本荷載組合的 表達(dá)式：表1美國(guó)規(guī)范的荷載基本組合用于極限強(qiáng)度涉及到荷載基本組合用于容許強(qiáng)度設(shè)計(jì)的荷載基本組合1) 1.4(D+F)1) D+F2)1.2(D+F+T)+1.6(L+H)+0.5(Lr或 S或 R)2)D+H+F+L+T3)1.2D+1.6(Lr 或8< R)+(L 或 0.8W)3) D+H+F+( Lr 或汕 R)4) 1.2D+1.6W+L+0.5(Lr 或 S或 R)4) D+H+F+0.75(L 或T)+0.75( Lr 或

15、S<R)5) 1.2D+1.0E+L+0.2S5) D+H+F+(W 0.7E)6)0.9D+1.6W+1.6H6) D+H+F+0.75(VW0.7E)+0.75L+0.75( Lr 或域 R)用于極限強(qiáng)度涉及到荷載基本組合用于容許強(qiáng)度設(shè)計(jì)的荷載基本組合7)0.9D+1.0E+1.6H7) 0.6D+W+H8) 0.6D+0.7E+H其中：D為恒荷載；L為活荷載；Lr為屋頂活荷載；S為雪荷載；F的雨水荷 載；W為風(fēng)荷載；E為地震荷載；F為有明確壓力及高度峰值的流體荷載； H為由 土、地下水或大量材料產(chǎn)生的壓力；T為自應(yīng)變荷載。2、偶然組合美國(guó)規(guī)范提出特殊情況的荷載組合 （Loadcom

16、binations for extraordinary events ,即對(duì)應(yīng)中國(guó)的偶然組合）需要有適用的規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)或 權(quán)威部門(mén)的規(guī)定，結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和穩(wěn)定必須能夠抵抗特殊情況的荷載效應(yīng)如火災(zāi)、 爆炸和沖擊荷載。對(duì)于偶然設(shè)計(jì)狀況，應(yīng)采用偶然組合。美國(guó)規(guī)范僅在條文說(shuō) 明中給出了建議的組合形式，其中偶然荷載的荷載系數(shù)也是取1.0。2.2.2 正常使用極限狀態(tài)的荷載組合美國(guó)規(guī)范僅在附錄中提及關(guān)于正常使用極限狀態(tài)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的一些要求，并 在條文說(shuō)明中給出了相應(yīng)的組合形式。表 2為美國(guó)規(guī)范的正常使用極限狀態(tài)的荷 載組合情況：表2美國(guó)規(guī)范的正常使用極限狀態(tài)的荷載組合短期荷載效應(yīng)的組合長(zhǎng)期荷載效應(yīng)的組合D+LD+0

17、.5SD+0.5LD+0.5L+0.7W2.3 中美荷載組合對(duì)比中國(guó)規(guī)范的荷載組合與美國(guó)規(guī)范的荷載組合在組合概念上是相似的，只是 兩國(guó)規(guī)范組合中的具體荷載系數(shù)有差別。例如：1）中國(guó)規(guī)范中考慮地震荷載的組合時(shí)，風(fēng)荷載的組合值系數(shù)，一般結(jié)構(gòu)取 0.0,風(fēng)荷載起控制作用的建筑采用 0.2 ,其中風(fēng)荷載起控制作用指風(fēng)荷載和地震作用產(chǎn)生的總剪力和傾覆力矩相當(dāng) 的情況，而美國(guó)荷載規(guī)范則明確指出地震作用和風(fēng)荷載可以不同時(shí)組合；2）中國(guó)規(guī)范的荷載組合的設(shè)計(jì)值中采用了荷載分項(xiàng)系數(shù)的方式，荷載分項(xiàng)系數(shù)是根 據(jù)荷載不同的變異系數(shù)和荷載的具體組合情況（包括不同荷載的效應(yīng)比），以 及與抗力有關(guān)的分項(xiàng)系數(shù)的取值水平等因素

18、確定的，而美國(guó)規(guī)范中未提出“荷 載分項(xiàng)系數(shù)”的概念，但根據(jù)表2美國(guó)規(guī)范的荷載基本組合，我們可以得到類(lèi)似荷載分項(xiàng)系數(shù)的荷載系數(shù)。13抗震設(shè)計(jì)基本原則抗震設(shè)計(jì)的基本原則包括抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)、建筑抗震設(shè)防分類(lèi)和設(shè)防 標(biāo)準(zhǔn)、建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性、結(jié)構(gòu)體系、結(jié)構(gòu)分析、隔震和消能減震 設(shè)計(jì)、結(jié)構(gòu)材料和施工等方面的要求。本文主要對(duì)比了中國(guó)規(guī)范和美國(guó)規(guī)范在 抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)、建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性這兩方面的異同。主要對(duì) 比規(guī)范中：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）、IBC-2003、UBC 9%3.1 抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)3.1.1 我國(guó)抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)我國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB50

19、011-201O （以下稱(chēng)“10抗震規(guī)范”） 仍舊采用“三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)，兩階段設(shè)計(jì)步驟”的抗震設(shè)計(jì)思想，并明確規(guī)定“當(dāng)遭到低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，一般不受損壞或不需要 修理可繼續(xù)使用；到遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，可能損壞， 經(jīng)一般修理或不需要修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)設(shè)防烈度的預(yù)估的 罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞。”這個(gè)抗震設(shè)防目標(biāo)， 簡(jiǎn)稱(chēng)“小震不壞，中震可修，大震不倒”。其中，多遇地震（小震）的烈度比基本烈度低1.55度，50年超越概率63%,重現(xiàn)期50年；設(shè)防烈度地震（中震）50年超越概率10%,重現(xiàn)期475年；罕遇地震（大震）烈

20、度比大震高 1度左右，50年超越概率2 %3%, 重現(xiàn)期為1640年2400年。3.1.2 美國(guó)抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)美國(guó)規(guī)范UBC 97沒(méi)有明確給出分層次的抗震設(shè)防目標(biāo)，僅提出“抗震設(shè)防 目標(biāo)是避免結(jié)構(gòu)倒塌和人身傷亡，而不是限制結(jié)構(gòu)和保證結(jié)構(gòu)功能”。美國(guó)規(guī) 范在2000年以前的統(tǒng)一建筑規(guī)范UBC系列中，一直是以50年超越概率10% 的地震地面運(yùn)動(dòng)作為設(shè)計(jì)地震；在 2000年以后的國(guó)際建筑規(guī)范 EC系列中, 則是以 50年超越概率 2%定義的最大考慮地震MCE（Maximum Consid-eredEarthquake）進(jìn)行全國(guó)的地震動(dòng)區(qū)劃，并以最大考慮地震的2/3作為設(shè)計(jì)地震（大 體上相當(dāng)于50

21、年超越概率為10%勺地震）。美國(guó)規(guī)范雖然沒(méi)有明確的分層次抗 震設(shè)防目標(biāo)，它以單一水準(zhǔn)下的“大震” （50年超越概率為2%勺地震）作為代 表，在進(jìn)行實(shí)際抗震設(shè)計(jì)時(shí)用2/3的系數(shù)將其折減為接近于“中震”的設(shè)計(jì)地震（50年超越概率為10%）,再選擇結(jié)構(gòu)的不同延性等級(jí)來(lái)滿足其抵抗各種水準(zhǔn)地震 的要求，即在總體上仍然體現(xiàn)了分層次設(shè)防的原則。美國(guó)舊C-2003的抗震目標(biāo)是“為設(shè)計(jì)、構(gòu)建抵抗地震的建筑物提供最低標(biāo)準(zhǔn)” 2 ,其采用的基準(zhǔn)設(shè)防地震作用可以歸納為以下幾點(diǎn)：1、若所有地區(qū)均采用50年超越概率10 %的地震作用作為基準(zhǔn)設(shè)防地震 作用，將導(dǎo)致在強(qiáng)地震作用下，不同地區(qū)結(jié)構(gòu)倒塌的風(fēng)險(xiǎn)存在明顯差異，2、采用

22、2/3的最大考慮地震作用作為基準(zhǔn)設(shè)防地震作用保證了在全國(guó)范 圍內(nèi)，結(jié)構(gòu)在所考慮的最大地震作用下具有大致相同的倒塌風(fēng)險(xiǎn)；3、所考慮的最大地震作用，在美國(guó)中部和東部地區(qū)為對(duì)應(yīng)50年超越概率2 %均值強(qiáng)度水準(zhǔn)的地震作用，在美國(guó)西部地區(qū)為對(duì)應(yīng)50年超越概率2 %5%不等的均值強(qiáng)度水準(zhǔn)的地震作用；4、基準(zhǔn)設(shè)防地震作用在美國(guó)中部和東部地區(qū)得到明顯提高，大致對(duì)應(yīng)50年超越概率5 %均值強(qiáng)度水準(zhǔn)的地震作用，在美國(guó)西部地區(qū)則大致對(duì)應(yīng)50年超越概率10 %均值強(qiáng)度水準(zhǔn)的地震作用。3.1.3 中美抗震設(shè)防目標(biāo)和水準(zhǔn)對(duì)比美國(guó)規(guī)范正由單一設(shè)防水準(zhǔn)向多級(jí)設(shè)防水準(zhǔn)轉(zhuǎn)變，由于不同地區(qū)地震作用 的影響不同，因而對(duì)不同地區(qū)采取了

23、不同設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。但美國(guó)規(guī)范在采取多級(jí)設(shè) 防水準(zhǔn)的同時(shí)卻并未采用多級(jí)設(shè)防目標(biāo)。相比美國(guó)規(guī)范，10抗震規(guī)范采用了多級(jí)設(shè)防目標(biāo)，在抗震設(shè)計(jì)概念上比美 國(guó)規(guī)范更為明確；且10抗震規(guī)范還對(duì)“小震”條件下的抗震設(shè)防水準(zhǔn)和目標(biāo) 有所要求。但10抗震規(guī)范依然對(duì)全國(guó)不同地區(qū)采用相同的設(shè)防水準(zhǔn)，這樣的 規(guī)定很大程度上會(huì)造成某些地區(qū)建筑物的抗震能力不足，而另一些地區(qū)建筑物 的抗震能力過(guò)。3對(duì)比10抗震規(guī)范和美國(guó)規(guī)范的設(shè)防目標(biāo)可知，美國(guó)規(guī)范的要求相當(dāng)于我 國(guó)抗震規(guī)范“不倒”的要求；對(duì)于基準(zhǔn)設(shè)防地震，我國(guó)的要求是“中震可修”。 在設(shè)防目標(biāo)上，10抗震規(guī)范的要求要比美國(guó)規(guī)范高一個(gè)級(jí)別，為實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo), 10抗震規(guī)范對(duì)建筑結(jié)

24、構(gòu)的地震作用和抗震構(gòu)造措施的要求比美國(guó)規(guī)范的要求相 應(yīng)高一個(gè)級(jí)別。3.2 建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性建筑結(jié)構(gòu)平、立面的規(guī)則性布置是抗震設(shè)計(jì)中首要注重的問(wèn)題，因?yàn)檎鸷?表明簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng)的結(jié)構(gòu)在地震時(shí)較不容易產(chǎn)生破壞。原因很清楚，簡(jiǎn)單、對(duì)稱(chēng) 的結(jié)構(gòu)容易估算其地震反應(yīng)，且容易采取抗震構(gòu)造措施。為保證結(jié)構(gòu)的規(guī)則性, 建筑師和結(jié)構(gòu)工程師需要共同協(xié)調(diào)、相互配合，才能設(shè)計(jì)出具有良好抗震性能的建筑。3.2.1 我國(guó)建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性10抗震規(guī)范規(guī)定：“建筑及其抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的平面布置宜規(guī)則、對(duì)稱(chēng)，并應(yīng) 具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度宜均勻變 化，豎向抗側(cè)力構(gòu)件的截面尺寸和材料強(qiáng)

25、度宜自下而上逐漸減小，避免抗側(cè)力 結(jié)構(gòu)的側(cè)向剛度和承載力突變”。表3和表4分別給出了平面不規(guī)則和豎向不規(guī) 則的類(lèi)型。表3平面不規(guī)則的主要類(lèi)型不規(guī)則類(lèi)型定義和參考指標(biāo)1扭轉(zhuǎn)不規(guī)則在規(guī)定的水平力作用下.極層的最大彈性水平位移或?qū)娱g 位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或?qū)娱g位移）平均值的 12倍凹凸不規(guī)則平面凹進(jìn)的尺寸，大于相應(yīng)投影方向總尺寸的30%樓板局部不連練撞板的尺寸和平面剛度急劇變化，例如，有效樓板寬度小于 淺層樓板典型寬度的50%，或開(kāi)洞面積大于該層模而面積的 30%.我較大的樓層帶層表4豎向不規(guī)則的主要類(lèi)型不規(guī)則類(lèi)型定義和參考指標(biāo)該層的惻向剛度小于相鄰上一層的70%,或小于其上例向剛度

26、不規(guī)則相鄰三個(gè)樓層則向剛度平均值的80%除頂層或出屋面 小建筑外,局部收迸的水平向尺寸大于相鄰下一層的25%豎向抗AM力構(gòu)件不連續(xù)豎向抗惻力構(gòu)件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由 水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件（梁、桁架等）向F傳遞樓層承載力突變抗測(cè)力結(jié)構(gòu)的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%將不規(guī)則結(jié)構(gòu)在抗震上的不利因素歸結(jié)起來(lái)，有以下 2條：1、對(duì)合理有效的布置抗側(cè)力構(gòu)件產(chǎn)生不利的影響，減弱或甚至嚴(yán)重影響建 筑結(jié)構(gòu)的抗震能力；2、對(duì)合理有效的結(jié)構(gòu)計(jì)算模型產(chǎn)生不利的影響，以致不能正確估算結(jié)構(gòu)和 構(gòu)件的實(shí)際受力狀況及變形情況，往往低估了結(jié)構(gòu)某些部位的實(shí)際應(yīng)力和變形， 特別是應(yīng)力集中和變形集中部位。為此，10規(guī)范

27、第3.4.4條規(guī)定對(duì)于建筑形體及其構(gòu)件布置不規(guī)則時(shí)，應(yīng)按下 列要求進(jìn)行地震作用計(jì)算和內(nèi)力調(diào)整，并應(yīng)對(duì)薄弱部位采取有效的抗震構(gòu)造措 施：1、平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的建筑，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，并應(yīng)符合下 列要求：1）扭轉(zhuǎn)不規(guī)則時(shí)，應(yīng)計(jì)入扭轉(zhuǎn)影響，且樓層豎向構(gòu)件最大的彈性水平位移和層間位移分別不宜大于樓層兩端彈性水平位移和層間位移平均值的1.5倍，當(dāng)最大層間位移遠(yuǎn)小于規(guī)范限值時(shí)，可適當(dāng)放寬；2）凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時(shí)，應(yīng)采用符合樓板平面內(nèi)實(shí)際剛度變化 的計(jì)算模型；高烈度或不規(guī)則程度較大時(shí)，宜計(jì)入樓板局部變形的影響；3）平面不對(duì)稱(chēng)且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)，可根據(jù)實(shí)際情況分塊計(jì)算扭轉(zhuǎn) 位移比，對(duì)

28、扭轉(zhuǎn)較大的部位應(yīng)采用局部的內(nèi)力增大系數(shù)。2、平面規(guī)則而豎向不規(guī)則的建筑，應(yīng)采用空間結(jié)構(gòu)計(jì)算模型，剛度小的樓 層的地震剪力應(yīng)乘以不小于1.15的增大系數(shù)，具薄弱層應(yīng)按本規(guī)范有關(guān)規(guī)定進(jìn) 行彈塑性變形分析，并應(yīng)符合下列要求：1）豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)時(shí)，該構(gòu)件傳遞給水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的地震內(nèi)力應(yīng)根 據(jù)烈度高低和水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件的類(lèi)型、受力情況、幾何尺寸等，乘以 1.252.0的 增大系數(shù)；2）側(cè)向剛度不規(guī)則時(shí)，相鄰層的側(cè)向剛度比應(yīng)依據(jù)其結(jié)構(gòu)類(lèi)型符合本規(guī)范 相關(guān)章節(jié)的規(guī)定；3）樓層承載力突變時(shí)，薄弱層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的受剪承載力不應(yīng)小于相鄰上一 樓層的65%。3、平面不規(guī)則且豎向不規(guī)則的建筑，應(yīng)根據(jù)不規(guī)則類(lèi)型的數(shù)量和程

29、度，有 針對(duì)性地采取不低于本條1、2款要求的各項(xiàng)抗震措施。特別不規(guī)則的建筑，應(yīng) 經(jīng)專(zhuān)門(mén)研究，采取更有效的加強(qiáng)措施或?qū)Ρ∪醪课徊捎孟鄳?yīng)的抗震性能化設(shè)計(jì) 方法。3.2.2 美國(guó)建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性5UBC 9汲舊C-2003關(guān)于不規(guī)則結(jié)構(gòu)的規(guī)定相似，均對(duì)對(duì)建筑平面和豎向的 規(guī)則性提出了要求，舊C-2003還作了補(bǔ)充（補(bǔ)充內(nèi)容為表 5的1b項(xiàng)及表6的 1b項(xiàng)），其具體規(guī)定見(jiàn)表5、表6:表5 結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則（IBC-2003）不規(guī)則形式與定義1a轉(zhuǎn)轉(zhuǎn)不規(guī)則一一非柔性橫隔板在結(jié)構(gòu)一端垂直于軸線的樓層側(cè)移大于結(jié)構(gòu)兩端樓層側(cè)移平均值的1.2倍時(shí)，可認(rèn)為存在小轉(zhuǎn)不規(guī)則，計(jì)算中包括附加出轉(zhuǎn)1b極度扭轉(zhuǎn)不規(guī)

30、則一一非柔性橫隔板在結(jié)構(gòu)一端垂直于軸線的樓層側(cè)移大于結(jié)構(gòu)兩端樓層側(cè)移平均值的1.4倍時(shí)，可認(rèn)為極度扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，計(jì)算中包括附加扭轉(zhuǎn)2凹角結(jié)構(gòu)在兩個(gè)方向投影超出凹角邊長(zhǎng)度部分大于所考慮方向結(jié)構(gòu)平面 尺寸的15 %時(shí)，結(jié)構(gòu)的平面及其抗側(cè)力體系存在凹角不規(guī)則3橫隔板不聯(lián)系橫隔板在剛度上有突變或不連續(xù)部分，包括其切口或開(kāi)口面積大于橫隔板總面積的50%,或從一層到下一層有效橫隔板剛度改變超 50%4平而外偏置側(cè)力傳遞路線不連續(xù)，如豎向構(gòu)件偏置在平向外5非平行體系豎向的側(cè)力承載構(gòu)件或抗側(cè)力構(gòu)件對(duì)于抗側(cè)力體系的主正父軸不平 行或/、對(duì)稱(chēng)表6 結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則（舊C-2003）不規(guī)則形式與定義1a剛度不規(guī)則一一軟

31、層該層的側(cè)向剛度小于其層樓層側(cè)向剛度的70 %或小于其上3層樓層平均側(cè)向剛度的80%1b剛度不規(guī)則極度軟層該層的側(cè)向剛度小于其層樓層側(cè)向剛度的60 %或小于其上3層樓層平均側(cè)向剛度的70%2重量（質(zhì)量）不規(guī)則任何一層的有效質(zhì)量為相鄰層的有效質(zhì)量 150 %以上，可視為質(zhì)量不規(guī)則，但屋頂卜一層的質(zhì)量大于屋頂層 150 %時(shí)，不視為不規(guī)則3豎向幾何不規(guī)則任何一層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平尺寸為相鄰層的130 %以上，可視為豎向幾何/、規(guī)則，單層突出屋面的小房間不考慮在內(nèi)不規(guī)則形式與定義（續(xù)）豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件在平面內(nèi)不連續(xù)抗側(cè)力荷載構(gòu)件在平面內(nèi)的偏置部分，其長(zhǎng)度大于這些構(gòu)件的長(zhǎng)度 一承載力不連續(xù)一一弱層改層

32、的承載力小于其上一層承載力的 80 %時(shí)，成為弱層。樓層承 載力是指在所考慮方向承受樓層剪力的所有抗震構(gòu)件的承載力之和3.1.3中美建筑設(shè)計(jì)和建筑結(jié)構(gòu)的規(guī)則性對(duì)比對(duì)比中美兩國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范對(duì)于平面和豎向結(jié)構(gòu)不規(guī)則的定義，明顯可見(jiàn) 兩國(guó)規(guī)范間的差異。1、平面不規(guī)則的主要差異：1）關(guān)于“扭轉(zhuǎn)不規(guī)則”：美國(guó)規(guī)范分為扭轉(zhuǎn)不規(guī)則和極度扭轉(zhuǎn)不規(guī)則兩類(lèi)， 明確提出是針對(duì)剛性隔板（非柔性樓板）；而10抗震規(guī)范僅規(guī)定了扭轉(zhuǎn)不規(guī)則，其標(biāo)準(zhǔn)與美國(guó)規(guī)范的扭轉(zhuǎn)不規(guī)則規(guī)定相同；2）關(guān)于“凹凸不規(guī)則”：美國(guó)規(guī)范則規(guī)定“大于所考慮方向結(jié)構(gòu)平面尺寸 的15%”，而10抗震規(guī)范的規(guī)定是“大于相應(yīng)投影方向的 30%” ；3）關(guān)于“樓

33、板局部不連續(xù)”：美國(guó)規(guī)范規(guī)定“切口或開(kāi)口面積大于隔板總 面積的50%”，10抗震規(guī)范規(guī)定“有效樓板寬度小于該樓層樓板典型寬度的 50%,開(kāi)洞面積大于該樓層樓面面積的 30%”，或較大的樓層錯(cuò)層；4）關(guān)于“平面外偏置”和“非平行體系”，10抗震規(guī)范無(wú)相關(guān)規(guī)定。2、豎向不規(guī)則的主要差異：1）關(guān)于“側(cè)向剛度不規(guī)則”：10抗震規(guī)范沒(méi)有采用美國(guó)規(guī)范“極度軟層” 的規(guī)定，其它相同；2）關(guān)于“重量（質(zhì)量）不規(guī)則”，10抗震規(guī)范無(wú)相關(guān)規(guī)定。通過(guò)對(duì)比分析可見(jiàn)，10抗震規(guī)范中“規(guī)則性的標(biāo)準(zhǔn)”明顯要低于美國(guó)規(guī)范， 這有可能造成我國(guó)建筑結(jié)構(gòu)抗震能力不足。4抗震設(shè)計(jì)方法中美兩國(guó)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范所針對(duì)的基本設(shè)計(jì)地震具有相同水

34、準(zhǔn)一一 50年超越 概率10%勺“中震”（IBC-2003名義上取“大震”，但進(jìn)行了折減），但其設(shè)計(jì)方法 的差異也是明顯的。主要對(duì)比規(guī)范中：建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（GB 50011-2010）、舊C-2003。4.1 我國(guó)抗震設(shè)計(jì)方法我國(guó)抗震規(guī)范GB 50011-2010總則中做了相應(yīng)規(guī)定：采用統(tǒng)一折減后（小震烈度約比基本烈度低1.55度，相當(dāng)于對(duì)基本烈度考慮地震發(fā)生概率時(shí)按2.8的折減系數(shù)進(jìn)行折減）的“小震”彈性反應(yīng)譜進(jìn)行截面抗震承載力驗(yàn)算和彈性變 形驗(yàn)算，對(duì)于不同的設(shè)計(jì)對(duì)象，設(shè)計(jì)者均采用相同的設(shè)計(jì)地震力。4.2 美國(guó)抗震設(shè)計(jì)方法美國(guó)抗震規(guī)范 舊C-2003直接針對(duì)“中震”進(jìn)行設(shè)計(jì)計(jì)算，依據(jù)于“彈

35、塑性 反應(yīng)譜理論”，對(duì)對(duì)不同體系的塑性變形能力一一體現(xiàn)延性系數(shù) u,根據(jù)彈塑譜的 R-u關(guān)系，得到相應(yīng)的結(jié)構(gòu)影響系數(shù)（或稱(chēng)”反應(yīng)修正系數(shù)” ）R,將彈性分析得到 的地震力進(jìn)行折減，得到體系所需的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。因此，在設(shè)計(jì)地震作用下，允許 結(jié)構(gòu)進(jìn)入非彈性工作階段，可以有輕微的損壞，并通過(guò)結(jié)構(gòu)反應(yīng)調(diào)整系數(shù)R來(lái)折減彈性地震作用，即考慮了結(jié)構(gòu)的彈塑性變形能力在彈性反應(yīng)譜中的折減。 由于結(jié)構(gòu)反應(yīng)調(diào)整系數(shù)與結(jié)構(gòu)的位移延性有關(guān)，因此，并不需要按設(shè)計(jì)地震水 準(zhǔn)下的峰值反應(yīng)加速度來(lái)確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)地震力，而是取不同的結(jié)構(gòu)自振周期 段的結(jié)構(gòu)反應(yīng)調(diào)整系數(shù) R ,以降低后的峰值反應(yīng)加速度作為設(shè)計(jì)峰值反應(yīng)加速 度，并由此確定

36、設(shè)計(jì)地震力。4.3 中美抗震設(shè)計(jì)方法對(duì)比GB 500112010通過(guò)“小震”這一地震作用進(jìn)行完全彈性的驗(yàn)算，結(jié)構(gòu)在 小震下保持彈性狀態(tài)，使主要的計(jì)算過(guò)程完全依據(jù)彈性理論，抗震計(jì)算主要進(jìn) 行承載力控制，不涉及結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求，而層間位移的控制驗(yàn)算只保證結(jié) 構(gòu)不開(kāi)裂，滿足彈性假定。結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求由內(nèi)力調(diào)整與抗震措施考慮， 這樣做的好處是設(shè)計(jì)者計(jì)算時(shí)不用像美國(guó)抗震規(guī)范那樣區(qū)分各種不同的結(jié)構(gòu)類(lèi) 型，簡(jiǎn)化了計(jì)算過(guò)程，而其抗震措施的目標(biāo)對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)也相對(duì)隱含，從而降 低了設(shè)計(jì)者理解、掌握規(guī)范的難度。另一方面 ，由于在“小震”下進(jìn)行的是彈性 分析，結(jié)構(gòu)未達(dá)到屈服強(qiáng)度，因此從可靠度的角度結(jié)構(gòu)的安全性成立

37、。美國(guó)規(guī)范利用彈塑性地震計(jì)算理論一一彈塑性反應(yīng)譜理論進(jìn)行結(jié)構(gòu)的抗震 承載力驗(yàn)算和變形驗(yàn)算，在計(jì)算地震作用時(shí)就考慮了結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求。朱 文靜等得出如下結(jié)論“這樣的地震設(shè)計(jì)，使得地震作用計(jì)算與抗震構(gòu)造措施設(shè) 計(jì)結(jié)合得更加緊密，整個(gè)設(shè)計(jì)過(guò)程始終同時(shí)控制力與塑性耗能能力，抗震構(gòu)造 措施設(shè)計(jì)與相應(yīng)的地震作用計(jì)算直接掛鉤，設(shè)計(jì)目標(biāo)明確；同時(shí)也增加了設(shè)計(jì)的靈活性，設(shè)計(jì)者可以采取不同的設(shè)計(jì)地震力延性組合（強(qiáng)震區(qū)例外）。這樣做存在的問(wèn)題是：結(jié)構(gòu)的延性要求隱含在力和承載力的表達(dá)式里，增加了設(shè)計(jì)者理解 規(guī)范的難度，應(yīng)用起來(lái)也相對(duì)復(fù)雜。”45抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜主要 對(duì)比 規(guī)范 為ASCE/SEI 7-10和建筑結(jié) 構(gòu)

38、荷載 規(guī)范 （GB 50009- 2012）。5.1我國(guó)抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜GB 50011-2010中將抗震設(shè)計(jì)用的加速度反應(yīng)譜稱(chēng)為地震影響系數(shù)曲線，如 圖1所示:0 f; T圖1地震影響系數(shù)曲線工一地震影嘀系數(shù)；小地震影響票數(shù)最大值二中一宜線F降段的卜降斜率調(diào)整系數(shù)；卜翦成指癡 qTf征用用1;】L阻尼調(diào)整系數(shù)：了一結(jié)構(gòu)白振周期相應(yīng)的參數(shù)取值如下：1 .除有專(zhuān)門(mén)規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取 0.05 ,地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)應(yīng)按1.0采用，形狀參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：1）直線上升段，周期小于0.1s的區(qū)段。2）水平段，自0.1S至特征周期區(qū)段，應(yīng)取最大值（a max）。3）曲線下降段，自特征

39、周期至5倍特征周期區(qū)段，衰減指數(shù)應(yīng)取 0.9。4）直線下降段，自5倍特征周期至6s區(qū)段，下降斜率調(diào)整系數(shù)應(yīng)取 0.02。2 .當(dāng)建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比按有關(guān)規(guī)定不等于0.05時(shí)，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)和形狀參數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：1）曲線下降段的衰減指數(shù)應(yīng)按下式確定：-曲線下降段的衰減指數(shù)；-阻尼比2）直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)應(yīng)按下式確定:-直線下降段的下降斜率調(diào)整系數(shù)，小于0時(shí)取0.3）阻尼調(diào)整系數(shù)應(yīng)按下式確定:-阻尼調(diào)整系數(shù)，當(dāng)小于0.55時(shí)，應(yīng)取0.55。其中水平地震影響系數(shù)最大值和特征周期值可從下表中查出規(guī)范值: 表7水平地震影響系數(shù)最大值地震影響6度7度H唐。度多遇地震n/4&am

40、p;H8 (0.12)(1.160J2軍遇堆屋仇2Maw(0,71)n.90 (1 20)1,40注：括號(hào)中數(shù)值分別用于設(shè)計(jì)基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)表8特征周期值（s）設(shè)計(jì)城震分蛆場(chǎng)地類(lèi)別I DI.IImIV第一蛆U.ZO0J5M505第二組0l250.40035(L75第二組fl書(shū)(U5(L65(LW5.2美國(guó)抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜ASCE 7-10中 Design response spectrum曲線如下圖所示:圖 2 Design Response Spectrum相應(yīng)的參數(shù)取值如下：1）周期小于，地震反應(yīng)譜加速度2）周期大于等于，小于等于時(shí)：3）周期大于時(shí)，小于等于：-4

41、）周期大于時(shí)：-其中：結(jié)構(gòu)自震周期T = the fundamental period of the structure長(zhǎng)周期轉(zhuǎn)換周期the design spectral response acceleration parameter at short periods)短周期設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度。Sdi (the design spectral response acceleration parameter at 1-s period )周期為1s的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度。分別為短周期和1s周期的變換譜加速度。可以查震害(/ ),通過(guò)震害分析方法獲得。和

42、：場(chǎng)地系數(shù)，分別列在表 9和表10中：表9場(chǎng)地系數(shù)值和短周期變換加速度反應(yīng)譜值Mip|kd Ri%k Tdrelcil MjiimniLini CuiiMthrd iRinliqiiiikL, (MCI- J SpfL'irul Rep哂m? AccHbiHioniPssnnnckT jd Shiirl Period!Siu1 Clib'isS3 = i5S3 - 0.75& H |> 1 25A aOH(J.80.N0.8BJ .(Jl.DLC1.0LUc1.21.214L0IOIJl.<i1.4t.21.11 UE F2.SSee SeutKui 1 1

43、.4.7L71o.yU.9b L 11* Mi liiij-ltLlin j>nicipf 111-1111311 iiTlurqnknjiiili!'表10場(chǎng)地系數(shù)值和短周期變換加速度反應(yīng)譜值MileMapped Riisk-TMTgclcU Maximinn Csuk'n'il Eunhqmikr (M< 1 i/i Spiciriil Rrpcinxc AcceleTiilioni Piirarnmcr 1 -n Period劉£ n【乩=0,2» 三0ISf =04 >05Ag0.8OHILKB1.0int.nLb1.0C1

44、.71.()1.5.4IJI>2.42.1Jt.S1.61.5EF3Net Sucuuh 11.4.7322.S2.42.4Nrte U蛭 駕liflhuHrr inMipMukwi f<w iacEiedintc、dlirf odf %5.3中美抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜對(duì)比5.3.1反應(yīng)譜處理對(duì)比反應(yīng)譜是進(jìn)行地震作用計(jì)算的重要依據(jù)，通過(guò)對(duì)其進(jìn)行比較，可以反映規(guī)范所規(guī)定的地震作用的大小。對(duì)反應(yīng)譜的比較需要在統(tǒng)一的基準(zhǔn)上完成，由于 美國(guó)規(guī)范的設(shè)計(jì)譜是考慮結(jié)構(gòu)塑性性能的非線性譜，而我國(guó)規(guī)范的設(shè)計(jì)普為小 震的彈性譜，二者不具有直接的可比性。我國(guó)規(guī)范采用多遇和罕遇地震作為設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)，罕遇地震相當(dāng)

45、于50年超越概率為2%-3%勺抗震設(shè)防水準(zhǔn)，與美國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖中提供的2500年重現(xiàn)期的譜加速度的抗震設(shè)防譜加速度進(jìn)行對(duì)比。設(shè)防水平取叩度（0.1g）和Vffl （0.2g） 2種情況。美國(guó)ASCE®范的雙參數(shù)中的，按照中國(guó)規(guī)范叩度（0.1g） 和Vffl （0.2g）罕遇地震下的最大地震作用取值，分別為 0.5g和0.9g;而從美國(guó) 雙參數(shù)區(qū)劃圖中可得到相對(duì)應(yīng)與 等于0.5g的參數(shù) 取值在0.15g-0.25g之間， 對(duì)應(yīng)于等于0.9g的參數(shù)取值在0.25g-0.4g之間，此處較為保守的取為 0.25g 和0.4g。中國(guó)GB50011-2001規(guī)范按保守值取設(shè)計(jì)地震分組的第三組

46、，則特征周 期為0.3s , ASCEB范中長(zhǎng)周期過(guò)度周期 根據(jù)地震級(jí)一次取為叩度 4s, Vffl度6s。 10表11和表12分別是GB50011-2010和ASCE7-10中的場(chǎng)地類(lèi)別分類(lèi)標(biāo)準(zhǔn):表11各類(lèi)建筑場(chǎng)地的覆蓋層厚度（mj）巖石的圓切波速或 土的等皴算切波速場(chǎng)地類(lèi)SIIflh11111IVII制產(chǎn)曰卜。I)和0>；.由0*5然250>>150*33雙>50V, 工 15。<33r151SMQ>so注 /申*品巖石的亞鼠渡速表 12 Site ClassificationEA.Hand mckft/sKANAHRix：k.000 MNANAcVer

47、y dikc soil undrockto 工 WO>50>2.000 pjD.SlLfrsmJ600 gL200 ftAiI5t<» 50LOIN) io 2.CD<)ELSoft elay<6(KJ ft/s<J5<.()IX)psfAr* pnHik iili more Thjnin f( of 的認(rèn)氏n in二 ilicI'l »11。 i 里 diamcwri stics.PhMicih irkk Pi > 20.Moisliin? cnnlrnl、Undntincd rear strength V <

48、 mjo psfF Sotk requariing 中itcanaJiys.isSee Section 20.5Ji；n 打匚，皿31比 viih StiZiiiKh 21.1For SI; t : O,W+S nW 1 MF C.ZM由上表可知中國(guó)10類(lèi)場(chǎng)地對(duì)應(yīng)美國(guó) B類(lèi)場(chǎng)地，對(duì)應(yīng) ASCE巖石剪切波速 760m/s< Vs< 1520 m/s。中國(guó)IV類(lèi)場(chǎng)地對(duì)應(yīng)美國(guó) E類(lèi)場(chǎng)地，對(duì)應(yīng) ASCEg石剪切 波速 Vs<180m/so綜上所述，罕遇地震情況下，可取得如下的對(duì)比參數(shù)表：表13罕遇地震情況下中美規(guī)范參數(shù)對(duì)比表中國(guó) GB50011-2010中相應(yīng)規(guī)止ASCE （罕遇地

49、震卜，短周期變 換譜加速度）ASCE S （罕遇地 震卜，1S周期變 換譜加速度）ASCE 長(zhǎng) 周期過(guò)度 周期ASCE 場(chǎng) 地類(lèi)別7度（0.1g ）,場(chǎng)地類(lèi)別I0類(lèi)0.5g0.15g-0.25g4SB類(lèi)場(chǎng)地8度(0.2g ) , IV 類(lèi)場(chǎng)地0.9g0.25g-0.4g6SE類(lèi)場(chǎng)地5.3.2反應(yīng)譜曲線比較中美兩國(guó)設(shè)計(jì)地震反應(yīng)譜具有相同的基本特征。由于反應(yīng)譜長(zhǎng)周期段譜值 較小，且位移、速度對(duì)地震作用的影響加大，為了能得到用于工程設(shè)計(jì)的設(shè)計(jì) 普,各規(guī)范都對(duì)反應(yīng)譜的長(zhǎng)周期段做了處理,GB50011-2010在長(zhǎng)周期段采用直線下降段，ASCE 7-10則增加了 下降段，其下降速度大于前一段，控制周期

50、為速度控制段與位移控制段的過(guò)度周期，規(guī)范中直接給出了圖，按照地理位置大致分為4s、6s、8s、12s和16s。由中美規(guī)范反應(yīng)譜曲線可得如下結(jié)論：1、我國(guó)反應(yīng)譜周期最大值為 6s,基本滿足了我國(guó)絕大多數(shù)高層建筑和長(zhǎng) 周期結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)需要。超高層建筑、大跨橋梁、海洋平臺(tái)以及大型儲(chǔ)油罐 等結(jié)構(gòu)，其自振周期有可能超過(guò) 6so自振周期超過(guò)6s的結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)問(wèn)題, 已經(jīng)越來(lái)越引起人們的關(guān)注。美國(guó)規(guī)范沒(méi)有規(guī)定最長(zhǎng)周期，對(duì)任何結(jié)構(gòu)都可以 用，似乎更方便合理和有長(zhǎng)遠(yuǎn)意義；2、我國(guó)規(guī)范反應(yīng)譜周期在 00.1s之間為斜直線，與美國(guó)規(guī)范規(guī)定在 0 （其平臺(tái)起始段根據(jù)天然地基等級(jí)取值不同而不同）之間為斜直線相比，顯

51、得 過(guò)于主觀，依據(jù)不足，這對(duì)工程中大量短周期結(jié)構(gòu)以及重力壩、核電站等影響 較大，應(yīng)進(jìn)一步研究；113、對(duì)于不同阻尼比我國(guó)反應(yīng)譜均可以使用，而美國(guó)規(guī)范的反應(yīng)譜僅可用于 阻尼比為0.05的結(jié)構(gòu)；4、從上表7可見(jiàn)，10抗震規(guī)范中的地震影響系數(shù)仍按照烈度劃分，而烈 度只是一個(gè)宏觀的、綜合的、粗略的等級(jí)。由上表10可知美國(guó)是按照地震分區(qū)直接規(guī)定地震動(dòng)加速度，考慮了場(chǎng)地影響系數(shù) Fa、E對(duì)譜形的影響。表7沒(méi)有 考慮場(chǎng)地條件的影響，大量工程實(shí)踐表明，場(chǎng)地條件是影響反應(yīng)譜最大值的主 要因素；5、特征周期的比較，中國(guó)規(guī)范平臺(tái)起始段取值為 0.1s ,終止周期根據(jù)設(shè) 計(jì)地震分組（考慮近遠(yuǎn)震及震源機(jī)制）與場(chǎng)地類(lèi)別確

52、定。美國(guó) ASCE 7-10，起始 平臺(tái)段起始周期-和平臺(tái)終止周期 -都隨著場(chǎng)地影響系數(shù)，和地震動(dòng)參數(shù),取值改變。6地震作用計(jì)算方法J底部剪力法 PusllPVCT 分析 '振型分解反應(yīng)譜法 ，彈性時(shí)程分析法 彈塑性時(shí)程分析法對(duì)于地震作用的計(jì)算，目前采用的方法大致如下:靜態(tài)計(jì)算方法地震作用計(jì)算方法，動(dòng)態(tài)計(jì)兌方法靜力方法主要指“底部剪力法”，或相當(dāng)于“底部剪力法”的方法-美國(guó)規(guī)范中稱(chēng)為等效側(cè)力法(equivalent lateral force procedure )。動(dòng)力方法主要指“振型分解反應(yīng)譜法”，或相當(dāng)于此的方法 -美國(guó)規(guī)范中 稱(chēng)為振型反應(yīng)譜分析( Modal response

53、spectrum analysis );動(dòng)力方法還包 括各種時(shí)程分析法-線性或非線性。中美規(guī)范都使用上述兩種方法。對(duì)于振型分解反應(yīng)譜法中美規(guī)范選取的計(jì)算模 型和計(jì)算過(guò)程的理論推導(dǎo)式基本是相一致的，故不做對(duì)比分析，下面將詳細(xì)對(duì) 比中美規(guī)范的底部剪力法計(jì)算。6.1 地震作用計(jì)算方法的選定6.1.1 我國(guó)地震作用方法的選定GB 50011-2010各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算，應(yīng)采用下列方法：1、高度不超過(guò)40m、以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的 結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法；2、除1款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法；3、特別不規(guī)則的建筑、甲類(lèi)建筑和表5

54、.1.2-1(GB 50011-2010) 所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算；當(dāng)取三組 加速度時(shí)程曲線輸入時(shí)，計(jì)算結(jié)果宜取時(shí)程法的包絡(luò)值和振型分解反應(yīng)譜法的 較大值；當(dāng)取七組及七組以上的時(shí)程曲線時(shí)，計(jì)算結(jié)果可取時(shí)程法的平均值和 振型分解反應(yīng)譜法的較大值。6.1.2 美國(guó)地震作用方法的選定ASCE各類(lèi)建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算方法，應(yīng)表 14所定規(guī)程選用：表 14 Permitted Analytical Procedures學(xué)習(xí)參考DcMgll.L'jIe 型*網(wǎng) ukWchl Litcrjl Fokc Aiulvsi Sft-Lnn)I2.X"Mcx

55、lal Rcspoitse Spti Lim Aulj .3% & BllUTt 12.9*Seismic Rapan配Mitriry FrcredureaOupttf J6"b. rAll Rinubwre，PpPl>. KFRisk c屈£仃口 0T 11 bu.ilJi2 slorics above the basePpPSirik-liues ijghl ftiujie 1/1而¥14匚巾 叫ppPStruclures widi no 業(yè)uasal imf ularihcs d.mJ not exceeding 1&0 h in structural hciixhtppPSuLiLiLtrek6D fi： in nj£tural b