中、美、欧三国抗震规范对比

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中、美规范在建筑结构抗震设计中的对比

中、美规范在建筑结构抗震设计中的对比

地 方设 计标 准 。 1.2 美 国抗 震 设 计 规 范 体 系
美 国于 1927年 发 布 了第 一 本 带 有 结 构 抗 震 设 计 内容 的 规 范 《统 一 建 筑 规 范 》(Uniform Building Code,UBC),用 于 美 国 西 部 各 州 。2000年 以前 ,美 国没有 统一 的结构 设 计 规 范 ,东 北 部 各 州 主要 使 用 《国家 建筑 规 范 》(National Building Code,NBC),中 南 部 各 州 主 要 使 用 《标 准 建 筑 规 范 》(Standard Building Code,SBC)。经 过 近 80年 的 发 展 ,美 国结 构 设计 规 范于 2000年达 到统 一 ,上述 3本 规 范 的编 制 机构 组 合 成 立 的 国际 规 范 协 会 ICC(International Code Council)正 式 发 布 了 国 际 建 筑 规 范 (Interna- tional Building Code,IBC)。 该 规 范 每 3 年 修 订 一 次 。
CO M PA RISo N o F SEISM IC PR o VIS10 NS IN STRUC TURA L D ESIG N BETW EEN CH INESE A ND AM ER ICAN STR UC TU RE DESIG N C OD E
ZHU Chunm ing QIAN Peng (1.Shenzhen Metro Group Co.Ltd,Shenzhen 518026,China;2.East China Architectural Design& Research
随着 我 国建筑 结 构设 计行 业 中涉外 工 程项 目的 增加 ,熟 悉并 掌握 具 有 国际 通 用 水 平 的 主 流 结构 设 计 规 范 ,如美 国规 范等 ,成 为迫 切需 要 。本 文从 设计 人员 的角度 出发 ,通过 对 比最新 的 中 、美结 构设 计规 范在 建筑 结 构抗 震设 计 规定 中 的异 同 ,为 正 确使 用 美 国结构 设 计规 范进 行抗 震设 计 提供 参考 。

中美规范地震作用计算的对比

中美规范地震作用计算的对比

动态计算方法
弹性时程分析法
弹性时程分析法 静力方法主要指“底部剪力法”,美国规范中称为等效侧力法(equivalent lateral force procedure)。 动力方法主要指“振型分解反应谱法”,美国规范中称为振型反应谱分析(Modal response spectrum analysis);动力方法还包括各种时程分析法----线性或非线性。 中美规范都使用上述两种方法。
美国规范ASCE7-10做了相应规定: 直接采用弹塑性反应谱理论,直接取设计地震(50年超越概率 为10%)进行结构的抗震承载力验算和变形验算,在计算地震作用时就 考虑了结构的塑性耗能要求。 在设计地震作用下,允许结构进入非弹性工作阶段,可以有轻 微的损坏,并通过结构反应调整系数 R 来折减弹性地震作用,即考虑 了结构的弹塑性变形能力在弹性反应谱中的折减。由于结构反应调整 系数与结构的位移延性有关,因此,并不需要按设计地震水准下的峰 值反应加速度来确定结构的设计地震力,而是取不同的结构自振周期 段的结构反应调整系数 R ,以降低后的峰值反应加速度作为设计峰值 反应加速度,并由此确定设计地震力。 [1]
则:ASCE
情况4 GB500112010 ASCE7-10 8度设计地 设计地震分 震加速度值 组为第三组 0.2g E类场地
则:ASCE
<2>7度区Ⅳ类场地罕遇地震 的中国、美国规范反应谱对比
3.中美规范的地震作用方法种类比较
底部剪力法 静态计算方法 地震作用计算 Push-over分析 振型分解反应谱法
查阅相关资料我们得到了中美框架结构的抗震设计的相关区别: ①在结构设计方面,美国采用周边抗震框架结构形式,仅由边榀抗震 框架来承担整体结构的地震作用,其柱截面尺寸较大,除底层柱纵筋 配筋率小于中国外,其余楼层柱纵筋配筋率两国结果相差不大,美国 略高;美国规范对梁端、柱端加密区箍筋要求十分严格,其配箍率较 中国大出许多。从整个结构设计过程可以看出,美国特殊框架结构采 用低承载力高延性的设计思路,设计地震作用比中国低,但在抗震构 造措施上,尤其是箍筋配置方面比中国严格许多; ②在结构弹塑性时程分析整体反应方面,对于采用了综合框架模型的 中美框架结构,中国模型的整体变形仍然以剪切型为主,而美国模型 的整体变形中弯曲变形成分较多,与中国框架结构变形趋势存在一定 差异; ③无论是单榀抗震框架还是简化后代表三维空间结构的综合框架,中 美两国模型的破坏均为“梁柱混合铰”模式,但是中国模型柱铰位置较 为分散,分布于各个楼层,而美国模型柱铰集中分布于底层柱底,因 此美国框架结构有着与中国框架结构不同的耗能机制,即允许底层柱 底出铰,通过其变形来耗散能量。

建筑抗震设计中地震作用取值——主要国家抗震规范比较

建筑抗震设计中地震作用取值——主要国家抗震规范比较

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2. 进涤剂,洗衣机将洗衣粉或其他清洁剂加入内桶。

中美混凝土抗震设计规范对比

中美混凝土抗震设计规范对比

中美混凝土抗震设计规范对比1概述近来我国在国际上承担的工程项目越来越多,很多国家和地区都要求采用美国规范设计,因此有必要学习美国规范,并了解美国规范与我国规范间的差异。

本文对比了中美两国规范中关于荷载组合、抗震设计基本原则(主要对比抗震设防目标和水准、建筑设计和建筑结构的规则性这两方面的内容)、抗震设计方法这三方面的内容。

对比的规范介绍如下:1、ASCE/SEI 7-10:是按概率极限状态设计原则和结构可靠度理论编制的,统一了美国各种结构设计规范的基本设计原则和荷载取值标准(包括地震作用的取值标准)及荷载效应的组合原则和计算公式、荷载分项系数及组合系数的取值规定等,类似于我国的荷载规范,并包括了类似于我国抗震规范中的抗震设防标准、地震动参数及地震作用的取值标准等内容。

2、UBC 97:Uniform Building Code, UBC——《统一建筑规范》是美国第一个带有建筑抗震内容的规范,第一版于1927年出版,由“国际建筑官员协会”(International Conference of Building Officials,即ICBO)出版发行,主要用于美国西部各州,是被广泛采用的规范之一。

3、IBC-2003:IBC规范第一版于2000年颁布,每三年修订一次,自此, 其他3本通用规范便不再更新, IBC 规范逐渐成为了美国全国唯一的通用建筑规范。

IBC规范的颁布与实施,取代了UBC、SBC和NBC等规范,从而使美国的新建建筑规范达到了统一。

在抗震设计方面,IBC大多引用了ASCE 7-10的内容。

可以把IBC视为一个规范门户,由它通向各个专门规范。

4、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010):《建筑抗震设计规范》是中华人民共和国国家标准,由中华人民共和国住房和城乡建设部主编。

按该规范进行抗震设计的建筑,其基本的抗震设防目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。

中、美、欧、日抗震设计规范比较

中、美、欧、日抗震设计规范比较

【拓展知识1-6】中、美、欧、日抗震设计规范比较(1)抗震设防目标我国《建筑抗震设计规范》( GB50011—2010 )是“三水准设防目标”,即小震不坏,中震可修,大震不倒,分别对应于以50 年超越概率63% ,10% 和2% ~3% 的地震作用。

UBC 1997 抗震设防目标是“避免结构倒塌和人身伤亡”,采用单一的设防水准,即以50 年超越概率10% 的地震作用,地震设计重现期为475 年,作为基准设防地震作用。

IBC 2000 的抗震目标是“每个结构和结构部分,包括永远附在结构上的非结构组件、结构支撑物和附属结构都要设计并建为可抵抗ASCE 7 所指地震移动产生的效应”,而ASCE 7的抗震目标是“为设计、建造抗震建筑提供参考标准”。

其地震设计重现期是50 年内超越概率2% 的地震作用,重现期为2 500 年,作为基准设防地震作用。

(2)场地分类场地是决定地震作用的一个关键因素。

按照场地土的剪切波速,GB50011—2010 将场地土分为Ⅰ~Ⅳ四类,UBC 将场地分为SA ~SF 五类,相应于IBC 的A ~ F 五类。

表1.1中是其对应关系。

IBC,ASCE 7 和UBC 均指出“如果场地的土壤特性具体信息不充分,不能确定场地的级别,则划分其为D 类场地”。

表1-1. IBC(ASCE 7),UBC和GB50011-2010的场地类别(3)地震反应谱曲线GB50011—2010 根据全国各地地震烈度的不同,把全国分为6,7,8,9度四个设防烈度区,并把地震分为多遇地震和罕遇地震两个水平,给出相应的水平地震影响系数最大值αmax。

并按近远震,分为三个地震设计组,和场地类别结合,给出特征周期T g。

根据αmax和T g给出反应谱曲线。

UBC 将全美国各地按照其烈度不同,分为5 个区,按烈度从小到大依次为0 度区、1 度区、2A 度区、2B 度区、3 度区和4度区。

对应不同的震区,有不同的震区影响系数Z,UBC 的地震影响系数曲线见图1.*。

建筑工程设计规范的国内外对比分析有哪些

建筑工程设计规范的国内外对比分析有哪些

建筑工程设计规范的国内外对比分析有哪些建筑工程设计规范是确保建筑项目质量、安全和性能的重要依据。

不同国家和地区由于地理环境、文化背景、经济发展水平等因素的差异,其建筑工程设计规范也存在着诸多不同。

以下将对国内外建筑工程设计规范进行对比分析。

一、建筑结构设计规范1、抗震设计在抗震设计方面,各国的规范存在一定的差异。

例如,日本由于地处地震多发区,其抗震规范要求非常严格,注重建筑的延性和耗能能力。

而一些地震相对较少的国家,对抗震设计的要求可能相对宽松,但也在不断加强和完善。

我国的抗震规范结合了国内的地震活动情况和工程实践经验,对不同地区规定了不同的抗震设防烈度,并在建筑结构的选型、计算方法和构造措施等方面提出了详细的要求。

2、风荷载计算风荷载的计算方法在各国规范中也有所不同。

欧美国家通常采用基于概率统计的方法来确定风荷载,考虑了多种因素如地形、地貌、建筑物高度和形状等。

我国的规范则根据不同地区的基本风压值,并结合建筑物的体型系数和高度变化系数等来计算风荷载。

3、材料强度和设计指标建筑材料的强度和设计指标在各国规范中也存在差异。

例如,钢材的强度等级、混凝土的强度标准值和设计值等可能会有所不同。

这与各国的材料生产和使用情况以及工程实践经验有关。

二、建筑防火设计规范1、防火分区和疏散距离在防火分区的划分和疏散距离的规定上,各国规范存在差异。

一些发达国家的规范可能对防火分区的面积限制更严格,以确保火灾发生时人员能够及时疏散。

同时,对于疏散通道的宽度、楼梯的数量和形式等也有详细的规定。

我国的防火规范根据建筑物的用途、高度和面积等因素,合理确定防火分区和疏散距离,并不断更新和完善以适应新的建筑形式和功能需求。

2、消防设施设置消防设施的设置要求在国内外规范中也有所不同。

例如,在自动喷水灭火系统的设置范围、消火栓的布置间距和消防水池的容量等方面,各国可能会根据自身的火灾统计数据和消防救援能力来制定相应的标准。

三、建筑节能设计规范1、节能标准和指标不同国家和地区的建筑节能标准和指标存在差异。

中美两国钢结构抗震设计对比分析

中美两国钢结构抗震设计对比分析

中美两国钢结构抗震设计对比分析钢结构建筑应用日益广泛,在设计时仍需考虑地震作用,就中国和美国在钢结构抗震设计方面的不同进行了对比分析。

标签:钢结构;抗震设计;中国和美国doi:10.19311/ki.16723198.2016.12.0941美国钢结构抗震设计的发展1923年,美国钢结构协会制定了第一个钢结构设计规范,该规范是以容许应力为基本原则的设计法,经过多次修改,在1961年,其格式与内容基本上形成了固定模式。

1986年,AISC规范委员会提出了以概率理论为基础编写的荷载和抗力分项系数钢结构设计规范,简称LRFD。

以概率理论为基础编写的ASCE/SEI 7—05,作为美国各种设计理论依据,后该理论被不断修改与改进。

美国工程结构抗震设计大体上分为三种,国家标准、协会标准以及地方标准。

发展过程大致经过初创、发展、统一几个阶段。

1925年,出现了第一个建筑结构抗震设计规范UBC,紧接着又出现了NBC,SBC。

美国的抗震目标是把地震伤害降到最小化,即那些专门为人民提供生命安全、财产安全保障的设施,要按照他们的作用进行改造,加强它们的防震性能,使它们在震后也能正常的运行工作。

该抗震目标把抗震强度分为两个等级,即“设计地震”和“最大考虑地震”。

“最大考虑地震”是指五十年的超越概率为百分之二的地震;“设计地震”的加速度是“最大强度地震”的三分之二。

2中国抗震设计规范中国抗震规范提出的抗震目标为三水准,即“小震不坏,中震可修,大震不倒”。

第一水准是指,当某地区所受到的地震强度伤害低于该地区所预防的强度时,遇到这种地震,震后可以不用修复,继续正常使用;第二水准是指,当某地区所受到的地震强度伤害等于该地区所预防的地震强度时,建筑物可能会受到小的或局部损伤,只需进行简单的修理甚至不用修理,就可以继续使用;第三水准是指,当某地区遇到的地震强度远大于他所预防的强度时,不会导致房屋坍塌或危及到人的生命财产安全。

其中,小震五十年的超越概率为63.2%;中震是指五十年的超越概率为10%,相当于美国的“设计地震”等级;大震是指五十年的超越概率为2%到3%,相当于美国的“最大考虑地震”等级。

中美欧水平地震作用的比较

中美欧水平地震作用的比较

似于单质点体系的结构。结构的水平地震作用标准值, 按下式确定,
FEK = a1G eq
( 2)
式中, a1 为相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数值; G eq为结构等效总重力荷载, 单质点应取总重力
荷载代表值, 多质点可取总重力荷载代表值的 85% 。
3. 2 FEM A450的等效侧向荷载法
( 1. 华东交通大学 土木建筑学院, 江西 南昌 330013; 2. 香港大学 土木工程系, 香港 )
摘 要 : 分析了中美欧抗震设计中的水平 地震作 用问题。首 先, 比较了中 美欧抗 震规范 中建筑 物重
要性、强度折减系数的差异, 介绍了中国规范的底部剪力法、美国规范 的等效侧向荷 载法以及欧 洲规
引言
各国规范关于地震作用的问题存在一定差别, 刘洁平等 [ 1] 探讨了中国规范 GB50011- 2001与欧洲规范 Euro code 8地震作用 [ 1] 计算方法的差异; 范力等 [ 2] 指出 Eurocode 8通过调整性能系数的大小和保证相关延 性指标可以使不同类型结构具有相同的抗震可靠度, 我国 GB50011- 2001规范使脆性结构抗震可靠度偏 小, 延性结构抗震可靠度偏大。李英民等 [ 3] 发现我国规范一级抗震等级的抗震措施所达到的对结构的强震 性态控制效果与欧洲规范 8的控制效果是类似的。翟长海等 [ 4] 认为各国仍在使用依赖过去震害经验的强 度折减系数, 考虑的因素不全面。另一方面, 计算地震作用还必须考虑到建筑的重要性及结构的延性, 罗开 海 [ 5] 探讨了中、美、欧 3种抗震规范考虑重要性的差异以及结构延性的影响。为进一步探讨关于多层框架
楼层位置
恒载 / kN
可变荷载 /kN
参数
7度 ( 0. 10g) 8度 ( 0. 20g)
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中国规范GB50011,不管结构类型和延性如何,其 设计反应谱均取为小震弹性谱。由上图可见,对于钢 筋混凝土框架结构,中国规范的小震反应谱(亦即设 计反应谱)与欧洲规范的中等延性等级的设计反应谱 相当,明显大于高等延性等级的设计反应谱。
六、算例和结论
算例(5层钢筋混凝土框架结构)
层高3.5m,板厚120mm,8度(0.20g),一组,II类场地,楼面均布活荷载 2.5kN/m2,附加恒载1.8kN/m2,混凝土C30,钢筋fy=360Mpa,fyv=210Mpa。
美国IBC2003
• A-F类场地 • 波速测深30米 • 基岩700~1500米/秒
欧洲prEN1998
• A-E, S1,S2类场地 • 波速测深30米 • 基岩800米/秒
中美规范场地分类换算关系
vs(m/s) 1524
762
II
366 183
03
15
50
A
B
C
D
E
dov(m)
中欧规范场地分类换算关系
4423
2250
2250
2250
2250
1.77% 0.9%
0.9%
0.9%
0.9%
1071
773
615
727
572
0.78% 0.56% 0.45% 0.53% 0.42%
算例结论
• 与IBC-2003相比:对于延性较小的结构,IBC-2001 偏于保守;对于延性较大的结构,GB50011-2001 偏于保守;对于延性适中的结构,两本规范是相当 的。
2.5 TC q T
ag
ag
S
2.5 q
TCTD T2
ag
0 T TB TB T TC
TC T TD TD T 4.0
延性对地震作用的折减通过结构性能系 数q来实现,结构性能系数q不但包含了结构 延性的影响,还包含了结构阻尼等因素的影 响。
欧洲规范prEN1998混凝土结构的基本性能系数q0
结构类型
中等延性等级 高等延性等级
(DCM)
(DCH)
框架体系、双重体系、耦 合墙体系
3.0au/a1
4.5 au/a1
剪力墙体系
3.0
4.0 au/a1
扭转不规则体系
2.0
3.0
倒摆体系
1.5
2.0
注:(1)对于竖向不规则的结构,表中的q0应折减20%;
(2)根据结构布置情况,au/a1在1.0~1.3间取值
针对不同抗震设计类别的结构,IBC2003和ASCE7-02规定了不同的抗震措施:
建筑场地பைடு நூலகம்结构分析模型、分析方法、构 造措施等。
欧洲Eurocodes prEN1998 设计地震(475年重现期): 结构不应出现局部或整体倒塌。 常遇地震(95年重现期): 结构不应破坏,保持建筑正常使 用功能。
1.7
San Francisco(旧金山)
1.7
New York City(纽约)
3.3
Charleston(查尔斯顿)
5.0
Memphis(孟菲斯)
5.1
结构抗震设计类别(seismic design category)A-E = f [地震使用分组,设计 地震地面运动参数(0.2秒和1秒周期处的 谱加速度)* 抗震重要性系数(seismic important factor)IE ]
地区性
台湾:小震(中震-1.55度)对应的50年超越概 率几乎达到99%,远大于63.2%;
新疆和西南地区:小震对应的50年超越概率为 52.5~92.5%,在67.5%左右的比率最高;
东北、华北和华南地区:小震对应的50年超越概 为52.5~57.5%,小于63.2%。
大震(中震+1度)对应的50年超越概率,绝大多 数地区均在0.5~0.9%范围内,远小于 2~3%。
1.46%
927
0.67%
901.80 541.10 337.76 649.12 432.82 (140%) (83.8%) (52.3%) (100.5%) (67.0%)
829.68 497.80 310.72 591.84 394.62 (140%) (84.0%) (52.4%) (99.9%) (66.6%)
常遇地震=设计地震 * 折减系数v (重要性I、II类建筑,v=0.4; 重要性III、IV类建筑,v=0.5)
从现在至2010年的5年时间为各国规范向 欧洲统一规范转换的过渡期。在这期间,欧洲各 国的国家规范可以和欧洲统一规范并行,但各国 的国家规范必须按欧洲统一规范的要求,逐步修 正。2010年以后,欧洲将只有欧洲统一规范,各 国的规范只能以附录出现在统一规范内。
8
0.75s
9
0.90s
1.0
0.5
=2% =5% =10% =20%
T =0.35 sec g
0.0
0.0
0
1
2
3
4
5 T(s) 6
0
1
2
3
4
5 T(s) 6
美国IBC2003的弹性设计反应谱(Ss=0.50g,
S1=0.20g)
0.6
S (g) a
0.5 E
0.4
D
=5% S =0.50g
S
S =0.20g 1
S (g) d
GB50011和prEN1998钢筋混凝结构 设计反应谱曲线对比
0.6
GB50011 8度(0.20g),一组 II类场地
prEN1998
M>=5.5 a =0.1.667g
g
Site Class: B
prEN1998弹性反 应谱=5%
0.4
GB50011中震弹性反 应谱=5%
GB50011小震弹性反 应谱=5%
一、抗震设防目标
小震不坏、中震可修、大震不倒
=基于性能的抗震设计? =基于位移的抗震设计?
=Push-over 分析?
二、地震危险性估计
中国GB50011-2001的三水准问题
基于华北、西北和西南地区45个 城镇的地震危险性分析
小震 I-1.55 中震 I
大震 I+1
高孟潭等人1992年对全国 7000多个场点的地震动危险性分 析结果的统计分析,大震与中震 的地震烈度差值普遍小于1度,而 且具有明显的地区性。
vs,30(m/s)
800
II
360 180
03
15
50
A
B
C
D
dov(m)
五、抗震验算
考虑结构延性的抗震设计
中国GB50011-2001
小震地震作用=中震地震作用 / R(2.85)或 中震地震作用 * C(0.35)
折减后用于截面强度和结构变形验算。 抗震验算 S R / RE
RE -承载力抗震调整系数,按下表采用;
GB50011不管结构延性如何,其设计反 应谱均为小震弹性谱=中震弹性谱 *35 %, 结构延性用抗震承载力调整系数γRE 来表示。
RE 向何处去?
大震下抗倒塌水准是否 相同?
欧洲prEN1998
ag
S
2
3
T TB
(
2.5 q
2 3
)
Sd (T )
ag ag
S S
2.5 q
中、美、欧三国抗震规范对比
中国建筑抗震设计规范 (GB50011-2001) 美国国际建筑规范 (IBC2003)
建筑结构欧洲统一规范 (Eurocodes prEN1998)
谁的地震作用取值大? 谁的安全度高? 谁花钱多? 谁合理?
中国规范下一步怎么走?
1、抗震设防目标 2、地震危险性估计 3、设计反应谱 4、场地分类 5、抗震验算 6、结论
s /d eg S De
0.15
M>=5.5
M>=5.5 =5%
3
Site Class: A
a =1.0g
g
Damping
0.12
E
=2%
C
D
2
=5%
0.09 B
=10%
A
=20%
0.06
1
0.03
0
0.00
0
1
2
3
T(s) 4
0.1
1
T(s) 10
四、场地分类
中国GB50011-2001
• I-IV类场地 • 波速测深20米 • 基岩500米/秒
3. 地震作用:中长周期-美国高, 欧洲、中国低;短周期-中国高, 美、欧低。
4. 抗震措施:中国详尽严格。
谢 谢!
γRE
0.75 0.80 0.70 1.0 0.9 1.0 0.75 0.75 0.80 0.85 0.85
美国IBC2003
Sad Sa R
1
R
2 1
T Ta Tb T Tc'
T Tc
- 式中,Sad为弹塑性设计反应谱,Sa为 弹性反应谱,R为结构反应修正系数,μ为 结构延性系数,Ta、Tb、Tc‘、Tc为伪速度 谱各拐点的周期值。
R-T-μ的关系曲线
R
5
0.5
0.02
0.1
μ=8
μ=4 GB50011规范R=2.8
μ=2 μ = 1.5 μ=1
1
10
100
T sec
IBC2003与GB50011设计反应谱对比
IBC对于延性不同的结构,尽管具有相 同的设计地震动加速度ADE=2/3AMCE= 0.298g,其设计反应谱也是不相同的;
• 与prEN1998-2003相比:对于高延性结构, GB50011-2001偏于保守;对于中等延性结构,两 本规范的基底剪力相当,但由于荷载组合的差别, GB50011-2001的截面配筋偏于保守。
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