ASCE 7-10美国建筑荷载规范(中文版)

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比较与转换(中美抗震规范)

设防目标（包括重现期）
地震分组（震源类型）周期地震烈度（地震分区）地震动参数区划图（地震分区图）反应谱曲线地震作用设计方法
第一部分地震规范基本概念介绍
建（构）筑物设防类别（或风险级别）
标准类别
GB50011
UBC
使用经批准的地震
甲类
安全性评价的结果且高于本地区的设
重要设施
《Uniform Building Code 》 UBC-1997 （地方性）
UBC-1997
美国的东南部
国际南方建筑法规委员会
美国的西部
国际建筑公务员委员会
IBC 《 International Building Code 》 IBC-2009 统一了NBC，SBC ，UBC IBC-2000 IBC-2003 IBC-2006 IBC-2009
震设计思想。三水准设防目标即所谓的“小震
避免主结构破坏和人员
建造抗震建筑物提供最
和结构部分，包括永远
设防目标
（多遇地震）不坏，中震（基本烈度地震）可
伤亡，并不限制损坏或维护功能丧失程度。
低标准”。
附在结构上的非结构组件、结构支撑物和附属
修，大震（罕遇地震）不倒”
结构都要设计并建为可抵抗满足 ASCE7 要求的
中国规范与美国ASCE7/IBC都提供了地震动的参数区划图，只有提供这些参数，才能依此绘制出用来进行抗震设计的反应谱曲线或地震影响系数曲线。
第一部分地震规范基本概念介绍
地震烈度（地震分区）
全美国美国土木工程师学会
NBC 《The BOCA National Building Code 》（地方性，基于 ASCE7编制）

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。

美国结构设计规范简介

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P-Delta效应
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二阶弹性分析方法

一阶弯矩放大法‘B1-B2“法：
其中 GB的公式类似，但缺少B1系数：类似B1的系数出现在：
Cm 为等效弯矩系数
18
直接分析法和有效长度法
19
分析流程：
20
3.构件稳定设计
受拉构件验算两种情况：
毛截面应力小于屈服强度：
净截面应力小于极限抗拉强度：
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受弯构件
根据截面形状，按下表计算不同的极限失稳状态：
26
受弯构件
相当于GB的等效临界弯矩系数βb
27
受弯对称工字型截面或槽钢：
两种极限状态（取较小值）：
28
受弯对称工字型截面或槽钢：
29
4. 节点设计概述

4.1 螺栓连接设计 4.2 焊缝连接设计 4.3 连接板件设计 4.4 几种常用的连接构造

31
4. 节点设计概述
螺栓设计的其他考虑： 1.构造要求：螺栓开孔，间距（min 2 2/3 d,3d preferred)，边距等要求

32
4. 节点设计概述
螺栓设计的其他考虑： 2.荷载偏心设计考虑：二种方法：

瞬心法（塑性法）
弹性设计法
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4.2 焊缝连接设计
焊缝类型：熔透焊（CJP）半熔透焊（PJP）角焊缝（fillet weld）焊缝计算的几个问题：焊缝强度：焊条FEXX =70 ksi (相当于E55型焊条，适用于A572) 设计强度为0.6 FEXX ， f = 0.75 (LRFD)
13
2. 整体稳定设计要求（继续）
整体稳定设计： 1. 需要选择合适的结构体系：有支撑框架（Braced-Frame）和剪力墙系统；刚接框架（Moment Frame）; 重力框架（Gravity Framing）系统（即摇摆柱，其侧向稳定需要以上两种系统提供）；组合系统。 2.需要选择合适的结构分析方法：有效长度系数法（Effective Length Method）；直接分析法（Direct Analysis Method)；一阶弹性分析（First-order Analysis Method)

ASCE 7 美国风荷载规范 Wind load

Worksheet Name
Doc Simplified MWFRS (Low-Rise) MWFRS (Any Ht.) Wall C&C Roof C&C Stacks & Tanks Open Structures (no roof) Wind Map
Description
This documentation sheet Analysis using simplified method for low-rise buildings with h <= 60‟ Main Wind-Force Resisting System for low-rise buildings with h <= 60‟ Main Wind-Force Resisting System for buildings of any height Analysis of wall Components and Cladding Analysis of roof Components and Cladding Analysis of cantilevered chimneys, stacks, and vertical tanks Analysis of open structures without roofs Basic wind speed map (Figure 6-1 of ASCE 7-05 Code)
"ASCE705W" --- ASCE 7-05 CODE WIND ANALYSIS PROGRAM
Program :
"ASCE705W" is a spreadsheet program written in MS-Excel for the purpose of wind loading analysis for buildings and structures per the ASCE 7-05 Code. Specifically, wind pressure coefficients and related and required parameters are selected or calculated in order to compute the net design wind pressures. This program is a workbook consisting of nine (9) worksheets, described as follows:

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系所：专业:学号:姓名：指导教师:目录1概述 (2)2荷载组合 (3)2.1中国规范荷载组合 (3)2.1.1承载能力极限状态的荷载组合 (3)2.1.2正常使用极限状态的荷载组合 (4)2.2美国规范荷载组合 (5)2.1.1承载能力极限状态的荷载组合 (5)2.1.2正常使用极限状态的荷载组合 (6)2.3中美荷载组合对比 (6)3抗震设计基本原则 (6)3.1抗震设防目标和水准 (7)3.1.1我国抗震设防目标和水准 (7)3.1.2美国抗震设防目标和水准 (7)\20603 507B 偻-38101 94D5 铕KL24984 6198 憘35784 8BC8 诈3.1.3中美抗震设防目标和水准对比 (8)3.2 建筑设计和建筑结构的规则性 (8)3.2.1我国建筑设计和建筑结构的规则性 (8)3.2.2美国建筑设计和建筑结构的规则性[5] (9)3.1.3中美建筑设计和建筑结构的规则性对比 (11)4抗震设计方法 (11)4.1我国抗震设计方法 (11)4.2美国抗震设计方法 (11)4.3中美抗震设计方法对比 (12)5抗震设计反应谱 (12)5.1我国抗震设计反应谱 (12)5.2美国抗震设计反应谱 (14)5.3中美抗震设计反应谱对比 (15)5.3.1反应谱处理对比 (15)5.3.2反应谱曲线比较 (16)6地震作用计算方法 (17)6.1地震作用计算方法的选定 (17)6.1.1我国地震作用方法的选定 (17)ZP^34083 8523 蔣36677 8F45 轅22474 57CA 埊25599 63FF 揿6.1.2美国地震作用方法的选定 (17)6.1.3中美地震作用方法选定的对比 (18)6.2底部剪力法（ASCE：equivalent lateral force procedure） (18)6.2.1我国底部剪力法计算 (19)6.2.2美国底部剪力法计算（ASCE：equivalent lateral force procedure）206.2.3中美规范底部剪力法计算对比 (21)7结语 (23)参考文献 (24)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。

多国风荷载规范

0.36 0.62
zg (m)
263.76 317.5 382.39
(4-1) (4-2)
1. 平均风速
2. 湍流强度
3. 湍动能
5 欧洲规范（Eurocode 1: Actions on structures-Part 1-4: General actionsWind actions）
5.1 地貌分类
City, tall buildings (4 to 9-story) City, heavy concentration of tall buildings (higher than 10-story)
3.2 风特性公式
平地平均风速平地湍流强度积分长度尺度
Uz
U0
Er
U
0
U 0
1.7 z zG , zb z 1.7 zb zG , z zb
zG
I rz
0.1 z
0.1 zb
zG 0.05 , zb zG 0.05 , z
z zb
zG
Lz
100 z 300.5 ,30m
100, z 30m
z
zG
(3-1) (3-2) (3-3)
U0 ——10m 高度处的基本风速，为 100 年重现期的 10min 统计平均风速。
积分尺度与地形、地貌无关（Turbulence scale is defined independently of the terrain categories of the construction site）
6.1 地貌分类
Terrain category Exposed open terrain with few or no obstructions and water surfaces at 1

欧美部分土木工程标准目录

欧美部分现行土木工程标准目录欧洲结构规范（Eurocode）美国土木工程师学会标准（ASCE）美国混凝土学会标准（ACI）美国垦务局设计标准及工程手册2016.10欧洲结构规范(Eurocodes)欧洲经济共同体委员会(EEC)编制了一套适用于欧洲的建筑和土木工程的标准，简称欧洲标准(Eurocodes),成为在工程建设领域中具有较大影响力的一套区域性国际标准。

欧洲结构标准共包括ENI990至EN1999的10个规范(含58个分册)。

其中，EN1990是结构设计基本原理，是欧洲结构规范纲领性的文件；EN1991是结构作用；与材料有关的规范为EN1992到EN1996以及EN1999；EN1997是岩土工程设计规范；EN1998是抗震设计规范。

美国土木工程师学会（ASCE）现行标准目录（2016）目前，美国土木工程师学会（ASCE）共发布有61个标准，这些标准是由各领域专家编写，通过ASCE标准委员会的程序，最终由美国国家标准学会批准。

ASCE的很多标准都是与其他学会共同制定的（如：EWRI -美国环境与水资源协会、SEI -美国科学工程学学会）。

ASCE标准均是按规定程序定期更新或重新确认的。

美国ASCE 7-10规范在陆地钻机抗震设计中的应用

165劳玛斯特钻井系统（北京）有限公司承接750短吨钩载的陆地钻机的井架和辅助结构部分设计，该钻机位于俄罗斯奥多普图寒冷地区，需考虑抗震设计。

根据美国石油学会《API SPEC 4F-2013钻井和修井结构规范》[1]第8.5节，陆地钻机的抗震设计准则可以按照地方建筑规范，采用等效的静态设计方法。

应业主要求采用美国土木工程师学会《ASCE 7-10建筑和其他结构最小设计荷载规范》[2]的反应谱法（振型分解法）进行抗震设计，并需要合并其他公司设计的底座部分模型进行钻机的整体分析。

1 陆地钻机结构三维分析模型图1是应用美国钢结构分析软件StruCAD*3D（与海洋平台以及一般陆地结构有限元分析软件SACS相似）进行结构三维建模，主要包含井架、井架辅助结构和底座模型。

该软件含有动力分析模块，可进行地震反应谱分析或时程分析，也可同时进行静力和动力工况组合，但需用户自行定义地震分析所需重量、阻尼、地震反应谱等参数、振型和工况组合方法。

图1 陆地钻机结构三维分析模型2 设计地震反应谱曲线本节主要说明如何得到ASCE 7-10 规范定义的设计地震反应谱曲线用于抗震分析。

2.1 最大地震反应谱加速度参数S s 是最大地震反应谱（5%的阻尼比）短周期0.2s的加速度参数，S 1是最大地震反应谱（5%的阻尼比）长周期1s的加速度参数。

美国地域的S s 和S 1可通过ASCE 7-10规范图22-1到图22-6给出地震地面运动最大加速度等值线图（也称为地震区划图）查得。

项目的S s = 1.09和S 1 = 0.47为业主提供，且项目分析文件中定义5%的阻尼比。

2.2 场地类别根据场地的土壤性质将场地分为A、B、C、D、E、F六类，ASCE 7-10规范第20章说明了如何确定场地类别的方法。

项目业主说明场地土为D类。

2.3 场地系数F a 是短周期0.2s的场地系数，F v 是长周期1s的场地系数。

根据最大地震反应谱加速度参数S s 、S 1和场地类别可根据ASCE 7-10规范表11.4-1和11.4-2确定场地系数F a 和F v 。

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1.3.1 强度和刚度...........................................................................................................7 1.3.2 适用性...................................................................................................................8 1.3.3 自应变...................................................................................................................8 1.3.4 分析.......................................................................................................................8 1.3.5 结构抗力的作用.................................................................................................98 1.4 结构的整体稳固性..........................................................................................................9 1.4.1 结构整体稳固性验算的荷载组合.......................................................................9 1.4.2 传力路径的连接...................................................................................................9 1.4.3 侧向力...................................................................................................................9 1.4.4 支承上的连接.......................................................................................................9 1.4.5 结构墙的锚固.......................................................................................................9 1.4.6 偶然事件的荷载.................................................................................................10 1.5 建筑物和其他结构的分类...............................................................................................10 1.5.1 风险级别.............................................................................................................10 1.5.2 复杂风险类型..................................................................................................... 11 1.5.3 毒、剧毒、爆炸性物质.....................................................................................11 1.6 既有建筑物的维护和改造............................................................................................11 1.7 荷载试验........................................................................................................................11 1.8 引用标准和其他文件...................................................................................................... 11 2 荷载组合................................................................................................................................... 11 2.1 一般规定........................................................................................................................11 2.2 符号说明........................................................................................................................12 2.3 荷载抗力系数设计法（LRFD）的荷载组合..............................................................12 2.3.1 适用范围...............................................................................................................12 2.3.2 基本组合...............................................................................................................12 2.3.3 考虑洪水荷载的荷载组合....................................................................................13 2.3.4 考虑覆冰荷载的荷载组合....................................................................................13 2.3.5 考虑自应变的荷载组合........................................................................................13 2.3.6 考虑偶然事件的荷载组合....................................................................................14 2.4 容许应力设计法（ASD）的荷载组合........................................................................14 2.4.1 基本组合................................................................................................................14 2.4.2 考虑洪水荷载的荷载组合................................................................................1514 2.4.3 考虑覆冰荷载的荷载组合....................................................................................15 2.4.4 考虑自应变的荷载组合........................................................................................15 2.5 考虑偶然事件的荷载组合............................................................................................15 10 大气环境下的覆冰荷载.....................................................................................................1517 10.1 一般规定..................................................................................................................1517 10.1.1 特殊场地的研究...........................................................................................1517 10.1.2 动荷载...........................................................................................................1617 10.1.3 例外...............................................................................................................1617 10.2 定义..........................................................................................................................1617 10.3 符号说明..................................................................................................................1617 10.4 冻雨产生的覆冰荷载..............................................................................................1617