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(jì)算的對(duì)比1對(duì)比規(guī)范介紹：美國(guó)規(guī)范：ASCE7-10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，類似于我國(guó)的荷載規(guī)范，并包括了類似于我國(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。主要對(duì)比章節(jié)為：11.SeismicDesignCriteria12.SeismicDesignRequirementsforBuildingStructures4張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比1對(duì)比規(guī)范介紹：中國(guó)規(guī)范：GB50011-2010

中國(guó)抗震設(shè)計(jì)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(duì)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(yàn)算張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比2.中美抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的比較：GB-50011

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比ASCE7-10

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比反應(yīng)譜處理:

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)于50年超越概率為2%-3%的抗震設(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7度（0.1g）和8（0.2g）2種情況得到相對(duì)應(yīng)參數(shù)如下表：張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比[2]余湛.石樹(shù)中.沈建文.劉崢.從中國(guó)、美國(guó)、歐洲抗震設(shè)計(jì)規(guī)范譜的比較探討我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)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(zhǎng)周期過(guò)度周期7度（0.1g）0.5g0.15g-0.25g4S8度（0.2g）0.9g0.25g-0.4g6S對(duì)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(jì)算的對(duì)比

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

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

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

則：ASCE張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

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

則：ASCE張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

<2>7度區(qū)Ⅳ類場(chǎng)地罕遇地震的中國(guó)、美國(guó)規(guī)范反應(yīng)譜對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比3.中美規(guī)范的地震作用方法種類比較地震作用計(jì)算靜態(tài)計(jì)算方法動(dòng)態(tài)計(jì)算方法底部剪力法Push-over分析振型分解反應(yīng)譜法彈性時(shí)程分析法彈性時(shí)程分析法靜力方法主要指“底部剪力法”，美國(guó)規(guī)范中稱為等效側(cè)力法（equivalentlateralforceprocedure）。動(dòng)力方法主要指“振型分解反應(yīng)譜法”，美國(guó)規(guī)范中稱為振型反應(yīng)譜分析（Modalresponsespectrumanalysis）;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。張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比4中美規(guī)范地震作用計(jì)算方法的選定ASCE:各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)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(jì)算的對(duì)比GB50011-20105.1.2各類建筑結(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(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。張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比5底部剪力法（ASCE：equivalentlateralforceprocedure）中國(guó)規(guī)范GB50011-2010

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比美國(guó)規(guī)范ASCE7-10:

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

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比中國(guó)規(guī)范:計(jì)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(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

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

查表12.2-1知：對(duì)鋼筋混凝土對(duì)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(jì)算，查表1.5-2知SeismicImportanceFactorI=1.25.張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

將例1的場(chǎng)地類別變換為Ⅳ類，對(duì)應(yīng)于美國(guó)規(guī)范的E類：中國(guó)規(guī)范:由上述反應(yīng)譜的對(duì)比知反應(yīng)譜曲線如下張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

美國(guó)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(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比對(duì)比結(jié)論：1、從計(jì)算結(jié)果來(lái)看，中國(guó)規(guī)范計(jì)算出的值比美國(guó)規(guī)范的計(jì)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(zhǎng)時(shí)頂部誤差可達(dá)25%，中國(guó)規(guī)范考慮了這一點(diǎn)，采用頂點(diǎn)附加集中地震力予以調(diào)整，而美國(guó)規(guī)范未作考慮；3、中國(guó)規(guī)范對(duì)多質(zhì)點(diǎn)結(jié)構(gòu)引入了一個(gè)0.85的折減系數(shù)，它反映了地震作用下多質(zhì)點(diǎn)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(diǎn)體系總質(zhì)量相等的單質(zhì)點(diǎn)的剪力最大反應(yīng)的差異。這一點(diǎn)美國(guó)規(guī)范未作折減；4、關(guān)于各層水平地震作用的分配，中國(guó)規(guī)范和美國(guó)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(guó)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(chǎng)地類別有關(guān)的結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)k.同時(shí)美國(guó)規(guī)范的地震影響系數(shù)最大值還與場(chǎng)地類型有關(guān)而，中國(guó)規(guī)范的地震影響系數(shù)的最大值與場(chǎng)地類型無(wú)關(guān)。張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比6中美振型分解反應(yīng)譜法對(duì)比：

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比

張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比7.抗震設(shè)計(jì)方法的比較中國(guó)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(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，計(jì)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(shí)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(guò)概念設(shè)計(jì)和抗震構(gòu)造措施來(lái)考慮。實(shí)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(jì)算的對(duì)比美國(guó)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(jì)地震(50年超越概率為10%)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。

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，并由此確定設(shè)計(jì)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(jì)算方法對(duì)比分析.華中科技大學(xué)學(xué)報(bào)（城市科學(xué)版）.2009張馬秀：中美規(guī)范地震作用計(jì)算的對(duì)比結(jié)論：中國(guó)抗震規(guī)范：

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。美國(guó)ASCE：

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，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。何峰：中美規(guī)范框架結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的部分對(duì)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(jì)的相關(guān)區(qū)別：①在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方面，美國(guó)采用周邊抗震框架結(jié)構(gòu)形式，僅由邊榀抗震框架來(lái)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(guó)外，其余樓層柱縱筋配筋率兩國(guó)結(jié)果相差不大，美國(guó)略高；美國(guó)規(guī)范對(duì)梁端、柱端加密區(qū)箍筋要求十分嚴(yán)格，其配箍率較中國(guó)大出許多。從整個(gè)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程可以看出，美國(guó)特殊框架結(jié)構(gòu)采用低承載力高延性的設(shè)計(jì)思路，設(shè)計(jì)地震作用比中國(guó)低，但在抗震構(gòu)造措施上，尤其是箍筋配置方面比中國(guó)嚴(yán)格許多；②在結(jié)構(gòu)彈塑性時(shí)程分析整體反應(yīng)方面，對(duì)于采用了綜合框架模型的中美框架結(jié)構(gòu)，中國(guó)模型的整體變形仍然以剪切型為主，而美國(guó)模型的整體變形中彎曲變形成分較多，與中國(guó)框架結(jié)構(gòu)變形趨勢(shì)存在一定差異；

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