中美抗震规范的差异性对比分析研究

中美抗震规范的差异性对Ｉ＝匕分析研究　
Ｅｘｐｌｏｒｅ　ｔｈｅ　Ｃｏｎｔｒａｓｔｉｖｅ　Ａｎａｌｙｓｉｓ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ｓｅｉｓｍｉｃ　Ｃｏｄｅ　Ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　

■刘稚媛一ＬｉｕＺｈｉｙｕａｎ　
【摘要】本文根据我国出台的《建筑抗震设计规范》（ＧＢ５０　
０１０—２０１０）及美国出台的具有一定代表性ＵＢＣ９７和ＩＢＣ一２１）０９　
规范中抗震设计的一些相关规定，对比了两国有关的规范　
中，建筑物结构抗震设计方面的异同点。　

【关键词】抗震设防标准抗震设计抗震设计规范　
【Ａｂｓｔｒａｃｔ】Ｔｈｉｓ　ａｒｔｉｃｌｅ　ｂａｓｅｓ　ｏｎ　Ｃｈｉｎｅｓｅ”ｃｏｄｅ　ｆｏｒ　ｓｅｉｓｍｉｃ　
ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｕｉｌｄｉｎｇｓ‘＇（ＧＢ５０　０１０—２０１０）ａｎｄ　ｔｈｅ　Ｕｎｉｔｅｄ　Ｓｔａｔｅｓ　
ｉｎｔｒｏｄｕｃｅｓ　ｔｈｅ　ｒｅｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｖｅｎｅｓｓ　ＵＢＣ９７　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ａｎｄ　
ｔｈｅ　ＩＢＣ－２００９　ｓｔａｎｄａｒｄ　ｏｆ　ｓｏｍｅ　ｒｅｌｅｖａｎｔ　ｐｒｏｖｉｓｉｏｎ，ｃｏｍｐａｒｅｓ　
ｗｉｔｈ　ｔｈｅ　ｓｉｍｉｌａｒｉｔｉｅｓ　ａｎｄ　ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅｓ　ｉｎ　ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｏｆ　ｂｕｉｌ－　
ｄｉｎｇ　ｓｔｒｕｃｔｕｒｅ　ｉｎ　ｔｗｏ　ｃｏｕｎｔｒｉｅｓ’ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ．　

【Ｋｅｙｗｏｒｄｓ］ｓｅｉｓｍｉｃ　ｆｏｒｔｉｆｉｃａｔｉｏｎ　ｓｔａｎｄａｒｄｓ，ｓｅｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ，ｓｅ—　
ｉｓｍｉｃ　ｄｅｓｉｇｎ　ｓｐｅｃｉｆｉｃａｔｉｏｎ　

引言　
近年来，随着我国社会经济的快速发展，社会　整体对建筑物抗震方面要求的标准越来越高超。美　国是最早把建筑物的抗震设计收入权威性规范条文　的国家，其出台的规范条款叙述较为具体。本文通　过对中美国抗震规范的比对，我们可以分析出两个　规范中的异同点在一定程度上，可以加深对美国的　抗震设计的认识。　一、抗震设防标准及设防目标　《中国抗震规范》ＧＢＳＯ０１卜２０１０中已明确规定　了两阶段设计步骤和三标准设防目标。所谓的三标　准，即为小震不坏、中震可修、大震不倒。抗震设　计时，首先应了解建筑物的使用类型，以便设计并　采用相应的抗震设防标准。对于较为特殊的混凝土　结构来说，在确定了建筑物的类型之后，还应该考　虑地震的剧烈程度、结构类型及房屋高度等各类相　关原因，最后才能敲定最准确的建筑的抗震等级。　而美国的ＵＢＣ规范采用单一设防标准的方式，即只　可以按照地震带分区给出区域的相关系数，包括基　本地震系数、有效值加速度值等等。美国规范只对　限制破坏和不倒塌做出了严苛的要求，但是规范并　未跟设防标准相关联。１９９６年左右，美国的联邦紧　急事务管理署明确提出的建议书ＦＥＭＡ２７３、２７４中就　提出了有关性能的抗震设计想法，建议书中还提出　了针对重要等级不同的四个设防标准的建筑物设防　目标，即功能完好、轻微破坏、危及生命安全、严　重破坏。　二、抗震设计　１．抗震设计的分类　ＩＢＣ规范按建筑使用的重要性，可将建筑分为　四大部分。按建筑物的居住类别、建筑所处地划分，　又可以按建筑抗震设计的类别分六个等级。抗震设　计的类别、结构的构造处理方法、地震作用下的建　筑结构的分析方法及一些结构计算的参数都不尽相　同。ＵＢＣ则采用地震危害暴露分类来表示和抗震设　计分类一样的目的。按如此分类的方法，在处理地　震地区节点的问题方面，像医院这样重中之重的建　筑物，就应该采用跟在高地震区的办公楼一样的抗　震设计。ＧＢ５００１ｌ一２０１０规范根据建筑物的功能重要　程度，将建筑物划分为适度设防、标准设防、重点　设防、特殊设防。根据不一样的设防目标，一线的　设计人员要明确地震作用，确定必要的抗震措施。　根据以上的比对，我们可以总结出，两国的规　范建议都是依据建筑物使用的方式对抗震采取的措　施进行相应调整的，最终目的就是确保居民的人身　财产安全。　２．地震设计的参数　地震设计的参数主要有：地震设计重现期、地　震力影响系数、结构重要性系数以及结构延性系数。　ＵＢＣ规范的抗震设防的目标是避免建筑物的倒塌和　
人身的伤亡。此规范采用单一设防标准，以５Ｏ年超　越概率为１０％的地震作用为理想状态，地震设计的重　现期将设计为４７５年。ＩＢＣ规定，最终确定的抗震目　标是：建筑的每个结构、结构的附属部分（其中包　含永久附着在结构上的非结构组件，以及用于支撑　结构的部分等）要设计的科学、合理。相比较而言，　美国出台的另一个规范ＡＳＣＥ７，以５Ｏ年超越概率为　２％的地震作用作为理想状态，对应的地震设计的重　现期就为２５００年。我国出台的《建筑抗震设计规范》　规定的三标准设防目标，分别对应于以５０年超越概　率６３％、１０％和２％～３％的地震作用。为确保全国范围　内的建筑物在大震情况下的抗倒塌能力达到一级，　ＩＢＣ把全国的抗震设防标准提到大震水平。也就意　味着，将设防的标准提高Ｎｓｏ年超越概率２％的地震　作用。很显然从经济方面考虑来说，这一做法不太　合算。美国的设计规范则是在原有的基础上降了　１／３。为了保证建筑的结构足够安全，美国的相关机　构对结构的防倒塌抗震能力进行了检核。其最终结　论是，如果基准的地震作用（即５Ｏ年超越概率为１０％　的标准）在原有的基础上扩大１．５倍，结构倒塌的风　险较低，可以被广泛接受。　３．抗震设计的方法　中国的抗震规范规定，抗震设计要采用概率理　论的极限状态基础设计方法：小震（重现期为５０年）　作用的抗震设计采用弹性设计反应谱；一般烈度作　用的抗震设计是通过概念设计实现的；罕遇地震（重　现期２０００年）作用的抗震设计中，中国规范中对少　数结构进行一定范围内的弹塑性变形的验算。美国　ＵＢＣ规范的是采用非线性设计反应谱的计算方式，　９８　在规定下的非线性的状态情况下，整个结构体系的　抗震承载力的设计值一定要略小于相应线弹性反应　值。同时，还应该考虑到结构的弹塑性的变形能力。　通过参考引入的性能系数结构的弹塑性可变形能　力，对弹性反应谱图略微的修整。　三、规范比较　通过对中美两国相应规范规定的地震作用的计　算方法进行对ｂＥ及实际的算例可以看出很多问题。　例如通过分析弹性反应谱图可知，在中周期、长周　期这两个时间段内，地震作用的取值，美国规范的　稍高些。在周期０．５　ｓ处，中国规范比美国ＵＢＣ规范　／ｊ￣２０％左右；在周期１．０　ｓ处，较规范ｄ￣５ｏ％左右；周　期大于２．ｏ　ｓ以后，再按中美两国的规范计算出的结　果就大致相等了。通过对ＵＢＣ９７和ＧＢ５０Ｏ１卜２Ｏ１０这　两个规范中有关抗震设计规定的设计表达式及荷载　的效应组合简略比对可总结出，荷载的效应组合方　式不太相同，同时荷载分项系数也完全不一样。笔　者认为，在这方面，美国规范值得我们借鉴和研究。　四、结语　（１）中美两国的抗震规范是各有所长的。如计　
算建筑物地震作用时，ＩＢＣ规范计算出的结果要明　
显低于中国的规范；比较构件截面的抗震验算结果　
时，美国的规范算法偏于保守。　
（２）通过对ＧＢ５００１卜２０１０和ＵＢＣ９７规范涉及的　
有关抗震设计规定的荷载效应的组合方式进行专业　
的对比可知，出台的这两个规范的荷载组合方式不　
太相同。与此同时，荷载分项系数也不尽相同。所　
以，笔者的看法是，在荷载效应的组合方式这方面，　
美国规范的有些地方值得我们的学者去分析和探　
讨。　
参考文献　
［１］ＩＢＣ２００６　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｄｅ　Ｃｏｕｎｃｉｌ．Ｉｎｔｅｒｎ—　
ａｔｉｏｎａｌ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　Ｃｏｄｅ［Ｓ］，２００６．　
［２］ＧＢＳＯ０１０—２０１０混凝土结构设计规范［ｓ］．北京：　
中国建筑工业出版社，２０１０．　
［３］ＵＢＣ１９９７　Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ　Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　ｏｆ　Ｂｕｉｌｄ—　
ｉｎｇ　Ｏｆｆｉｃｉａｌｓ．Ｕｎｉｆｏｒｍ　Ｂｕｉｌｄｉｎｇ　ｃｏｄｅ［Ｓ］，１９９７．　
（作者单位：中国石油天然气管道工程有限公司，　
廊坊Ｏ６５０ｏ０）