中美混凝土抗震設計規(guī)范對比(20210121200105)

1、中美混凝土抗震設計規(guī)范對比系所：專業(yè)：學號：姓名：指導教師:目錄1概述 32荷載組合 42.1 中國規(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 中美荷載組合對比 73抗震設計基本原則 83.1 抗震設防目標和水準 83.1.1 我國抗震設防目標和水準 83.1.2 美國抗震設防目標和水準 83.1.3 中美抗震設防目標和水準對比 93.2 建筑設計和建筑結構的規(guī)則性 93.2.1 我國建筑設計和建筑結構的規(guī)則性 103.

2、2.2 美國建筑設計和建筑結構的規(guī)則性5 113.2.3 中美建筑設計和建筑結構的規(guī)則性對比 134抗震設計方法 134.1 我國抗震設計方法 134.2 美國抗震設計方法 144.3 中美抗震設計方法對比 145抗震設計反應譜 155.1 我國抗震設計反應譜 155.2 美國抗震設計反應譜 165.3 中美抗震設計反應譜對比 175.3.1 反應譜處理對比 175.3.2 反應譜曲線比較 196地震作用計算方法 206.1 地震作用計算方法的選定 206.1.1 我國地震作用方法的選定 206.1.2 美國地震作用方法的選定 206.1.3 中美地震作用方法選定的對比 216.2 底部剪力法

3、(ASCE equivalent lateral force procedure ) .216.2.1 我國底部剪力法計算 216.2.2 美國底部剪力法計算(ASCE equivalent lateral force procedure ) 236.2.3 中美規(guī)范底部剪力法計算對比 247結語 27參考文獻 28學習參考1概述近來我國在國際上承擔的工程項目越來越多，很多國家和地區(qū)都要求采用 美國規(guī)范設計，因此有必要學習美國規(guī)范，并了解美國規(guī)范與我國規(guī)范間的差 異。本文對比了中美兩國規(guī)范中關于荷載組合、抗震設計基本原則(主要對比 抗震設防目標和水準、建筑設計和建筑結構的規(guī)則性這兩方面的內(nèi)容)

4、、抗震 設計方法這三方面的內(nèi)容。對比的規(guī)范介紹如下：1、ASCE/SEI 7-10:是按概率極限狀態(tài)設計原則和結構可靠度理論編制的，統(tǒng) 一了美國各種結構設計規(guī)范的基本設計原則和荷載取值標準(包括地震作用的取值標準)及荷載效應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 抗震設防標準、地震動參數(shù)及地震作用的取值標準等內(nèi)容。2、UBC 97: Uniform Building Code, UBC 統(tǒng)一建筑規(guī)范是美國第一個 帶有建筑抗震內(nèi)容的規(guī)范，第一版于1927年出版，由“國際建筑官員協(xié)會”(International Confe

5、rence of Building Officials,即 ICBO)出版發(fā)行，主要用于美國西部各州，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)范逐漸成為了美國全國唯一的通用建筑規(guī)范。 IBC規(guī)范的頒布與實施，取代了 UBC SBC和NBC等規(guī)范，從而使美國的新 建建筑規(guī)范達到了統(tǒng)一。在抗震設計方面，舊C大多引用了 ASCE 7-10的內(nèi)容?？梢园?舊C視為一個規(guī)范門戶，由它通向各個專門規(guī)范。4、建筑抗震設計規(guī)范(GB 50011-2010):建筑抗震設計規(guī)范是中華 人民共和國國家標準，由中華人民

6、共和國住房和城鄉(xiāng)建設部主編。按該規(guī)范 進行抗震設計的建筑，具基本的抗震設防目標是：當遭受低于本地區(qū)抗震設 防烈度的多遇地震影響時，主體結構不受損壞或不需修理可繼續(xù)使用；當遭 受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的設防地震影響時，可能發(fā)生損壞，但經(jīng)一般 性修理仍可繼續(xù)使用；當遭受高于本地區(qū)抗震設防烈度的罕遇地震影響時， 不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞。使用功能或其他方面有專門要求的建 筑，當采用抗震性能化設計時，具有更具體或更高的抗震設防目標。5、建筑結構荷載規(guī)范(GB 50009-2012):建筑結構荷載規(guī)范也是中 華人民共和國國家標準，由中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設部主編。該規(guī)范 適用于建筑工程的結

7、構設計，建筑結構設計中涉及的作用應包括直接作用 (荷載)和間接作用，而該規(guī)范僅對荷載和溫度作用作出規(guī)定，有關可變荷載 的規(guī)定同樣適用于溫度作用。學習參考2荷載組合通過閱讀美國標準 «Minimum Design Loads for Building and OtherStructures » ( ASCE/SEI 7-10)和中國標準建筑結構荷載規(guī)范(GB 50009-2012)、建筑抗震設計規(guī)范(GB 50011-2010)關于荷載組合的規(guī)定， 對比與分析中美荷載組合的異同，加深對中國規(guī)范荷載組合規(guī)定的理解，初步 了解美國規(guī)范對荷載組合的相關規(guī)定。2.1 中國規(guī)范荷載組合

8、中國設計規(guī)范中的荷載組合是根據(jù)現(xiàn)行(GB 50009-2012)、建筑抗震設 計規(guī)范(GB 50011-2010)的有關規(guī)定，結合建筑的自身特點制定的。規(guī)范給 出的荷載組合表達式都是以荷載與荷載效應有線性關系為前提，并且要求建筑 結構設計應根據(jù)使用過程中在結構上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能力極限狀 態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載組合，并應取各自的最不利的組合進行設 計。2.1.1 承載能力極限狀態(tài)的荷載組合對于承載能力極限狀態(tài)，應按荷載的基本組合或偶然組合計算荷載組合的 效應設計值，并應采用下列設計表達式進行設計：r0 sd - Rd式中：° 結構重要性系數(shù)，應按各有關建筑結構設計

9、規(guī)范的規(guī)定采用；sd 荷載組合的效應設計值；Rd 結構構件抗力的設計值，應按各有關建筑結構設計規(guī)范的規(guī)定取 值。1、基本組合荷載基本組合的效應設計值 sd,應從下列荷載組合值中取最不利的效應設 計值確定：1)由可變荷載控制的效應設計值，按下式計算：mnSd ='、' %SGjk ,rq1rLiSQ1krQrJqSQikj 1i =2式中：j第j個永久荷載的分項系數(shù)；q第i個可變荷載的分項系數(shù)；rLi 第i個可變荷載考慮設計使用年限的調(diào)整系數(shù)，其中 L為主導可變荷載Qi考慮設計使用年限的調(diào)整系數(shù)；SGjk 按第j個永久荷載標準值Gjk計算的荷載效應值；SQik 按第i個可變荷載標

10、準值Qik計算的荷載效應值，其中SQlk為諸可 變荷載效應中起控制作用者；第i個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設計值，按下式計算：mnSd ='、GjSGjk、rQLcSQik j 4i W3）基本組合的荷載分項系數(shù)，應按下列規(guī)定采用：a）永久荷載的分項系數(shù)應符合下列規(guī)定：當永久荷載效應對結構不利時，對由可變荷載效應控制的組合應取11.2,對由永久荷載效應控制的組合應取1. 35;當永久荷載效應對結構有利時，不應大于1. 00b）可變荷載的分項系數(shù)應符合下列規(guī)定：對標準值大于4kN/m2的工業(yè)房屋樓面結構的活荷載，應取1.

11、 3;其他情況，應取1. 4。c）對結構的傾覆、滑移或漂浮驗算，荷載的分項系數(shù)應滿足有關的建筑結 構設計規(guī)范的規(guī)定。2、偶然組合中國規(guī)范指明對于偶然組合、偶然荷載的代表值不乘分項系數(shù)；與偶然荷 載同時出現(xiàn)的其他荷載可根據(jù)觀測資料和工程經(jīng)驗采用適當?shù)拇碇?；其次?對偶然設計狀況，不必同時考慮兩種偶然荷載；第三，設計時應區(qū)分偶然事件 發(fā)生時和發(fā)生后的兩種不同設計狀況。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)的結構設計主要是驗算結構在正常使用條件下的變形、 裂縫、沉降、振幅、加速度或應力等，并控制它們不超過限值，按下式進行設 計：Sd - C式中：C結構或結構構件達到正常使用要求的規(guī)定

12、限值，例如變形、裂縫、 沉降、振幅、加速度或應力等的限值，應按各有關建筑結構設計規(guī) 范的規(guī)定采用。中國規(guī)范給出短期和長期兩種效應的組合：當考慮短期荷載效應時，可根 據(jù)不同的設計要求，分別采用荷載的標準組合或頻遇組合；當考慮長期荷載效 應時，采用準永久組合。1、荷載標準組合的效應設計值Sd應按下式計算：mnSd =' SGjk SQik -CjSQkj 1i =22、荷載頻遇組合的效應設計值Sd應按下式計算： mnSd =、SGjk L'k 八"qiSQik j 4i=23、荷載準永久組合的效應設計值Sd應按下式計算： mnSd =、SGj k 一 二.qiSQikj

13、=1i 工2.2 美國規(guī)范荷載組合美國荷載規(guī)范關于荷載組合的規(guī)定也是基于一階受力分析的基礎上的，并 且也要求結構設計應根據(jù)使用過程中在結構上可能同時出現(xiàn)的荷載，按承載能 力極限狀態(tài)和正常使用極限狀態(tài)分別進行荷載組合，并應取各自的最不利的效 應組合進行設計。2.2.1 承載能力極限狀態(tài)的荷載組合1、基本組合美國規(guī)范給出了兩種基本荷載組合，分別為極限強度設計的荷載組合(Combining factor load susing strength design ) 以及容許強度設計的荷 載組合(Combining nominal loads using allowablestress design )

14、。這兩 種組合都可以用于結構強度驗算，但需分別應用于不同的設計方法：荷載抗力 系數(shù)設計法(LRFD和容許應力設計法(ASD o表1為美國的基本荷載組合的 表達式：表1美國規(guī)范的荷載基本組合用于極限強度涉及到荷載基本組合用于容許強度設計的荷載基本組合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)用于極限強度涉及到荷載基本組合用于容許強度設計的荷載基本組合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為自應變荷載。2、偶然組合美國規(guī)范提出特殊情況的荷載組合 （Loadcom

16、binations for extraordinary events ,即對應中國的偶然組合）需要有適用的規(guī)范和標準或 權威部門的規(guī)定，結構強度和穩(wěn)定必須能夠抵抗特殊情況的荷載效應如火災、 爆炸和沖擊荷載。對于偶然設計狀況，應采用偶然組合。美國規(guī)范僅在條文說 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)的荷載組合美國規(guī)范僅在附錄中提及關于正常使用極限狀態(tài)結構設計的一些要求，并 在條文說明中給出了相應的組合形式。表 2為美國規(guī)范的正常使用極限狀態(tài)的荷 載組合情況：表2美國規(guī)范的正常使用極限狀態(tài)的荷載組合短期荷載效應的組合長期荷載效應的組合D+LD+0

17、.5SD+0.5LD+0.5L+0.7W2.3 中美荷載組合對比中國規(guī)范的荷載組合與美國規(guī)范的荷載組合在組合概念上是相似的，只是 兩國規(guī)范組合中的具體荷載系數(shù)有差別。例如：1）中國規(guī)范中考慮地震荷載的組合時，風荷載的組合值系數(shù)，一般結構取 0.0,風荷載起控制作用的建筑采用 0.2 ,其中風荷載起控制作用指風荷載和地震作用產(chǎn)生的總剪力和傾覆力矩相當 的情況，而美國荷載規(guī)范則明確指出地震作用和風荷載可以不同時組合；2）中國規(guī)范的荷載組合的設計值中采用了荷載分項系數(shù)的方式，荷載分項系數(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比），以 及與抗力有關的分項系數(shù)的取值水平等因素

18、確定的，而美國規(guī)范中未提出“荷 載分項系數(shù)”的概念，但根據(jù)表2美國規(guī)范的荷載基本組合，我們可以得到類似荷載分項系數(shù)的荷載系數(shù)。13抗震設計基本原則抗震設計的基本原則包括抗震設防目標和水準、建筑抗震設防分類和設防 標準、建筑設計和建筑結構的規(guī)則性、結構體系、結構分析、隔震和消能減震 設計、結構材料和施工等方面的要求。本文主要對比了中國規(guī)范和美國規(guī)范在 抗震設防目標和水準、建筑設計和建筑結構的規(guī)則性這兩方面的異同。主要對 比規(guī)范中：建筑抗震設計規(guī)范（GB 50011-2010）、IBC-2003、UBC 9%3.1 抗震設防目標和水準3.1.1 我國抗震設防目標和水準我國建筑抗震設計規(guī)范（GB50

19、011-201O （以下稱“10抗震規(guī)范”） 仍舊采用“三水準設防目標，兩階段設計步驟”的抗震設計思想，并明確規(guī)定“當遭到低于本地區(qū)抗震設防烈度的多遇地震影響時，一般不受損壞或不需要 修理可繼續(xù)使用；到遭受相當于本地區(qū)抗震設防烈度的地震影響時，可能損壞， 經(jīng)一般修理或不需要修理仍可繼續(xù)使用；當遭受高于本地區(qū)設防烈度的預估的 罕遇地震影響時，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴重破壞?！边@個抗震設防目標， 簡稱“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 美國抗震設防目標和水準美國規(guī)范UBC 97沒有明確給出分層次的抗震設防目標，僅提出“抗震設防 目標是避免結構倒塌和人身傷亡，而不是限制結構和保證結構功能”。美國規(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% 的地震地面運動作為設計地震；在 2000年以后的國際建筑規(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）進行全國的地震動區(qū)劃，并以最大考慮地震的2/3作為設計地震（大 體上相當于50

21、年超越概率為10%勺地震）。美國規(guī)范雖然沒有明確的分層次抗 震設防目標，它以單一水準下的“大震” （50年超越概率為2%勺地震）作為代 表，在進行實際抗震設計時用2/3的系數(shù)將其折減為接近于“中震”的設計地震（50年超越概率為10%）,再選擇結構的不同延性等級來滿足其抵抗各種水準地震 的要求，即在總體上仍然體現(xiàn)了分層次設防的原則。美國舊C-2003的抗震目標是“為設計、構建抵抗地震的建筑物提供最低標準” 2 ,其采用的基準設防地震作用可以歸納為以下幾點：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設防地震 作用，將導致在強地震作用下，不同地區(qū)結構倒塌的風險存在明顯差異，2、采用

22、2/3的最大考慮地震作用作為基準設防地震作用保證了在全國范 圍內(nèi)，結構在所考慮的最大地震作用下具有大致相同的倒塌風險；3、所考慮的最大地震作用，在美國中部和東部地區(qū)為對應50年超越概率2 %均值強度水準的地震作用，在美國西部地區(qū)為對應50年超越概率2 %5%不等的均值強度水準的地震作用；4、基準設防地震作用在美國中部和東部地區(qū)得到明顯提高，大致對應50年超越概率5 %均值強度水準的地震作用，在美國西部地區(qū)則大致對應50年超越概率10 %均值強度水準的地震作用。3.1.3 中美抗震設防目標和水準對比美國規(guī)范正由單一設防水準向多級設防水準轉變，由于不同地區(qū)地震作用 的影響不同，因而對不同地區(qū)采取了

23、不同設防標準。但美國規(guī)范在采取多級設 防水準的同時卻并未采用多級設防目標。相比美國規(guī)范，10抗震規(guī)范采用了多級設防目標，在抗震設計概念上比美 國規(guī)范更為明確；且10抗震規(guī)范還對“小震”條件下的抗震設防水準和目標 有所要求。但10抗震規(guī)范依然對全國不同地區(qū)采用相同的設防水準，這樣的 規(guī)定很大程度上會造成某些地區(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。3對比10抗震規(guī)范和美國規(guī)范的設防目標可知，美國規(guī)范的要求相當于我 國抗震規(guī)范“不倒”的要求；對于基準設防地震，我國的要求是“中震可修”。 在設防目標上，10抗震規(guī)范的要求要比美國規(guī)范高一個級別，為實現(xiàn)這一目標, 10抗震規(guī)范對建筑結

24、構的地震作用和抗震構造措施的要求比美國規(guī)范的要求相 應高一個級別。3.2 建筑設計和建筑結構的規(guī)則性建筑結構平、立面的規(guī)則性布置是抗震設計中首要注重的問題，因為震害 表明簡單、對稱的結構在地震時較不容易產(chǎn)生破壞。原因很清楚，簡單、對稱 的結構容易估算其地震反應，且容易采取抗震構造措施。為保證結構的規(guī)則性, 建筑師和結構工程師需要共同協(xié)調(diào)、相互配合，才能設計出具有良好抗震性能的建筑。3.2.1 我國建筑設計和建筑結構的規(guī)則性10抗震規(guī)范規(guī)定：“建筑及其抗側力結構的平面布置宜規(guī)則、對稱，并應 具有良好的整體性；建筑的立面和豎向剖面宜規(guī)則，結構的側向剛度宜均勻變 化，豎向抗側力構件的截面尺寸和材料強

25、度宜自下而上逐漸減小，避免抗側力 結構的側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) 則的類型。表3平面不規(guī)則的主要類型不規(guī)則類型定義和參考指標1扭轉不規(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層間 位移），大于該樓層兩端彈性水平位移（或層間位移）平均值的 12倍凹凸不規(guī)則平面凹進的尺寸，大于相應投影方向總尺寸的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)則的主要類型不規(guī)則類型定義和參考指標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力構件不連續(xù)豎向抗惻力構件（柱、抗震墻、抗震支撐）的內(nèi)力由 水平轉換構件（梁、桁架等）向F傳遞樓層承載力突變抗測力結構的層間受剪承載力小于相鄰上一樓層的80%將不規(guī)則結構在抗震上的不利因素歸結起來，有以下 2條：1、對合理有效的布置抗側力構件產(chǎn)生不利的影響，減弱或甚至嚴重影響建 筑結構的抗震能力；2、對合理有效的結構計算模型產(chǎn)生不利的影響，以致不能正確估算結構和 構件的實際受力狀況及變形情況，往往低估了結構某些部位的實際應力和變形， 特別是應力集中和變形集中部位。為此，10規(guī)范

27、第3.4.4條規(guī)定對于建筑形體及其構件布置不規(guī)則時，應按下 列要求進行地震作用計算和內(nèi)力調(diào)整，并應對薄弱部位采取有效的抗震構造措 施：1、平面不規(guī)則而豎向規(guī)則的建筑，應采用空間結構計算模型，并應符合下 列要求：1）扭轉不規(guī)則時，應計入扭轉影響，且樓層豎向構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，當最大層間位移遠小于規(guī)范限值時，可適當放寬；2）凹凸不規(guī)則或樓板局部不連續(xù)時，應采用符合樓板平面內(nèi)實際剛度變化 的計算模型；高烈度或不規(guī)則程度較大時，宜計入樓板局部變形的影響；3）平面不對稱且凹凸不規(guī)則或局部不連續(xù)，可根據(jù)實際情況分塊計算扭轉 位移比，對

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

29、度，有 針對性地采取不低于本條1、2款要求的各項抗震措施。特別不規(guī)則的建筑，應 經(jīng)專門研究，采取更有效的加強措施或對薄弱部位采用相應的抗震性能化設計 方法。3.2.2 美國建筑設計和建筑結構的規(guī)則性5UBC 9汲舊C-2003關于不規(guī)則結構的規(guī)定相似，均對對建筑平面和豎向的 規(guī)則性提出了要求，舊C-2003還作了補充（補充內(nèi)容為表 5的1b項及表6的 1b項），其具體規(guī)定見表5、表6:表5 結構平面不規(guī)則（IBC-2003）不規(guī)則形式與定義1a轉轉不規(guī)則一一非柔性橫隔板在結構一端垂直于軸線的樓層側移大于結構兩端樓層側移平均值的1.2倍時，可認為存在小轉不規(guī)則，計算中包括附加出轉1b極度扭轉不規(guī)

30、則一一非柔性橫隔板在結構一端垂直于軸線的樓層側移大于結構兩端樓層側移平均值的1.4倍時，可認為極度扭轉不規(guī)則，計算中包括附加扭轉2凹角結構在兩個方向投影超出凹角邊長度部分大于所考慮方向結構平面 尺寸的15 %時，結構的平面及其抗側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平而外偏置側力傳遞路線不連續(xù)，如豎向構件偏置在平向外5非平行體系豎向的側力承載構件或抗側力構件對于抗側力體系的主正父軸不平 行或/、對稱表6 結構豎向不規(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、層該層的側向剛度小于其層樓層側向剛度的70 %或小于其上3層樓層平均側向剛度的80%1b剛度不規(guī)則極度軟層該層的側向剛度小于其層樓層側向剛度的60 %或小于其上3層樓層平均側向剛度的70%2重量（質量）不規(guī)則任何一層的有效質量為相鄰層的有效質量 150 %以上，可視為質量不規(guī)則，但屋頂卜一層的質量大于屋頂層 150 %時，不視為不規(guī)則3豎向幾何不規(guī)則任何一層抗側力結構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)）豎向抗側力結構構件在平面內(nèi)不連續(xù)抗側力荷載構件在平面內(nèi)的偏置部分，其長度大于這些構件的長度 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，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件的承載力之和3.1.3中美建筑設計和建筑結構的規(guī)則性對比對比中美兩國抗震設計規(guī)范對于平面和豎向結構不規(guī)則的定義，明顯可見 兩國規(guī)范間的差異。1、平面不規(guī)則的主要差異：1）關于“扭轉不規(guī)則”：美國規(guī)范分為扭轉不規(guī)則和極度扭轉不規(guī)則兩類， 明確提出是針對剛性隔板（非柔性樓板）；而10抗震規(guī)范僅規(guī)定了扭轉不規(guī)則，其標準與美國規(guī)范的扭轉不規(guī)則規(guī)定相同；2）關于“凹凸不規(guī)則”：美國規(guī)范則規(guī)定“大于所考慮方向結構平面尺寸 的15%”，而10抗震規(guī)范的規(guī)定是“大于相應投影方向的 30%” ；3）關于“樓

33、板局部不連續(xù)”：美國規(guī)范規(guī)定“切口或開口面積大于隔板總 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%,開洞面積大于該樓層樓面面積的 30%”，或較大的樓層錯層；4）關于“平面外偏置”和“非平行體系”，10抗震規(guī)范無相關規(guī)定。2、豎向不規(guī)則的主要差異：1）關于“側向剛度不規(guī)則”：10抗震規(guī)范沒有采用美國規(guī)范“極度軟層” 的規(guī)定，其它相同；2）關于“重量（質量）不規(guī)則”，10抗震規(guī)范無相關規(guī)定。通過對比分析可見，10抗震規(guī)范中“規(guī)則性的標準”明顯要低于美國規(guī)范， 這有可能造成我國建筑結構抗震能力不足。4抗震設計方法中美兩國抗震設計規(guī)范所針對的基本設計地震具有相同水

34、準一一 50年超越 概率10%勺“中震”（IBC-2003名義上取“大震”，但進行了折減），但其設計方法 的差異也是明顯的。主要對比規(guī)范中：建筑抗震設計規(guī)范（GB 50011-2010）、舊C-2003。4.1 我國抗震設計方法我國抗震規(guī)范GB 50011-2010總則中做了相應規(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”彈性反應譜進行截面抗震承載力驗算和彈性變 形驗算，對于不同的設計對象，設計者均采用相同的設計地震力。4.2 美國抗震設計方法美國抗震規(guī)范 舊C-2003直接針對“中震”進行設計計算，依據(jù)于“彈

35、塑性 反應譜理論”，對對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關系，得到相應的結構影響系數(shù)（或稱”反應修正系數(shù)” ）R,將彈性分析得到 的地震力進行折減，得到體系所需的設計強度。因此，在設計地震作用下，允許 結構進入非彈性工作階段，可以有輕微的損壞，并通過結構反應調(diào)整系數(shù)R來折減彈性地震作用，即考慮了結構的彈塑性變形能力在彈性反應譜中的折減。 由于結構反應調(diào)整系數(shù)與結構的位移延性有關，因此，并不需要按設計地震水 準下的峰值反應加速度來確定結構的設計地震力，而是取不同的結構自振周期 段的結構反應調(diào)整系數(shù) R ,以降低后的峰值反應加速度作為設計峰值反應加速 度，并由此確定

36、設計地震力。4.3 中美抗震設計方法對比GB 500112010通過“小震”這一地震作用進行完全彈性的驗算，結構在 小震下保持彈性狀態(tài)，使主要的計算過程完全依據(jù)彈性理論，抗震計算主要進 行承載力控制，不涉及結構的塑性耗能要求，而層間位移的控制驗算只保證結 構不開裂，滿足彈性假定。結構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)分各種不同的結構類 型，簡化了計算過程，而其抗震措施的目標對設計者來說也相對隱含，從而降 低了設計者理解、掌握規(guī)范的難度。另一方面 ，由于在“小震”下進行的是彈性 分析，結構未達到屈服強度，因此從可靠度的角度結構的安全性成立

37、。美國規(guī)范利用彈塑性地震計算理論一一彈塑性反應譜理論進行結構的抗震 承載力驗算和變形驗算，在計算地震作用時就考慮了結構的塑性耗能要求。朱 文靜等得出如下結論“這樣的地震設計，使得地震作用計算與抗震構造措施設 計結合得更加緊密，整個設計過程始終同時控制力與塑性耗能能力，抗震構造 措施設計與相應的地震作用計算直接掛鉤，設計目標明確；同時也增加了設計的靈活性，設計者可以采取不同的設計地震力延性組合（強震區(qū)例外）。這樣做存在的問題是：結構的延性要求隱含在力和承載力的表達式里，增加了設計者理解 規(guī)范的難度，應用起來也相對復雜。”45抗震設計反應譜主要 對比 規(guī)范 為ASCE/SEI 7-10和建筑結 構

38、荷載 規(guī)范 （GB 50009- 2012）。5.1我國抗震設計反應譜GB 50011-2010中將抗震設計用的加速度反應譜稱為地震影響系數(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)：了一結構白振周期相應的參數(shù)取值如下：1 .除有專門規(guī)定外，建筑結構的阻尼比應取 0.05 ,地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)應按1.0采用，形狀參數(shù)應符合下列規(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)應取 0.02。2 .當建筑結構的阻尼比按有關規(guī)定不等于0.05時，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)和形狀參數(shù)應符合下列規(guī)定：1）曲線下降段的衰減指數(shù)應按下式確定：-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時取0.3）阻尼調(diào)整系數(shù)應按下式確定:-阻尼調(diào)整系數(shù)，當小于0.55時，應取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：括號中數(shù)值分別用于設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區(qū)表8特征周期值（s）設計城震分蛆場地類別I DI.IImIV第一蛆U.ZO0J5M505第二組0l250.40035(L75第二組fl書(U5(L65(LW5.2美國抗震設計反應譜ASCE 7-10中 Design response spectrum曲線如下圖所示:圖 2 Design Response Spectrum相應的參數(shù)取值如下：1）周期小于，地震反應譜加速度2）周期大于等于，小于等于時：3）周期大于時，小于等于：-4

41、）周期大于時：-其中：結構自震周期T = the fundamental period of the structure長周期轉換周期the design spectral response acceleration parameter at short periods)短周期設計反應譜加速度。Sdi (the design spectral response acceleration parameter at 1-s period )周期為1s的設計反應譜加速度。分別為短周期和1s周期的變換譜加速度?？梢圆檎鸷?/ ),通過震害分析方法獲得。和

42、：場地系數(shù)，分別列在表 9和表10中：表9場地系數(shù)值和短周期變換加速度反應譜值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場地系數(shù)值和短周期變換加速度反應譜值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中美抗震設計反應譜對比5.3.1反應譜處理對比反應譜是進行地震作用計算的重要依據(jù)，通過對其進行比較，可以反映規(guī)范所規(guī)定的地震作用的大小。對反應譜的比較需要在統(tǒng)一的基準上完成，由于 美國規(guī)范的設計譜是考慮結構塑性性能的非線性譜，而我國規(guī)范的設計普為小 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計地震動參數(shù)，罕遇地震相當

45、于50年超越概率為2%-3%勺抗震設防水準，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防譜加速度進行對比。設防水平取叩度（0.1g）和Vffl （0.2g） 2種情況。美國ASCE®范的雙參數(shù)中的，按照中國規(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 雙參數(shù)區(qū)劃圖中可得到相對應與 等于0.5g的參數(shù) 取值在0.15g-0.25g之間， 對應于等于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GB50011-2001規(guī)范按保守值取設計地震分組的第三組

46、，則特征周 期為0.3s , ASCEB范中長周期過度周期 根據(jù)地震級一次取為叩度 4s, Vffl度6s。 10表11和表12分別是GB50011-2010和ASCE7-10中的場地類別分類標準:表11各類建筑場地的覆蓋層厚度（mj）巖石的圓切波速或 土的等皴算切波速場地類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10類場地對應美國 B類場地，對應 ASCE巖石剪切波速 760m/s< Vs< 1520 m/s。中國IV類場地對應美國 E類場地，對應 ASCEg石剪切 波速 Vs<180m/so綜上所述，罕遇地震情況下，可取得如下的對比參數(shù)表：表13罕遇地震情況下中美規(guī)范參數(shù)對比表中國 GB50011-2010中相應規(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 周期過度 周期ASCE 場 地類別7度（0.1g ）,場地類別I0類0.5g0.15g-0.25g4SB類場地8度(0.2g ) , IV 類場地0.9g0.25g-0.4g6SE類場地5.3.2反應譜曲線比較中美兩國設計地震反應譜具有相同的基本特征。由于反應譜長周期段譜值 較小，且位移、速度對地震作用的影響加大，為了能得到用于工程設計的設計 普,各規(guī)范都對反應譜的長周期段做了處理,GB50011-2010在長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)范反應譜曲線可得如下結論：1、我國反應譜周期最大值為 6s,基本滿足了我國絕大多數(shù)高層建筑和長 周期結構的抗震設計需要。超高層建筑、大跨橋梁、海洋平臺以及大型儲油罐 等結構，其自振周期有可能超過 6so自振周期超過6s的結構的抗震設計問題, 已經(jīng)越來越引起人們的關注。美國規(guī)范沒有規(guī)定最長周期，對任何結構都可以 用，似乎更方便合理和有長遠意義；2、我國規(guī)范反應譜周期在 00.1s之間為斜直線，與美國規(guī)范規(guī)定在 0 （其平臺起始段根據(jù)天然地基等級取值不同而不同）之間為斜直線相比，顯

51、得 過于主觀，依據(jù)不足，這對工程中大量短周期結構以及重力壩、核電站等影響 較大，應進一步研究；113、對于不同阻尼比我國反應譜均可以使用，而美國規(guī)范的反應譜僅可用于 阻尼比為0.05的結構；4、從上表7可見，10抗震規(guī)范中的地震影響系數(shù)仍按照烈度劃分，而烈 度只是一個宏觀的、綜合的、粗略的等級。由上表10可知美國是按照地震分區(qū)直接規(guī)定地震動加速度，考慮了場地影響系數(shù) Fa、E對譜形的影響。表7沒有 考慮場地條件的影響，大量工程實踐表明，場地條件是影響反應譜最大值的主 要因素；5、特征周期的比較，中國規(guī)范平臺起始段取值為 0.1s ,終止周期根據(jù)設 計地震分組（考慮近遠震及震源機制）與場地類別確

52、定。美國 ASCE 7-10，起始 平臺段起始周期-和平臺終止周期 -都隨著場地影響系數(shù)，和地震動參數(shù),取值改變。6地震作用計算方法J底部剪力法 PusllPVCT 分析 '振型分解反應譜法 ，彈性時程分析法 彈塑性時程分析法對于地震作用的計算，目前采用的方法大致如下:靜態(tài)計算方法地震作用計算方法，動態(tài)計兌方法靜力方法主要指“底部剪力法”，或相當于“底部剪力法”的方法-美國規(guī)范中稱為等效側力法(equivalent lateral force procedure )。動力方法主要指“振型分解反應譜法”，或相當于此的方法 -美國規(guī)范中 稱為振型反應譜分析( Modal response

53、spectrum analysis );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。對于振型分解反應譜法中美規(guī)范選取的計算模 型和計算過程的理論推導式基本是相一致的，故不做對比分析，下面將詳細對 比中美規(guī)范的底部剪力法計算。6.1 地震作用計算方法的選定6.1.1 我國地震作用方法的選定GB 50011-2010各類建筑結構的抗震計算，應采用下列方法：1、高度不超過40m、以剪切變形為主且質量和剛度沿高度分布比較均勻的 結構，以及近似于單質點體系的結構，可采用底部剪力法等簡化方法；2、除1款外的建筑結構，宜采用振型分解反應譜法；3、特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表5

54、.1.2-1(GB 50011-2010) 所列高度范圍的高層建筑，應采用時程分析法進行多遇地震下的補充計算；當取三組 加速度時程曲線輸入時，計算結果宜取時程法的包絡值和振型分解反應譜法的 較大值；當取七組及七組以上的時程曲線時，計算結果可取時程法的平均值和 振型分解反應譜法的較大值。6.1.2 美國地震作用方法的選定ASCE各類建筑結構的抗震計算方法，應表 14所定規(guī)程選用：表 14 Permitted Analytical Procedures學習參考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