1、美國UBC規范（1997版）風荷載、地震荷載介 紹替哥沈祖炎同濟大學一、荷載組合1、用于容許應力設計方法時 基本荷載組合：DD + Z + （£ 譚 S）E1.4Q.9D ± 1.4FD + 0.75 £ + （厶或申 + （誼+）采用此組合時，容許應力不增加 另一種基本荷載組合：D + E + （乙或 S）ED + Z +（說一）1.4D+L+S+2D + L + S + 1.4釆用此組合時，當有風荷載或地震作用，容許應力可增加1/3<1>砌沖砸企怡巧.匕曼召-韓瀕辟33 1吊車荷載不必與厶或或-W組合4 2雪荷載<14AkN/m2不必與E組合

2、雪荷載14.4kN/m2時應與E組合2、用于荷載抗力系數設計法時基本荷載組合：1.4Pl2D + l6£ + 05（厶或S）1.2D +16（厶或 S） + （JL 或 0.3W）1.2D + 1.3W + 齊£ + 0.5（乙或 S） l2D + l0E + （/i£ + ES） 090±（10£或13妙）/1 = 1.0公眾集聚地L>4.9kN/m2% 儲藏室活荷載= 0.5其他活荷載f2 = 0.7積雪的屋面其他屋= 0.23、特殊地震荷載組合l2D + /i£ + l0E力0.9P±1.0Em二、風荷載1、基本

3、風速采用50年一遇，10m高處，地貌C的最大哩風速相當于3秒平均風速2. 設計風壓P = CeCqqJw5Ce取值高度及陣風系數體型系數一基本風壓重要性系數高度(m)地貌D地貌C地貌B4.551.391.060.626.011.451.130.677.621.501.190.729.14L541.230.7612.191.621.310.8418.291.731.430.9524.381.811.531.0430.481.881.611.1336.581.931.671.204&772.021.791.31i < 16.7%一 0716.7% < i < 75%一 0

4、.9或0375% < / < 100%0.4i > 100%其他有:構件、煙囪、實體塔、構架塔、旗桿等幾重要設施居住建筑1.00其他結構1-00km/h112.7 128.8144.9161177.1 193.220930.604 0.7860.996L226 1.485 L7682.07460.962.101.871.4291.442.232.051.63121.922.342.191.80q<4>3、主要體系基底傾覆力矩M 2/3 x恒載抵抗力矩當髙寬比05及加時，傾覆力矩可減小rt1/3 牛噸必地震:荷載1<5>1<#>1、目標：防止

5、結構重大破壞，人員死亡，而不是限制損傷或保持功能2、設計要求(1)當風荷載效應大于地震效應時仍應遵照抗震的細部要求和有關限制(2)使用分類抗震重要系數Z抗震重要系數重要設施危險設施特殊使用 一般使用(3)場地土分類Sa1.251.501.251.501.001.00硬巖石巖石很緊密土及軟巖石1<#>JE粘性土軟土需專門測定(4)地震分區分區2A 2B0.15 0.20030 0-40(5)震源類型震級/n > 7.0斷層滑移SR > 5 mm/yearM<6.5SR <2(6)近震源系數Na距震源< 2km 5km>lQkmA1.51.21.0B

6、131.01.0C1.01.01.0近震源系數NyW 2km5km10km2 15kmA2.01.61.21.0B1.61.21.01.0C1.01.01.01.0(7)地震響應系數C°z = 0.0750.150.20.30.4S/0.060.120.160.240.32 NaSb0.080.150.200.300.40 NaSc0.090.180.240.330.40 ?VflSd0.120.220.280.360.44 7VaSe0.190.30.340.360.36 7Vfl地震響應系數C,Z = 0.0750.150.200.30.4S/0.060.120.160.2403

7、2 NvSb0.080.150.200.300.40 ?VKSc0.130.250.320.450.567V?Sq0.180.320.400.540.64 Nv0.260.500.640.84096NySf(8)結構特征豎向不規則結構(a)剛度不規則軟弱層軟弱層岡IJ度 070上層岡I度或0.80上三層平均剛度(b)重量不規則任何層的有效質量15鄰層的有效質量(c) 豎向幾何不規則任何層抗側力系統的水平尺寸A 13鄰層的(d) 豎向抗側力構件的平面內不連續(e) 承載力不連一薄弱層薄弱層的強度V 08上層的強度平面不規則結構(a) 扭轉不規則結構一端的橫向最大層間位移12該層兩 端層間位移平均

8、值(b) 內凹角結構超出凹角015結構的尺寸(c) 橫膈不連續開孔面積A橫膈總面積 橫膈有效剛度兩層間的剛度相差50%(d) 側力傳遞錯位(e) 豎向抗側力構件不平行或不對稱于抗側力系統的主軸對分區1的結構和分區2中使用類別屬一般的結構只需0.考慮豎向不規則中的(e)和平面不規則中的(來)(9)結構體系(a)承重墻體系承重墻承重及抗側力(b)房屋框架體系框架承重，剪力墻或支撐框<10><#>架抗側力(c)抗彎矩框架體系框架承重，抗彎矩框架抗<#><#>側力(d)雙重體系一一框架承重，剪力墻或支撐框架和 抗彎矩框架(SMRF、IMRF、 MMRW

9、或 SteelOMRF)抗側 力，且抗彎矩框架應按抵抗25% 基底剪力進行設計，兩種體系應按其相對剛度分擔側力未定義結構體系(g)非房屋結構體系<#>（10）高度限值（適用于分區3和分區4）體系架體系1 輕型框架墻R4.5Q o2.8限高(m)19.82 混凝土和磚剪力墻4.52.848.83 帶拉撐的輕型鋼框架墻2.82.219.84 帶撐的鋼框架4.42.248.85 帶撐的混凝土框架2.82.21 鋼偏心支撐框架（EBF）7.02.873.22 輕型框架墻5.02.819.83 混凝土剪力墻5.52.873.24 砌體剪力墻5.52.848.85 帶常規支撐的鋼框架5.62.

10、24&86 帶常規支撐的混凝土框架5.62.27 帶特殊中心支撐的鋼框架6.42.273.21.SMRF（鋼、混凝土）8.52,8N.L.2.MMRWF砌體 MR 墻 F6.52.848.83.IMRF混凝土中間MRF5.52.84.OMRF常規 MRF(鋼)4.52.848.85OMRF（混凝土）3.52.8a承重墻b房屋框C.MRF（戀紘<12>d雙重體1 .剪力墻一混凝土+SMRF8.5 2.8 N.L系+OMRFF4.22.848.8+IMRF 混6.52.848.8凝土砌體+SMRF5.52.848.8+OMRF鋼4.22.848.8+IMRF 混4.22.8凝土

11、+MMRWF6.02.848.82鋼 EBF+鋼 SMRF8.52.8N.L+鋼 jmBf4.22.848.83 常規支撐框架一鋼+鋼6.52.8N.LSMRF十鋼OMRF4.22.848.8混+混SMRF6.52.8+混 IMRF4.22.84 特殊中心支撐框架一鋼+鋼7.52.8N.LSMRF+鋼4.52.848.8OMRF<13>2.2 2.0 10.7<14><#>房屋體系f.剪力墻+框架體系一混凝土5.5 2.8 48.8<#><#>3、側向力計算方法選擇(1) 簡化靜力一用于一般用途S 3層并釆用輕型框架V 2層其余結構(

12、2) 靜力 一用于(a)分區1的結構及分區2的一般用途結構(b) 高度 73.2m ,并具有上節結構體 系的常規結構(c) 髙度S 5層或198加的不規則結構(d) 下部剛性，上部柔性，上下部各自 均為規則，下部剛度A 10倍上部剛度，整體周期1.1±部周期動力 用于(a)高度n 13.2m的結構(b)具有豎向不規則何、(b)、(c)的結 構以及上節(8)中未規定的不規則結 構(c)分區3、4中髙度層或198加并沿高度結構體系有不一樣的結構(d)處于場地土Sy,自振周期A0.7S的結構4、側向力最小設計值<15><#>(1)地震荷載E = pEh + EvEh

13、由基底剪力引起的地震荷載7或設計側向力Ev由地震豎向分量引起的荷載效應，在恒載效應Q上另加0.5CJP釆用容許應力法時，可取為零0。地震力放大系數 p可靠系數max最大構件一層剪力比<#><#>rz：第'層構件一層剪力比2篤高度內的最心<#><#>對于支撐框架：7；為一個支撐構件的水平分力與層剪力之比對于抗彎矩框架：耳為兩相鄰柱的最大剪力之和與層剪力之比 中間柱可取0.7對于剪力墻：右為剪力墻與3.05/,之最大乘積與層剪力之比，為剪力ID<16><#>墻之長度對于雙重體系：巧為各抗側力構件中的最大p應ni.o且&

14、lt;1.5,為結構的底層對于SMRF(雙重體系中除外)p <1.25 當計算層間位移或當結構處于分區0、1、2時，p = W地震恒重全部恒重+倉庫等n 025活重隔墻重A 0.48kN/m2A !A4kN/m2積雪區雪重>0.75積雪重永久設備全部(2)建模要求RC應考慮開裂截面的影響鋼MRF應考慮節點域變形對層間位移的影響 效應評定結構整體穩定時應考慮P效應產生的構件內力和層間位移/VA性<0.10時，不必考慮P效應 匕hi對分區3、4,當層位移比V0.02/A時，不必考慮M效應靜力法(1) 設計基底剪力yRTRV>Q.CaIW對分區4,另有T自振周期方法4 &qu

15、ot;G(/U%Ci系數對于鋼0-0853混MRF0.0731EBF0.07310.0488其他房屋混、砌體剪力墻0.0743/石<18><#>Ac=YA0.2 + (De/hn)2<#>De/hn < 0.9Ae底層剪力墻的最小截面積De底層剪力墻沿作用力方向的 長度hn從底腳到第層的高度nn方法b：卩“邛尹劇七斗斶fi第z層的側力m由/力作用產生的水平位移 叱第Z層的恒重Tb < 1.3Ta 份區 4)<1.4Ta(分區 1、2、3)(2) 簡化設計基底剪力用于一般用途V 3層并釆用輕型框架S 2層其余結構3 0C基底剪力V = a_W

16、3 0C剪力豎向分布代二駕鳥匕R6、地震系數的確定見結構體系(2)R_表示抗側力體系的整體韌性能力的系數，見結構體系7、結構體系的組合豎向組合(a)任意層設計用的/?±層R不用于：該層以上恒重10%全部恒重(b)設計時用最小的計算整個結構或采用扭階段法上部柔性部分單獨用上部的R和p設計下部剛性部分單獨用下部的和p設計 上部反力X船作用與下部沿不同軸組合(a) 在分區3、4中，沿一個方向為承重墻時，垂直方向的2?應不大于承重墻的(b)高度48.8加時，各種體系可組合 (c)在分區3、4中，高度 48.8/n時，只允許用雙重體系與SMRF組合沿同一軸組合在分區0, 1,雙重體系和SWIF

17、體系外的其余體系 組合時，取最小的8、靜力法中的力的豎向分布<21>7=爲+耳1Ft = 0.077V < 0.25K當 T < 0.07s 時，Ft=0wxhxr XnE wihi1剪力水平分布按抗剪力結構的剛度，并應考慮5%房屋尺寸的偏心水平扭矩除剪力產生外，還應考慮偶然偏心<1S><1S>矩。當存在扭轉不規則時，偶然偏心矩應乘放大系數/兀1嘰2S3.0<1S><1S>9、層間側移最大非彈性位移響應As與設計地震力相應的位移，按彈性分析10層間側移限值m < 0.025/z< 0.020/z當 T v 0.

18、7s當 T > 0.7s<1S><1S>11、分區3、4中水平懸臂構件應按07如齊 的向上力設計<1S>12、動力分析法(1)地面運動(a)彈性設計反應譜50年超越概率10%,不考慮的減少Ts=Cv/(2.5Ca)縱坐標需乘gT. = 0.27；(b)場地特定的彈性設計反應譜，阻尼比=0.05(c) 特定場地的地面運動時程，其反應譜應與(b)接近(d) 場地土 »中還應考慮結構一土共同作用的放大系數(e) 地面運動豎向分量=2/3水平加速度當M “叫應采用場地特定的豎向反應譜(2)分析方法之一反恢譜分析法(a)釆用彈性設計反應譜，計算彈性內力

19、及位移，并用R折減成彈性設計反應參數，得到設計基底剪力n靜力法的7(b) 對于規則結構，采用彈性設計反應譜時，設計基底剪力0.9x靜力法的7(b)對于規則結構采用場地特定彈性設計反應譜時,設計基底剪力靜力法的(3) 分析方法之二時程分析法(a)至少要有3條時程。對每條時程應做場地特定譜的SRSS(平方和的平方根)，并使SRSS譜在0.2T到1.5T 范內作為設計基礎的地震反應譜.當釆用3條時程時,設計反應值用最大一次的值 當釆用7條以上時,設計反應值用平均值(b)彈性時程分析從彈性反應參數得到彈性設計反應參數與反應譜分 析法一樣。(c) 非彈性時程分析最大非彈性位移響應不應折減，而且應符合層間

20、側 移限值規定，釆用非線性時程分析證明結構設計 時，應由一個獨立的工程組織對抗側力體系進行設計調查，檢查內容至少應包括：i) 地面運動時程ii) 抗側力體系的初步設計iii) 抗側力體系的最終設計13結構構件、結構的非結構構件和設備的側向力總則需計算：結構構件及其附件永久性非結構構件及其附件 為結構支承的永久性設備做的附屬物包括錨 固和支撐不需計算：樓板上的附屬無W<181kg家具總設計側向地震力Fp=CaIpWp或耳=5（1+劭爐PFp>CaIpWp< 4C/p爐”（3）傳遞Fp到抗側力體系的構件和連接應按Fp設計，并取P = 1.0 O四、我國荷載規范與美國UBC規范關于

21、荷載組合、風荷載、 地震荷載的比較1關于荷載組合我國釆用荷載分項系數及荷載組合系數荷載分項系數:可變荷載處系數:2)永久荷載1.2（不利）10（有利）0.9（傾覆、滑移） 可變荷載14（ 一般）13（樓面荷載>4kN/m<23><#>風荷載組合時06（第二及以后荷載）<#>無風荷載組合時10框架、排架 風荷載組合時0.85其它10地震組合為：1.2D +1.3 Eh + 1.0E, + 0.2 x 1.4 爐(1.0)1.2D + 1.0Ea +13& + 0.2 x 1.4FF(1.0)美國UBC規范荷載分項系數根據組合內容而變永久荷載1.21.4（不利）09（有利）屋面、樓面荷載0.5-1.6風荷載0.813地震荷載10結論：無可比性荷載規范與設計規范必須配套實用，不得混用2 風荷載我國荷載規范的風荷載標準值計算公式為:美國UBC規范為：P = CeCqqJw(1) “