作業(yè)-其它組員成果

comparisonbetweenChinesecodesandUSguidelines組員：趙志鵬于雷史瑞源朱弈張馬秀何峰4張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比1對比規(guī)范介紹：美國規(guī)范：ASCE7-10是按概率極限狀態(tài)設(shè)計原則和結(jié)構(gòu)可靠度理論編制的，統(tǒng)一了美國各種結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范的基本設(shè)計原則和荷載取值標(biāo)準(zhǔn)(包括地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn))及荷載效應(yīng)的組合原則和計算公式、荷載分項系數(shù)及組合系數(shù)的取值規(guī)定等，類似于我國的荷載規(guī)范，并包括了類似于我國抗震規(guī)范中的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地震動參數(shù)及地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。主要對比章節(jié)為：11.SeismicDesignCriteria12.SeismicDesignRequirementsforBuildingStructures4張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比1對比規(guī)范介紹：中國規(guī)范：GB50011-2010

中國抗震設(shè)計規(guī)范JGJ3-2010高層建筑混凝土結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程主要對比章節(jié)為：GB50011-2010：3基本規(guī)定5地震作用和結(jié)構(gòu)抗震驗算張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比2.中美抗震設(shè)計反應(yīng)譜的比較：GB-50011

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比ASCE7-10

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比反應(yīng)譜處理:

對反應(yīng)譜的比較需要在統(tǒng)一的基準(zhǔn)上完成，由于美國規(guī)范的設(shè)計譜是考慮結(jié)構(gòu)塑性性能的非線性譜，而我國規(guī)范的設(shè)計普為小震的彈性譜，二者不具有直接的可比性.

我國規(guī)范采用多遇和罕遇地震作為設(shè)計地震動參數(shù)，罕遇地震相當(dāng)于50年超越概率為2%-3%的抗震設(shè)防水準(zhǔn)，與美國地震動參數(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)防譜加速度進行對比。設(shè)防水平取7度（0.1g）和8（0.2g）2種情況得到相對應(yīng)參數(shù)如下表：張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比[2]余湛.石樹中.沈建文.劉崢.從中國、美國、歐洲抗震設(shè)計規(guī)范譜的比較探討我國的抗震設(shè)計反應(yīng)譜.震災(zāi)防御技術(shù).2008.ASCE：（罕遇地震下，短周期變換譜加速度）ASCE：（罕遇地震下，1S周期變換譜加速度）ASCE規(guī)范中長周期過度周期7度（0.1g）0.5g0.15g-0.25g4S8度（0.2g）0.9g0.25g-0.4g6S對比參數(shù)表GB設(shè)防水準(zhǔn)張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比反應(yīng)譜值:按下述四種情況進行對比（阻尼比取為0.05）GB50011-20107度設(shè)計地震加速度值0.1g設(shè)計地震分組為第三組場地類別查表知：Tg=0.3S。=0.5.ASCE7-10取0.25g=4sB類場地查表知，都為1情況1：

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比情況2：GB50011-20107度設(shè)計地震加速度值0.1g設(shè)計地震分組為第三組場地類別查表知：Tg=0.9S。=0.5.ASCE7-10取0.25g=4sE類場地查表知=1.7，=3.0

則：ASCE張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比情況3GB50011-20108度設(shè)計地震加速度值0.2g設(shè)計地震分組為第三組場地類別查表知：Tg=0.3S。=0.9.ASCE7-10取0.45g=6sB類場地查表知:=1，=1

則：ASCE張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

情況4GB50011-20108度設(shè)計地震加速度值0.2g設(shè)計地震分組為第三組場地類別查表知：Tg=0.9S。=0.9.ASCE7-10取0.45g=6sE類場地查表知:=1.02，=2.04

則：ASCE張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

<2>7度區(qū)Ⅳ類場地罕遇地震的中國、美國規(guī)范反應(yīng)譜對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比3.中美規(guī)范的地震作用方法種類比較地震作用計算靜態(tài)計算方法動態(tài)計算方法底部剪力法Push-over分析振型分解反應(yīng)譜法彈性時程分析法彈性時程分析法靜力方法主要指“底部剪力法”，美國規(guī)范中稱為等效側(cè)力法（equivalentlateralforceprocedure）。動力方法主要指“振型分解反應(yīng)譜法”，美國規(guī)范中稱為振型反應(yīng)譜分析（Modalresponsespectrumanalysis）;動力方法還包括各種時程分析法----線性或非線性。中美規(guī)范都使用上述兩種方法。張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比4中美規(guī)范地震作用計算方法的選定ASCE:各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算方法，應(yīng)采用下表規(guī)程中選用張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比GB50011-20105.1.2各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計算，應(yīng)采用下列方法:1高度不超過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)，以及近于單質(zhì)點體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡化方法。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、甲類建筑和表5.1.2-1（GB50011-2010）所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算；當(dāng)取三組加速度時程曲線輸入時，計算結(jié)果宜取時程法的包絡(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程曲線時，計算結(jié)果可取時程法的平均值和振型分解反應(yīng)譜法的較大值。張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比5底部剪力法（ASCE：equivalentlateralforceprocedure）中國規(guī)范GB50011-2010

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比美國規(guī)范ASCE7-10:

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比底部剪力法：中美規(guī)范對比，具體算例

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比中國規(guī)范:計算罕遇地震作用下的水平地震作用maxα=0.50Tg=0.30s因阻尼比ξ=0.05得地震影響系數(shù)曲線張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比美國規(guī)范ASCE：防烈度為7度，該結(jié)構(gòu)處于Ⅰ0類場地，根據(jù)中國規(guī)范和美國規(guī)范場地類別劃分標(biāo)準(zhǔn)，美國規(guī)范按B類場地計算；由上述的反應(yīng)譜的對比可知，

[4]地震影響系數(shù)反應(yīng)譜：張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

查表12.2-1知：對鋼筋混凝土對于普通鋼筋混凝土框架結(jié)構(gòu)（Ordinaryreinforcedconcretemomentframes）查出反應(yīng)譜修正系數(shù)為R=3；結(jié)構(gòu)按照Ⅲ地震使用分組計算，查表1.5-2知SeismicImportanceFactorI=1.25.張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

將例1的場地類別變換為Ⅳ類，對應(yīng)于美國規(guī)范的E類：中國規(guī)范:由上述反應(yīng)譜的對比知反應(yīng)譜曲線如下張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

美國規(guī)范：地震影響系數(shù)反應(yīng)譜：張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比對比結(jié)論：1、從計算結(jié)果來看，中國規(guī)范計算出的值比美國規(guī)范的計算值大。2、剪切型結(jié)構(gòu)水平地震作用沿高度分布不是嚴(yán)格的倒三角形，在周期較長時頂部誤差可達25%，中國規(guī)范考慮了這一點，采用頂點附加集中地震力予以調(diào)整，而美國規(guī)范未作考慮；3、中國規(guī)范對多質(zhì)點結(jié)構(gòu)引入了一個0.85的折減系數(shù)，它反映了地震作用下多質(zhì)點體系底部剪力的最大反應(yīng)和同周期且質(zhì)量與多質(zhì)點體系總質(zhì)量相等的單質(zhì)點的剪力最大反應(yīng)的差異。這一點美國規(guī)范未作折減；4、關(guān)于各層水平地震作用的分配，中國規(guī)范和美國規(guī)范均是按各樓層荷載與樓層到底部距離的乘積分配的。5、導(dǎo)致中美規(guī)范地震水平剪力差別的是，美國規(guī)范考慮了地震效應(yīng)調(diào)整系數(shù)R,考慮結(jié)構(gòu)阻尼與延性調(diào)整降低地震力。還考慮了與場地類別有關(guān)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)k.同時美國規(guī)范的地震影響系數(shù)最大值還與場地類型有關(guān)而，中國規(guī)范的地震影響系數(shù)的最大值與場地類型無關(guān)。張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比6中美振型分解反應(yīng)譜法對比：

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比7.抗震設(shè)計方法的比較中國抗震規(guī)范GB50011—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)于對基本烈度考慮地震發(fā)生概率時按2.8的折減系數(shù)進行折減）的“小震”彈性反應(yīng)譜進行截面抗震承載力驗算和彈性變形驗算，計算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標(biāo)準(zhǔn)值和相應(yīng)的地震作用效應(yīng)。實現(xiàn)“小震不壞”，“中震可修”的設(shè)防目標(biāo)。

結(jié)構(gòu)的塑性耗能通過概念設(shè)計和抗震構(gòu)造措施來考慮。實現(xiàn)“大震不倒”的設(shè)防目標(biāo)張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比美國規(guī)范ASCE7-10做了相應(yīng)規(guī)定：

直接采用彈塑性反應(yīng)譜理論，直接取設(shè)計地震(50年超越概率為10%)進行結(jié)構(gòu)的抗震承載力驗算和變形驗算，在計算地震作用時就考慮了結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求。

在設(shè)計地震作用下，允許結(jié)構(gòu)進入非彈性工作階段，可以有輕微的損壞，并通過結(jié)構(gòu)反應(yīng)調(diào)整系數(shù)R來折減彈性地震作用，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)計地震水準(zhǔn)下的峰值反應(yīng)加速度來確定結(jié)構(gòu)的設(shè)計地震力，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)計峰值反應(yīng)加速度，并由此確定設(shè)計地震力。[1][1]朱文靜.伋雨林.夏文娟.閆帥平.中美抗震規(guī)范地震作用計算方法對比分析.華中科技大學(xué)學(xué)報（城市科學(xué)版）.2009張馬秀：中美規(guī)范地震作用計算的對比結(jié)論：中國抗震規(guī)范：

設(shè)計者計算時不用像美國抗震規(guī)范那樣區(qū)分各種不同的結(jié)構(gòu)類型，簡化了計算過程，而其抗震措施的目標(biāo)對設(shè)計者來說也相對隱含，從而降低了設(shè)計者理解、掌握規(guī)范的難度。美國ASCE：

在計算地震作用時就考慮了結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求，使得地震作用計算與抗震構(gòu)造措施設(shè)計結(jié)合得更加緊密，整個設(shè)計過程始終同時控制力與塑性耗能能力，抗震構(gòu)造措施設(shè)計與相應(yīng)的地震作用計算直接掛鉤，設(shè)計目標(biāo)明確;同時也增加了設(shè)計的靈活性，設(shè)計者可以采取不同的設(shè)計地震力延性組合(強震區(qū)例外)。這樣做存在的問題是:結(jié)構(gòu)的延性要求隱含在力和承載力的表達式里，增加了設(shè)計者理解規(guī)范的難度，應(yīng)用起來也相對復(fù)雜。何峰：中美規(guī)范框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的部分對比查閱相關(guān)資料我們得到了中美框架結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計的相關(guān)區(qū)別：①在結(jié)構(gòu)設(shè)計方面，美國采用周邊抗震框架結(jié)構(gòu)形式，僅由邊榀抗震框架來承擔(dān)整體結(jié)構(gòu)的地震作用，其柱截面尺寸較大，除底層柱縱筋配筋率小于中國外，其余樓層柱縱筋配筋率兩國結(jié)果相差不大，美國略高；美國規(guī)范對梁端、柱端加密區(qū)箍筋要求十分嚴(yán)格，其配箍率較中國大出許多。從整個結(jié)構(gòu)設(shè)計過程可以看出，美國特殊框架結(jié)構(gòu)采用低承載力高延性的設(shè)計思路，設(shè)計地震作用比中國低，但在抗震構(gòu)造措施上，尤其是箍筋配置方面比中國嚴(yán)格許多；②在結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析整體反應(yīng)方面，對于采用了綜合框架模型的中美框架結(jié)構(gòu)，中國模型的整體變形仍然以剪切型為主，而美國模型的整體變形中彎曲變形成分較多，與中國框架結(jié)構(gòu)變形趨勢存在一定差異；

③無論是單榀抗震框架還是簡化后代表三維空間結(jié)構(gòu)的綜合框架，中美兩國模型的破壞均為“梁柱混合鉸”模式，但是中國模型柱鉸位置較為分散，分布于各個樓層，而美國模型柱鉸集中分布于底層柱底，因此美國框架結(jié)構(gòu)有著與中國框架結(jié)構(gòu)不同的耗能機制，即允許底層柱底出鉸，通過其變形來耗散能量。何峰：中美規(guī)范框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計的部分對比