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。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.中美抗震設計反應譜的比較：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譜處理:

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(jié)構(gòu)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)，罕遇地震相當于50年超越概率為2%-3%的抗震設防水準，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7度（0.1g）和8（0.2g）2種情況得到相對應參數(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、歐洲抗震設計規(guī)范譜的比較探討我國的抗震設計反應譜.震災防御技術(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設防水準張馬秀：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譜值:按下述四種情況進行對比（阻尼比取為0.05）GB50011-20107度設計地震加速度值0.1g設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度設計地震加速度值0.1g設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度設計地震加速度值0.2g設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度設計地震加速度值0.2g設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“振型分解反應譜法”，美國規(guī)范中稱為振型反應譜分析（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(jié)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(jié)果可取時程法的平均值和振型分解反應譜法的較大值。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)范場地類別劃分標準，美國規(guī)范按B類場地計算；由上述的反應譜的對比可知，

[4]地震影響系數(shù)反應譜：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，對應于美國規(guī)范的E類：中國規(guī)范:由上述反應譜的對比知反應譜曲線如下張馬秀：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.抗震設計方法的比較中國抗震規(guī)范GB50011—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，計算結(jié)構(gòu)的彈性地震作用標準值和相應的地震作用效應。實現(xiàn)“小震不壞”，“中震可修”的設防目標。

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

直接采用彈塑性反應譜理論，直接取設計地震(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譜中的折減。由于結(jié)構(gòu)反應調(diào)整系數(shù)與結(jié)構(gòu)的位移延性有關(guān)，因此，并不需要按設計地震水準下的峰值反應加速度來確定結(jié)構(gòu)的設計地震力，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，并由此確定設計地震力。[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.華中科技大學學報（城市科學版）.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。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)造措施設計結(jié)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(gòu)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(jié)構(gòu)的延性要求隱含在力和承載力的表達式里，增加了設計者理解規(guī)范的難度，應用起來也相對復雜。何峰：中美規(guī)范框架結(jié)構(gòu)抗震設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)的抗震設計的相關(guān)區(qū)別：①在結(jié)構(gòu)設計方面，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)箍筋要求十分嚴格，其配箍率較中國大出許多。從整個結(jié)構(gòu)設計過程可以看出，美國特殊框架結(jié)構(gòu)采用低承載力高延性的設計思路，設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格許多；②在結(jié)構(gòu)彈塑性時程分析整體反應方面，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)抗震設計的部分對比