美国建筑结构设计规范发展概况_上_
美国装配式建筑钢结构体系发展现状共3篇
美国装配式建筑钢结构体系发展现状共3篇美国装配式建筑钢结构体系发展现状1近年来，在全球加速全面进入智慧城市的背景下，建筑行业对于节能环保、高效推进、资源共享等要求越来越高。
在这样的需求背景下，装配式建筑在建筑界逐渐“火”起来。
作为未来建筑行业的趋势，装配式建筑在美国市场深受欢迎。
那么，什么是装配式建筑呢？简单来说，所谓装配式建筑就是把建筑构件在工厂中进行加工，再通过拼装组合的方式来完成建筑过程的一种建筑模式。
与传统的现场施工相比，装配式建筑具有高效节能、环保节约材料、安全高质量等显著的优势。
同时，装配式建筑的结构体系也有着不同于传统建筑的特点，钢结构体系便是其中一种最为突出的结构体系。
钢结构是美国装配式建筑中应用广泛的一种结构骨架，它以强度高、重量轻、可再利用、生产工艺成熟、施工速度快等特点赢得了广泛的青睐。
在美国，钢结构主要分为震撼钢结构、轻钢龙骨、空间格栅结构等，不同类型的钢结构体系在不同的场景中发挥着不一样的优势。
其中，震撼钢结构被广泛应用于高层建筑、长跨度跨境桥梁、大跨度起重机、巨型冶金设备夹具、水电站输电塔等领域，在钢结构中处于相对重要的地位。
轻钢龙骨体系主要应用于住宅和商业建筑中，特别是集中供暖的公寓。
由于其高效和可重复性,它可以提高建筑物的建造速度和质量，降低成本，同时也适用于冷板房、连续外墙保温板等各种装配式建筑。
而空间格栅结构，也被用来设计废弃便利店的盖顶屋面，高度可自由调整，完美的解决了设计多样性和强度的问题。
这些钢结构体系的发展离不开工艺的创新和智能化加工线的引入。
今天，美国的很多建筑企业已经通过引入机器人，自动化加工线等智能化设施提高了自身的生产效率，降低了劳动力成本，提高了产品的稳定品质。
目前，美国的钢结构行业正快速向智能化、高端化的领域发展。
未来，钢结构体系将发挥更广阔的发展空间，成为美国装配式建筑行业的重要支柱。
总的来说，钢结构体系在美国装配式建筑行业发展现状良好，不断受到市场的认可。
美国建筑结构设计规范发展概况_下_
第2期建 筑 科 学BUILDING SCIENCE 1997年 美国建筑结构设计规范发展概况(下)黄成若 胡德(中国建筑科学研究院建筑结构研究所)2.5 预应力混凝土2.5.1 张拉控制应力美国规范规定预应力的张拉控制应力为0.80f pu (f pu 相当于我国的f ptk ),明显高于我国规范的规定。
提高张拉控制应力就可提高预应力混凝土结构的经济性和有效性。
2.5.2 裂缝控制美国采用的预应力筋都是高强的,如高强钢丝、钢绞线等,不用我国低强的冷拉钢筋、冷拔低碳钢丝等,因而裂缝控制方法比较单一,即控制混凝土受拉区边缘纤维的拉应力。
在正常环境下,在使用荷载下(全部预应力损失后),混凝土受拉区边缘纤维的拉应力不应超过fc /2;当瞬时挠度和长期挠度都经过严格计算并符合规定条件下,则上述应力(双向板体系除外)可放松至f c 。
对于双向板体系,当用近似方法分析时,上述拉应力不应超过f c /2;当用精确方法分析时,则可放松。
简单地说,美国有两档控制:一是fc/2;一是fc 。
以fc =40N/m m 2为例,fc =40相当于我国C 50,f tk =2.75。
换算成我国拉应力限制系数ct 分别为40/2= ct ×1.75×2.75,则 ct =0.6540= ct ×1.75×2.75,则 ct =1.3我国高强钢丝、钢绞线预应力混凝土的裂缝控制,对一般构件为 ct =0.5,对屋架为 ct =0.3,明显的比美国严。
考虑到国际上推广部分预应力的趋势,特别是近十年来国际上在耐久性方面的研究取得的进展,我国的裂缝控制确有放松的必要。
这是因为,由于裂缝控制过严而导致预应力筋用量增加是不合适的。
至于在侵蚀环境(如海水、腐蚀性工业空气等)下,当然需要增加混凝土保护层厚度并减少拉应力,以排除在使用荷载下可能的开裂。
另一方面,美国这两档控制相互之间差一倍,实质上是取决于是否设置足够的有粘结钢筋以控制裂缝(这种有粘结钢筋可以是预应力的,也可以是非预应力的)。
美国建筑结构规范体系的发展与现状
【 ｙｗ ｒｓＳｒｃｕｅｄ ｓ ｎｃｄ ｙｔｍ ｆ ｍ ｒ ａ Ｄ ｖｌｐ ｅ ｔＰｅｅｔ ｉ ａ ｏ Ｋｅ ｏ ｄ ］ｔ ｔｒ ｅｉ ｏ ｅｓｓｅ ｏ ｅ ｃ； ｅ ｅ ｍ ｎ； ｒｓｎ ｔ ｔ ｎ ｕ ｇ Ａ ｉ ｏ Ｓｕｉ
科技期
美国建筑结构规范体系的发展与现状
曾 奇 林仁峰
（上海电气工程设计 １ ． 有限 中 上海 ２０４；上海协东电 公司 国 ０２ １ ． ２ 力科技有限公司 中国 上海 ２００） ００１
【 摘 要】 文结合笔者近期对美国建筑结构规 范的学 习， 本 简要介绍 了美国建筑结构规范的发展 过程与现状 ， 各主要 规范、 准及其相 互关 标
０ 前 言
１８ ９ ５年 出版 了第 一 版 Ｎ Ｈ ＰＰｏｉ ｏ ， 坚 持 修 订 。 Ｅ Ｒ ｒｖ ｉｎ 并 ｓ
Ｎ ＨＲ ｒｖｓ ｎ中 的一 些 规 定 逐 渐 被 Ａ Ｃ 纳 ， 而 反 映在 Ｅ Ｐ Ｐ ｉｉ ｅ ｏ Ｓ Ｅ７采 进 随 着 中 国工 程 产 业 走 出国 门 ，走 向 国 际 市 场 步 伐 的 日益 加 大 ， 国 Ｎ Ｃ与 Ｓ Ｃ中 。 然而 与 此 同 时 ， Ｂ Ｂ Ｂ Ｕ Ｃ坚 持 在 Ｓ Ａ Ｃ 的支 持 下 独 立 发 ＥＯ 内设 计 单 位 承接 国外 项 目 的设 计 任 务 越 来 越 多 ；特 别 是 工 业 建 筑 ， 在 展 ． 一个相对独立的阵营。 是 某 些 领域 的某 些 单 位 ． 至 是 以 国外 项 目为 主 。目前 ， 甚 因为 中 国的 相 关 １３ 统 一 － 规 范 在 国 际 上 的认 可 度 还 不 够 ，绝 大 多 数 业 主 要求 依 据 美 国 规 范 、 英 ２ ０世 纪 末 ． 国 人看 到 了将 建 筑 结 构 规 范 统 一起 来 的必 要 。１９ 美 ９４ 国规 范 、 洲规 范 、 欧 日本 规 范 等 进 行设 计 ， 中 ９ ％ 以上 的 业 主 认 可 美 其 Ｏ 年 ．Ｂ Ｎ Ｃ与 Ｓ Ｃ三 本 规 范 的 编 制 机 构 成 立 了 国际 规 范 协 会 ＩＣ Ｕ Ｃ、 Ｂ Ｂ Ｃ 国 规 范 。 以 ， 了适 应 国际 工 程 日益 增 多 的形 势 ， 快 掌 握 美 国规 范 所 为 尽 （ ｔｒａｉ ａ Ｃ ｄ ｏｎ ｉ ， 始 推 动 规 范 的统 一 。 三本 规 范 的 最 终 Ｉ ｅ ｔ ｎ ｏ ｅＣ ｕ ｃｌ 开 ｎ ｎ ｏｌ ） 对 于 中 国 的设 计 者 来 说 已 经 显得 十分 迫 切 。 版 分 别 是 Ｕ Ｃ １９ 、 Ｂ ９ ９ Ｓ Ｃ １９ ，已 不 再 继 续 出 版 新 版 本 。 Ｂ ９ ７ Ｎ Ｃ １９ 、Ｂ ９ ９ 目前 。 场 上 还 没 有 得 到 大 家 充 分认 可 的 美 国 建 筑 结 构 规 范 的 中 市 １９ ９ ７年 ，Ｅ Ｏ 与 Ａ Ｃ Ｉ Ｃ 等 机 构 合 作 编 制 了 最 新 版 的 Ｎ Ｈ Ｐ ＳＡ Ｃ Ｓ Ｅ、 Ｃ Ｅ Ｒ 文 译 本 ， 且 ， 国建 筑 结 构 规 范 体 系 繁 多 ， 容 庞 大 ， 于 初 学 美 国 而 美 内 对 Ｐｏ ｉｏ 。２ ０ ｒｖｓ ｎ ０ ０年 ． Ｎ Ｈ ＰＰ ｖｓ ｎ １９ ｉ 以 Ｅ Ｒ ｒ ｉｏ ９ ７为 基 础 的 Ｉ Ｃ２ ０ ｅ ｉ Ｂ ０ ０规 范 规 范 的 中 国工 程 师 来 说 ． 浩 如烟 海 的英 文 资料 中 找 到 真 正想 要 学 习 在 正 式 发 布 实 施 ， 代 了 Ｕ Ｃ、Ｂ 取 Ｂ Ｓ Ｃ和 ＮＢ 等 规 范 ， 而 使 美 国 的 建 筑 Ｃ 从 参 考 的资 料 就 显 得 尤 为 困 难 。 结 构 规 范 达 到 了统 一 。 本 文 以作 者 的 学 习体 会 ， 绍 美 国建 筑 结 构 规 范 的发 展 过 程 及 体 介 但 是 。在 抗 火 设 计 方 面 ， 美 国 国 家 抗 火 协 会 （ ａｉ ａ Ｆｒ Ｎｔｎｌ ｉ ｏ ｅ 系现 状 ． 旨在 帮 助初 学 者能 尽 快 理 清 学 习 思 路 ， 到 自己学 习 的重 点 。 找 Ｐｏｅｔ ｎＡ ｓｃａｉｎ 简 写 为 Ｎ Ｐ 决 定 在 ２ ０ ｒｔｃｏ ｓｏｉｔ ． ｉ ｏ Ｆ Ａ） ０ ２年 秋 出 版 完 整 的 建
AISC 360-05 美国钢结构建筑设计规范.doc
ANSI/AISC 360-05美国国家标准钢结构建筑设计规范2005年3月9日发布本规范取代下列规范：1999年12月27日颁布的《钢结构建筑设计规范：荷载和抗力系数设计法》(LRFD)、1989年6月1日颁布的《钢结构建筑设计规范：容许应力设计法和塑性设计法》、其中包括1989年6月1日颁布的附录1《单角钢杆件的容许应力法设计规范》、2000年11月10日颁布的《单角钢杆件的荷载和抗力系数设计法设计规范》、2000年11月10日颁布的《管截面杆件的荷载和抗力系数设计法设计规范》、以及代替上述规范的所有从前使用的相关版本。
本规范由美国钢结构协会委员会（AISC）及其理事会批准发布实施。
本规范由美国钢结构协会规范委员会（AISC）审定，由美国钢结构协会董事会出版发行。
美国钢结构学会One East Wacker Drive，Suite 700芝加哥，伊利诺斯州60601-1802版权©2005美国钢结构学会拥有版权保留所有权利。
没有出版人的书面允许，不得对本书或本书的任何部分以任何形式进行复制。
本规范中所涉及到的相关信息，基本上是根据公认的工程原理和原则进行编制的，并且只提供一般通用性的相关信息内容。
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座中美钢结构抗震设计规范比较讲座幻灯片PPT
通过两阶段设计，即承载力验算阶段和弹塑性变形验算阶段 来实现上述三个水准的设防目标。
2.1.2 ASCE/SEI 7-05的抗震设防目标
（1）设防目标：通过最小化地震风险，来为具有考虑保 பைடு நூலகம்公众健康、安全、财产功能与使用要求的建筑物提供最低 设计标准。针对设计地震等级，改善储存大量危险材料的重 要设施与结构的性能，使其在震中和震后保持其功能。
注：由于GB 50011-2001的II类场地同时与ASCE/SEI 7-05 的C 类或D类场地相对应，故表2-2中IIC表示GB 50011-2001的II类场地 中相当于ASCE/SEI 7-05 C类场地的部分，表2-3中IID表示GB 50011-2001的II类场地中相当于ASCE/SEI 7-05 D类场地的部分。
应予说明的是，ANSI/AISC 360-05仅涵盖了钢结构的 静力设计，钢结构的抗震设计还应遵循钢结构抗震设计规范 ANSI/AISC 341-05《 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings》的规定。ANSI/AISC 341-05的抗震设计原 则和抗震设防标准主要依据ASCE/SEI 7-05确定，为钢结构或 钢-混凝土组合结构的抗震设计提出了最低的抗震设防标准。
GB 50011-2001将抗震设防烈度值、设计基本地震加 速度值与中国地震动参数区划图的地震动峰值加速度值， 利用表2-1的对应关系予以联系和协调。
表2-1中的设计基本地震加速度的取值与《中国地震动参 数区划图》所规定的“地震动峰值加速度”相当，只是在 0.10g与0.20g之间及0.20g与0.40g之间分别增加了0.15g、0.30g 的区域，这两个区分别与7度及8度地区相当。
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
美国建筑结构规范体系的发展与现状
美国建筑结构规范体系的发展与现状摘要：随着城市化进程的不断加快，越来越多的高层建筑拔地而起。
可是由于我国的建筑结构规范体系还不够健全，所以在进行高层建筑施工的过程中仍存在一系列问题。
本文对美国建筑结构规范体系的发展与现状进行了详细的介绍，希望我国相关技术人员能够吸取美国的先进经验，促进我国建筑行业的不断发展与进步。
关键词：美国建筑结构；规范体系；发展；现状中图分类号：tu3文献标识码： a 文章编号：一、美国建筑结构发展的背景随着中国工程产业走出国门，走向国际市场的步伐日益的加大，国内设计单位承接国外项目的设计任务越来越多，特别是在工业建筑中最为显著，随着科学与技术的进步，建筑结构设计的理论和设计方法有了很的发展和提高，因此，美国在建筑结构建设的事业是相对发展非常庞大的，美国建筑结构设计是一种多元的文化建筑的规范体系也较为繁多，而同时，我国在这方面发展则是比较缓慢的，水平也是相对比较落后的，近些年来，随着我国的政策的实行和推进，我国的经济建设工作也取得了很大的进展，虽然我国的建筑规范方面与国际规范存在差异，但目前来说，我国和发达的国家相比来说还是存在着明显的差距，推动我国的建筑结构才能是我国的建筑行业走向世界化达到进一步的发展和推动，通过学习与体会美国建筑结构规范的发展过程及体现现状，我国的建筑结构也能汇集新的成果。
二、建筑结构规范发展体系历史发展不同阶段美国建筑结构规范体系的发展是在各个专业学会技术下的地方性规范走向统一的全国性规范的历程，美国的建筑结构的发成历程大致可以分为以下几段：2.1初创阶段1925年加州发生的santa barbara地震促成了美国第一个带有建筑抗震内容的规范———《统一建筑规范》（ubc）于1927年出版。
出版机构是建筑官员国际会议（icbo），主要用于美国西部各州。
2.2发展阶段在美国工程结构抗震设计的标准体系除地方性抗震设计规范ubc 之外，又出了nbc国家建筑规范和sbc标注建筑规范，而分别主要用于美国东北部各州和美国中南部各州。
美国钢结构建筑设计规范(ANSI-AISC-360-05)
关于钢结构建筑设计规范的条文说明（本条文说明不是《钢结构建筑设计规范》（ANSI/AISC 360-05）的一部分，而只是为该规范使用人员提供相关信息。
）序言本设计规范旨在提供完善的标准设计之用。
本条文说明是为该规范使用人员提供规范条文的编制背景、文献出处等信息帮助，以进一步加深使用人员对规范条文的基础来源、公式推导和使用限制的了解。
本设计规范和条文说明旨在供具有杰出工程能力的专业设计员使用。
术语表本条文说明使用的下列术语不包含在设计规范的词汇表中。
在本条文说明文本中首次出现的术语使用了斜体。
准线图。
用于决定某些柱体计算长度系数K的列线图解。
双轴弯曲。
某一构件在两垂直轴同时弯曲。
脆性断裂。
在没有或是只有轻微柔性变形的情况下突然断裂。
柱体弧线。
表达砥柱强度和直径长度比之间关系的弧线。
临界负荷。
根据理论稳定性分析，一根笔直的构件在压力下可能弯曲，也可能保持笔直状态时的负荷；或者一根梁在压力下可能弯曲，平截面发生扭曲或者其平截面状态时的负荷。
循环负荷。
重复地使用可以让结构体变得脆弱的额外负荷。
位移残损索引。
用于测量由内部位移引起的潜性损坏的参变量。
有效惯性矩。
构件横截面的惯性矩在该横截面发生部分逆性化的情况下（通常是在内应力和外加应力共同作用下），仍然保持其弹性。
同理，基于局部歪曲构件的有效宽度的惯性矩。
同理，用于设计部分组合构件的惯性矩。
有效劲度。
通过构件横截面有效惯性矩计算而得的构件劲度。
疲劳界限。
不计载荷循环次数，不发生疲劳断裂的压力范围。
一阶逆性分析。
基于刚逆性行为假设的结构分析，而未变形结构体的平衡条件便是基于此分析而归纳出来的——换言之，平衡是在结构体和压力等于或是低于屈服应力条件下实现的。
柔性连接。
连接中，允许构件末端简支梁的一部分发生旋转，而非全部。
挠曲。
受压构件同时发生弯曲和扭转而没有横截面变形的弯曲状态。
非弹性作用。
移除促生作用力后，材料变形仍然不消退的现象。
非弹性强度。
当材料充分达到屈服应力时，结构体或是构件所具有的强度。
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第1期建 筑 科 学 BU ILDING SCIENCE1997年 美国建筑结构设计规范发展概况(上)黄成若 胡德斫(中国建筑科学研究院建筑结构研究所) 近十多年,随着科学与技术进步,建筑结构设计理论和设计方法有了很大发展,从80年代至90年代,美国和欧洲共同体的规范每隔三至五年就修订一次。
90年代的规范汇集了建筑结构的最新成果。
本文侧重介绍和分析美国荷载规范、混凝土规范的主要特点,以及我国规范与国际规范存在的差异。
同时,对美国的钢、砌体、木结构规范也作了简要介绍。
1 美国荷载规范房屋建筑及其它结构最小设计荷载(Minimum Design Loads for Building s and Other Structures ASCE7-93),1993年版。
美国荷载规范以往由美国国家标准协会负责,80年代初期的编号为ANSI A58.1-1982; 80年代后期由美国国家标准协会和美国土木工程师协会共同负责,此时的编号为ANSI/ ASCE7-88;进入90年代后由美国土木工程师协会负责,编号改为ASCE7-93。
1.1 荷载分类美国荷载规范将荷载分为7类,即(1)恒荷载;(2)活荷载(指房屋建筑或其它结构由于使用或居住产生的荷载,不包括风、雪、雨、地震等自然荷载);(3)土及静水压力;(4)风荷载;(5)雪荷载;(6)雨荷载;(7)地震荷载。
1.2 荷载组合结构的设计强度应大于下列6种组合中的最大者:(1) 1.4D(2) 1.2D+1.6L+0.5(L r或S或R);(3) 1.2D+1.6(L r或S或R)+(0.5R或0.8W);(4) 1.2D+1.3W+0.5L+0.5(L r或S 或R);(5) 1.2D+1.0E+0.5L+0.2S;(6)0.9D-1.3W或+1.0E。
式中,D=恒荷载;L=活荷载;L r=屋面活荷载;S=雪荷载;R=雨荷载;W=风荷载;E=地震荷载。
上述6种荷载组合及其荷载系数是根据概率理论按结构可靠指标 校正后得出的。
美国荷载规范与我国荷载规范最根本的区别在于,我国荷载规范有充分的法定效力,而美国荷载规范没有法定效力。
具体来讲,我国材料规范(混凝土结构、钢结构等设计规范)及设计工作中有关荷载组合及荷载系数必须严格按我国荷载规范执行,而美国材料规范及设计工作中有关荷载组合及荷载系数不一定按美国荷载规范执行。
例如美国钢结构规范接受了上述6种组合及相应的荷载系数,美国混凝土结构规范就不接受上述6种组合,美国混凝土规范A CI318-89,以及最近新颁布的规范A CI318-95基本上都不接受上述组合。
希望我国工程设计人员能注意到这一点。
1.3 地震荷载美国荷载规范1993年版与1988年版相比,49修改最大的是地震荷载部分。
地震荷载在1993年版本中已全面改写。
1.3.1 地震地面加速度图以前的美国荷载规范根据地震危险性将整个美国划分为0、1、2、3、4五个区,其中0区地震危险性最低,4区地震危险性最高。
现行荷载规范ASCE7-93是根据A v(与速度有关的地面有效峰值加速度)的数值(从0.05至0.4),对整个美国画出系数A v的等值线图(本文从略)。
设计人员查图可直接得出A v值(在二个等值线之间可用内插法),该值直接用于地震力计算。
美国确定A v值时是根据“50年内不被超越的概率为90%”这一概率定义确定的,其平均重现期为475年。
我国确定基本烈度时是根据“50年内超越概率为10%”这一概率定义确定的,平均重现期同样也是475年。
二者的概率定义是相同的,因而中美两国在地震力上具有可比性。
当然,中美两国在地震数据处理上并不相同。
美国的A v与中国的基本烈度之间的粗略关系如下:美国A v 0.4 0.2 0.1 0.05中国基本烈度98761.3.2 结构体系与反应修正系数结构所受地震力的大小,除取决于地面加速度、场地条件、结构自振周期和重量外,还在很大程度上取决于结构的延性水平,而不同的结构体系其延性水平是不同的。
美国荷载规范将结构体系划分为四个基本体系,而在每一基本体系内又划分为若干个抗地震力体系,并相应给出用于计算地震力大小的反应修正系数R,如表1。
结构所受的地震力与反应修正系数R成反比。
从表1可见,在地面加速度、场地、自振周期和重量均相同的条件下,由于结构体系不同其所受到的地震力可相差最大达6.4倍。
这是近年来在抗震研究方面取得的重要成果,而把地震作用力计算与结构体系割裂开来的做法显然是错误的。
结构体系表表1 基本结构体系抗地震力体系反应修正系数R 承重墙体系钢筋混凝土剪力墙配筋砌体剪力墙不配筋砌体剪力墙4.53.51.25房屋框架体系钢筋混凝土剪力墙配筋砌体剪力墙不配筋砌体剪力墙5.54.51.5抗弯框架体系钢筋混凝土特设抗弯框架钢筋混凝土中等抗弯框架钢筋混凝土普通抗弯框架853双重体系(有至少能承受25%地震力的特设抗弯框架)钢筋混凝土剪力墙配筋砌体剪力墙86.51.3.3 地震力计算地震的基底剪力V按下式计算:V=1.2A v SRT2/3W式中 A v——与速度有关的地面有效峰值加速度,由A v的等值线图查得;S——场地系数,根据土壤情况,全国分为四类场地,场地系数分别取为1.0、1.2、1.5、2.0;R——反应修正系数,由表1查得;T——自振周期;W——重量。
从上式可见,在其它条件相同的情况下,延性结构所受的地震力要比脆性结构所受的地震力小得多。
美国抗弯框架体系相当于我国框架结构,在条件相同的情况下两者相比,美国特设抗弯框架(延性最好)所受的地震力,明显低于我国框架所受的地震力;美国中等抗弯框架(延性中等)所受的地震力,大致相当于我国框架所受的地震力;美国普通框架(延性差)所受的地震力,大于我国框架所受的地震力。
为了提高结构在地震作用下的可靠度,目前国际上把研究工作的重点放在如何提高结构的延性上,而不是靠加大地震力取值,这是值得我们借鉴的。
502 美国混凝土规范美国结构混凝土房屋建筑规范(Building Code Requirem ents for Str uctural Concrete, ACI318-95)。
2.1 适用范围在新出版的美国规范中,不再用“钢筋混凝土”来代表钢筋混凝土和预应力混凝土,改用结构混凝土来代表钢筋混凝土、预应力混凝土和素混凝土。
同时将原先的钢筋混凝土规范和素混凝土规范合成一本,将原先的素混凝土规范内容作为新版规范的第22章(前21章为原先钢筋混凝土规范内容)。
2.2 材料2.2.1 混凝土美国混凝土强度按圆柱体(6×12)试件确定,我国按立方体(150×150×150)试件确定。
美国与我国混凝土强度的换算可按表2进行。
美国和中国混凝土抗压强度换算表 表2 美国抗压强度(N/mm2)202530354050中国抗压强度(N/mm2)2530374550602.2.2 钢筋美国规范中钢筋强度范围和钢筋规格范围都比我国规范宽。
在强度方面,美国可以用到80级(指80000磅/2,非预应力),当然要满足挠度和裂缝要求。
美国在正常环境条件下的裂缝宽度允许值比我国大,这也有利于发挥高强材料的作用。
这种80级钢筋相当于550N/m m2,还略高于我国Ⅳ级钢筋的540N/m m2。
而在我国设计工作中从未用过(甚至从未想过要用)Ⅳ级钢筋,热轧Ⅳ级钢筋列在规范表中形同虚设。
其实只要规范对裂缝宽度要求适当,那末这类高强度钢筋在跨度不大的板类构件中完全有用武之地。
在规格方面,美国可以用到55号(规格号),其相应的标定直径为56.4m m。
这种钢筋一根相当于3根 32或2根 40,可以大幅度减少钢筋接头数量,改善钢筋布置和混凝土浇筑条件。
当然,也不是在任何情况下都可以用这种钢筋的。
2.3 设计表达式、荷载组合及系数美国规范中“强度”一词,既用于材料,如混凝土强度,也用于构件或截面,如构件的设计强度;我国规范中“强度”一词,只用于材料,对构件或截面则用“承载力”,如正截面受弯承载力。
美国的“标定”相当于我国的“标准”。
2.3.1 设计表达式强度设计的基本要求可表达为:设计强度≥需要强度美国结构构件的“设计强度”是用结构构件的“标定强度”乘以小于1的强度折减系数计算的,而结构构件的“标定强度”就是按材料标准强度计算的截面承载力。
我国结构构件的“设计承载力”是用材料的设计强度计算的,而材料的设计强度等于材料的标准强度除以大于1的材料强度系数。
以受弯为例,构件的设计强度为:M n= A s f y(d-a2)式中 ——强度折减系数;M n——构件的标定强度;A s——钢筋面积,与我国A s含意相同;f y——钢筋标定(即标准)强度,相当于我国的f yk;d——截面有效高度,相当于我国h0;a——受压区(折算成矩形应力图块)高度,相当于我国的x。
需要强度U是使用荷载(相当于我国标准荷载)乘以荷载系数计算的。
以受弯为例,恒载和活载的设计弯矩M u或需要的抗弯强度计算如下:U=1.4D+1.7L或M u=1.4M D+ 1.7M L式中 U——抵抗设计荷载或与其相应的内51力矩和内力所需要的强度;D——恒载,或与其相应的内力矩和内力;L——活载,或与其相应的内力矩和内力。
设计表达式为:M u≤ M n2.3.2 荷载组合与荷载系数结构构件的设计强度应大于下列组合中的最大者:(1)恒载+活载 1.4D+1.7L(2)恒载+活载+风载 2a 0.75(1.4D+1.7L+1.7W) 2b 0.9D+ 1.3W(3)恒载+活载+地震荷载3a 1.05D+1.28L+1.40E3b 0.9D+1.43E此外,还有考虑土压力、水压力、不均匀沉降、温度变化等的荷载组合,在此不一一详列。
由上可见,美国混凝土结构规范并没有采用美国荷载规范中的荷载组合及荷载系数(美国钢结构规范是采用美国荷载规范中的荷载组合及荷载系数的),这在具体设计时就产生了矛盾。
一般做法是,荷载标定值(即标准值)按荷载规范取值,而荷载组合及荷载系数按材料规范(此处即为ACI318规范)取值。
因为荷载系数必须和构件强度折减系数配套构成结构可靠度,而构件强度折减系数总是在材料规范中规定的。
2.3.3 结构构件强度折减系数(1)强度折减系数 按下列规定采用没有轴向力的弯曲 =0.9(0.8)轴向拉力,及轴向拉力并受弯 =0.9(0.8) 轴向压力,及轴向压力并受弯 螺旋钢筋 =0.75(0.7)其它配筋 =0.70(0.65)剪切和扭转 =0.85(0.75)(2)对强度折减系数 的修正如上所述,美国钢结构规范采用了荷载规范中的荷载组合和荷载系数,而混凝土规范没有采用,当一个结构中既有混凝土结构构件,又有钢结构构件时,如何处理呢?在新出版的ACI318-95规范中,为了协调解决上述矛盾,增设了一个新的附录C。