美国UBC规范之地震荷载介绍对比[1]
美国结构设计规范简介
q = 90 deg. 增大系数1.5
偏心荷载时的计算方法：瞬心法和弹性设计法
35
连接板件的破坏：
受拉破坏
剪切破坏
36
连接板件的破坏：
块剪破坏（block shear）
37
连接板件的破坏：
Whitmore 有效宽度
受压板件的屈曲
38
其他一些连接设计的考虑：
荷载组合方式: 极限荷载组合和允许应力荷载组合 恒荷载、楼面活荷载、洪水、风、冰、雪、雨荷载 地震荷载（场地分类、地震谱、地震荷载计算、地
震荷载组合、抗震体系的选择，地震作用的静力、 动力分析等等）
4
荷载规范ASCE 7简介（接上）
荷载组合方式
Strength design：
Allowable stress design：
支撑框架
特殊中心支撑框架（SCBF); 普通中心支撑框架（OCBF); 偏心支撑框架(EBF); 屈曲约束支撑框架（BRBF）
钢板剪力墙（Special Plate Shear Walls)
53
抗震设计的几个问题
抗震钢结构的材料 宽厚比限值, 保护区（Protected Zone) 特殊抗弯框架的一些设计概念
度系数或计算长度系数是联系两者的桥梁）
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)
中、美、欧三国抗震规范对比
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
美国结构设计规范简介
抗震钢结构 AISC 341
荷载规范ASCE 7简介
ASCE :American Society of Civil Engineers (美国土木工 程师学会）
ASCE 7-05 Minimum Design Loads for Building and Other Structures包括:
钢结构设计规范AISC 360
AISC American Institute of Steel Construction（美国钢 结构学会）
➢ AISC 360-05 是一本LRFD和ASD合一的规范，但本质 上是一本LRFD钢结构设计规范（13th Manual)；
➢ ASD规范是AISC于1989年出版，也是最后一本ASD钢 结构设计规范 (ASD 9th Manual)
➢ 荷载组合方式: 极限荷载组合和允许应力荷载组合 ➢ 恒荷载、楼面活荷载、洪水、风、冰、雪、雨荷载 ➢ 地震荷载（场地分类、地震谱、地震荷载计算、地
震荷载组合、抗震体系的选择，地震作用的静力、 动力分析等等）
荷载规范ASCE 7简介（接上）
荷载组合方式
Strength design：
Allowable stress design：
稳定设计方法对比
2. 整体稳定设计要求（继续）
限制条件： 二阶/一阶位移比Δ2nd / Δ1st ：The ratio of second-order drift
to first-order drift can be represented by B2。
GB50017里同样有：
直接分析法：无限制； 有效长度法：B2≤1.5； 一阶分析法： B2≤1.5；且轴压比≤0.5 注意：B2的上限为2.5
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
【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.*。
中美地震作用计算参数比较及锅炉钢结构抗震选型(精)
钢结构 2016 年第 4 期第 31 卷总第 208 期
等： 中美地震作用计算参数比较及锅炉钢结构抗震选型 胡海林，
版为 IBC 2012 。ASCE （ The American Society of Civil Engineers） 协会最新版标准 ASCE / SEI 7 － 10［3］提供 了结构设计要求及荷载条件并与 IBC 2012 协调一 致， 而 UBC 已经停止更新 （ 最新版是 UBC 97 ） 。 但 因为 UBC 较强的影响力， 目前仍有国家的抗震设计 规范较多地参考了 UBC 标准。 这些设计规范的抗 震部分主要提供了地震作用的计算， 构件和节点校 核还需要按照美国相关结构设计规范 ANSI / AISC 341 － 10 360 － 10 1. 1
表2美国规范场地类别岩土类别剪切波速ms1ascesei710ubc97硬岩1524asa岩石7621524bsb高密土及软质岩石365762csc硬土183365dsd软黏土183ese需要特别研究fsf表3中国规范场地类别岩土类别剪切波速ms1gb500112010岩石800i0坚硬土及软质岩石500800i1中硬土250500i1或ii中软土150250i1或ii或iii软弱土150i1或ii或iii或iv2地震反应谱计算的比较中美规范规定的地震反应谱具有相似的形状都是关于结构的自振周期和水平加速度的函数关系曲线如图1图3所示分别是我国规范gb5001120107美国规范ascesei7103和ubc971规定的反应谱曲线
标准与规范
T s 为周期参数； 注： T 为结构自振周期； T0 、 Ca 、 C v 为设计反应谱加速度参数 。 图3 美国规范 UBC 97
中美抗震规范的比较与转换汇总
1 n
第一部分
地震规范基本概念介绍
IBC 采用两水准设防思想。 抗震目标：“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 抵抗满足 ASCE7 要求的 地震移动产生的效应”。 以 50 年超越概率为 10% 以 50 年超越概率 2 ％ 以 50 年超越概率 2 ％ 的地震作用作为基准设 （重现期 2475 年）作 （重现期 2475 年）作 防地震作用，重现期为 为“最大考虑地震MCE 为“最大考虑地震MCE 475年 （ MAXIMUM （ MAXIMUM CONSIDERED CONSIDERED EARTHQUAKE ” ； 而 以 EARTHQUAKE ” ； 而 以 “最大考虑地震”的 “最大考虑地震”的 2/3 作为“设计地震” 2/3 作为“设计地震” 来实现其抗震目标， 来实现其抗震目标， “设计地震”对应的50 “设计地震”对应的50 年超越概率为 5%~10% ， 年超越概率为 5%~10% ， 其中美国中东部地区为 其中美国中东部地区为 5% ， 美 国西 部 地区 为 5% ， 美 国西 部 地区 为 10%。 10%。
中美抗震规范的比较与转换
中美抗震规范的比较与转换
设备室：蒋小文 2013年10月
第一部分
地震规范基本概念介绍
中美地震规范 建（构）筑物设防类别（或风险级别） 场地土类别 延性系数
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
I0 I1 II III IV
岩石、坚硬土或软 岩石 中硬土 中软土 软弱土
SF
在地震作用下 存在潜在危险 的土壤，需专 门测定
基于UBC标准的大型设备抗震计算
基于UBC标准的大型设备地脚强度分析摘要：按照UBC 1997(美国统一建筑标准)对大型设备进行抗震分析。
关键词：UBC 1997(美国统一建筑标准)，大型设备地脚强度UBC 1997即美国统一建筑标准（1997年版），是美国建筑设计制造及大型设备安装统一标准。
现以一台实际设计用于纽约的大型设备为例，设计时需要对其地脚强度进行分析。
现对其分析过程进行简单的阐述：条件：设备总重量：12.7吨（124.9kN）,外形尺寸：4420mm×1676mm ×2870mm（长×宽×高），安装地美国纽约市，位于Zone 4。
（UBC1997标准根据地质情况将美国国土分为六个区域，分别是Zone 0，Zone 1，Zone 2A，Zone 2B，Zone 3，Zone 4）1、确定载荷情况根据UBC 1997第16节所述，凡是在使用载荷和阻力系数设计（强度设计）时，结构和其所有的组成部分应能承受以下组合因素载荷：Case 1: 1.2D＋1.6S＋0.8WCase 2: 1.2D＋0.5S＋1.3WCase 3: 1.2D＋1.0E ＋SCase 4: 0.9D±1.0ECase 5: 0.9D±1.3W其中：D为静载荷，S为雪载荷，W为风载荷，E为地震载荷。
由于该大型设备安装于户内，所以不需要考虑风载和雪载的情况。
属于CASE 4。
而此次校核的是大型设备地脚螺栓。
2、地脚载荷分析大型设备的主要尺寸和底座见图1~3。
图1前侧视图图2左侧视图图3底座视图2.1 地震载荷：0.7x y a V V V C Iw === 式中 V 为地震力，V x ，V y 为X 轴和Y 轴的地震力；C a 为地震系数，查表16-Q 得C a =0.44N a ,其中N a 为C a 在Zone4是近地震源系数，查表16-S 的N a =1.3。
I 为重要系数，查表16K 得C a =1.0 W 为设备总重量则 V =V x =V y =0.7×0.44×1.3×1.0×124.9=50 kN 2.2 大型设备地脚强度分析地震载荷作用于大型设备设备重心，其重心高度H m = 1219 mm （见图1），则由地震载荷所产生的弯矩M 为： M= V ×H m =50×1.219=61 kN ·m底座各地脚分别受到由地震载荷所产生的轴剪切力F bx ， F by ，以及由弯矩M 所产生的拉应力 F bz （见图1和图2）。
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美国UBC规范之地震荷载介绍对比
徐松波，徐永伦
（合肥水泥研究设计院，安徽合肥230051）
摘要：为满足海外项目工程投标、设计的需要, 对在国外工程招标书中抗震设计要求条款经常引用的美标UBC1997规范作一介绍。
并给出与国标GB50011规定近似的对比，以方便判断使用。
关键词：地震；UBC；分区
1 引言
近年来，各种类型的涉外工程日趋增多，其中EPC项目更是占主要。
对于设计、施工而言，海外建设项目一般都必须满足所在国的建设法规的最低要求。
其中的建构筑物抗震设计要求，美国标准UBC在海外的应用具有普遍性。
因此，美国《统一建筑规范》（UBC1997）的相关要求必须要了解。
本文即通过收集、整理相关的资料，供业内认识参考使用。
2 UBC1997概述
1) 目标：防止结构重要破坏、人员死亡，而不是限制损伤或保持功能；
2) 设计要求：当风荷载效应大于地震效应时仍需遵照抗震的构造要求和有关限制。
UBC 也有类似国标的分类标准，将建构筑物分为重要设施、危险设施和特殊使用、一般使用几类；
3) 地震分区：按设计基本地震加速度值从大到小分为：1、2A、2B、3和4；
4) 侧向力计算方法：
(a)简化静力法——用于一般用途≤3层并采用轻型框架或者≤2层其余结构。
(b)静力法——用于分区1的结构和分区2的一般用途结构及其他。
(c)动力法——用于高度≥73.2m的结构及其他。
3 地震作用动力分析法
1) 美标UBC1997和国标GB50011规范都是基于50年超越概率为10%的地面运动来确定设防烈度，亦即是按475年的重现期确定的地震基本烈度；
2) 仅考虑规则的多层工业民用建构筑物,并采用两国规范各自建议给出的等效地震作用静
力计算法;
3) 等效剪切波速都采用多层土与匀质土在剪切波速传播时间上等效的方法计算;
4) 仅考虑常见结构自振周期范围0.1～3.0s。
由于长周期结构对短周期型加速度地面运动的反应相对不大,按加速度反应谱计算的地震作用随自振周期增加明显降低,且大多数长周期结构如高层建筑等按规范的要求应进行模态分析或时间历程响应分析,故此处不考虑比较;
5) 计算考虑5%标准结构阻尼比,结构重要性系数1.0 。
4 场地土的分类
场地的土层软硬程度和覆盖层厚度,对判定场地土类型具有决定性的影响,从而导致建构筑物对同一地震烈度下的地震响应有较大差别。
按GB50011规范中条文4.1.4 确定的规则计算覆盖层厚度可变化, 而UBC1997 则考虑相对固定的覆盖层厚度30.48m。
根据土层的剪切波速划分的岩土类型见图1
图1 根据剪切波速划分的岩土类型
可以看出,UBC1997 和国标规范中对岩土分类的区别不大,仅是具体数值的差别,两种规范最终的分类定义有局部相互交叉现象。
中国规范的Ⅱ类场地大致相当于美国规范的C ,D 类场地。
对于场地土的分类需要做进一步的参数对比分析，此处作为大概的介绍省去。
5 地震区域划分及设防烈度
按GB50011规范条文3.2.2 给出的抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系,抗震设防烈度6 度无对应的UBC 分区,且抗震设防烈度7 和8分别与二个不同的加速度值相对应。
因为UBC1997的一类区和我国的6度区并不相对应,其相应的设计基本加速度值0.075 g比中国的6 度区的0.05g 大且比7 度区的0.10 g 小,为便于比较,人为地将6 度区(0.05 g) 和7 度区(0.10 g) 加速度作线性插值得到0.075 g ,在此处定义为6.5 度区。
同样对7度和8度区,按对应的加速度值定义为7度区/7度强区和8度区/8度强区,分别对应UBC规范的地震分区,具体细节见表1。
另外，在UBC1997规范中，也列出了中国的主要城市在其标准规范中的抗震分区，见表2。
从表2中的对比可以看出：表1列出的对应关系不是完全一致的，但是大致的强弱趋势还是趋向一致的。
6 结论与建议
1) 美国UBC地震荷载考虑因素比我国规范细致一些，计算思路基本一致。
2) 表1的数据对比，仅用作初步、概念性的判断抗震设防高低之用，在投标阶段或者初步设计阶段作为宏观的估算依据，不可直接应用于实际的设计中。
3) 施工图设计阶段可以利用相关程序和特定的参数进行细致的设计计算。
通过将美标中的动参数等转换成符合国标假定的使用国内规范设计，再使用美标进行复核，基本可以达到很好的效果。
参考文献：
[1] Uniform Building Code 1997[S]. Washington, D.C.: International Conference of Building Official. April 1997
[2] GB50011-2001.建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社.2001。