08講座中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范比較講座 )

1、中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范比較講座中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范比較講座武漢大學(xué)武漢大學(xué) 侯建國(guó)侯建國(guó)2010.8.12美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)aisc1923年制定了第一本以容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法年制定了第一本以容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法(allowable stress design，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱asd)為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)為設(shè)計(jì)準(zhǔn)則的鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。計(jì)規(guī)范。容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)延用了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，容許應(yīng)力設(shè)計(jì)法作為鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基礎(chǔ)延用了相當(dāng)長(zhǎng)的時(shí)間，后歷經(jīng)多次修改，直至后歷經(jīng)多次修改，直至1961年，其基本格式及內(nèi)容都已基本定年，其基本格式及內(nèi)容都已基本定型。型。 1.11.1美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的發(fā)展概

2、況美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的發(fā)展概況1 1 美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系的美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范及抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展概況發(fā)展概況1989年出版了最后一版年出版了最后一版asd設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范aisc(1989)；2001年對(duì)年對(duì)asd又進(jìn)行了局部修訂又進(jìn)行了局部修訂(aisc 335-89s1)。 v由由galambosgalambos、ellingwoodellingwood、mac mac gregor.tgregor.t和和cornellcornell等人發(fā)展的、以概率等人發(fā)展的、以概率理論為基礎(chǔ)的荷載準(zhǔn)則，促使美國(guó)國(guó)家理論為基礎(chǔ)的荷載準(zhǔn)則，促使美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)化協(xié)會(huì)(ameri

3、can national (american national standards institutestandards institute，ansiansi）制訂了一）制訂了一本以概率理論為基礎(chǔ)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)本以概率理論為基礎(chǔ)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)ansi a ansi a 58.1-1982 “minimum design loads 58.1-1982 “minimum design loads for buildings and other for buildings and other structures”structures”。v它后來又以美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)它后來又以美國(guó)土木工程學(xué)會(huì)的標(biāo)準(zhǔn)7

4、 7 (asce 7)(asce 7)出版發(fā)行，其最新版本為出版發(fā)行，其最新版本為asce/sei 7-05asce/sei 7-05 “minimum design “minimum design loads for buildings and other loads for buildings and other structures”structures”。 1986年，年，aisc的規(guī)范委員會(huì)的規(guī)范委員會(huì)(cos)根據(jù)根據(jù)ansi a 58.1-1982的規(guī)定，首次推出了以概率的規(guī)定，首次推出了以概率理論為基礎(chǔ)的荷載抗力系數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范理論為基礎(chǔ)的荷載抗力系數(shù)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范(load

5、 and resistance factor design，簡(jiǎn)稱，簡(jiǎn)稱荷載抗力系數(shù)設(shè)計(jì)法荷載抗力系數(shù)設(shè)計(jì)法lrfd)。vasce/sei 7-05asce/sei 7-05是按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則和是按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)可靠度理論編制的，作為美國(guó)各種結(jié)構(gòu)結(jié)構(gòu)可靠度理論編制的，作為美國(guó)各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一的概率設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和荷載取值依設(shè)計(jì)規(guī)范統(tǒng)一的概率設(shè)計(jì)準(zhǔn)則和荷載取值依據(jù)（包括地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)）等，類似于據(jù)（包括地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)）等，類似于我國(guó)的荷載規(guī)范，并包括了類似于我國(guó)抗震我國(guó)的荷載規(guī)范，并包括了類似于我國(guó)抗震規(guī)范中的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地震動(dòng)參數(shù)及地震規(guī)范中的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地震動(dòng)參數(shù)及

6、地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。作用的取值標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。aisc的規(guī)范委員會(huì)在的規(guī)范委員會(huì)在1986年繼年繼asd設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)規(guī)范修訂版后，推出了修訂版后，推出了lrfd設(shè)計(jì)規(guī)范，作為與設(shè)計(jì)規(guī)范，作為與asd并行的設(shè)計(jì)規(guī)范，供設(shè)計(jì)人員選用。并行的設(shè)計(jì)規(guī)范，供設(shè)計(jì)人員選用。lrfd規(guī)范在規(guī)范在1991年和年和1993年歷經(jīng)兩次修訂，年歷經(jīng)兩次修訂，其最新版本為其最新版本為1999年年12月月27日發(fā)布的第三版日發(fā)布的第三版aisc(2000b）。）。由于美國(guó)國(guó)內(nèi)部分工程師對(duì)由于美國(guó)國(guó)內(nèi)部分工程師對(duì)lrfd還不夠熟還不夠熟悉，而另一些資深工程師對(duì)悉，而另一些資深工程師對(duì)lrfd尚有不同看尚有不同看法，使法

7、，使asd設(shè)計(jì)法在美國(guó)仍較為流行，因而設(shè)計(jì)法在美國(guó)仍較為流行，因而lrfd在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可能還難以完全取代在較長(zhǎng)時(shí)間內(nèi)可能還難以完全取代asd。vaisc充分考慮了工程界的現(xiàn)狀和實(shí)際需求，于充分考慮了工程界的現(xiàn)狀和實(shí)際需求，于2005年年4月，月，由美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)正式發(fā)布和出版了目前最新版的由美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)正式發(fā)布和出版了目前最新版的ansi/aisc 360-05specification for structural steel buildings，該規(guī)范融合了，該規(guī)范融合了asd和和lrfd兩種設(shè)計(jì)方法的兩種設(shè)計(jì)方法的理念，可以說是一本同時(shí)包括兩種設(shè)計(jì)方法的理念，可以說是一本同時(shí)包括兩種設(shè)

8、計(jì)方法的“統(tǒng)一統(tǒng)一”和和“單一單一”的設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)人員可選擇兩種方法之一的設(shè)計(jì)規(guī)范，設(shè)計(jì)人員可選擇兩種方法之一(asd或或lrfd）進(jìn)行設(shè)計(jì)。）進(jìn)行設(shè)計(jì)。 應(yīng)予說明的是，應(yīng)予說明的是，ansi/aisc 360-05僅涵蓋了鋼結(jié)構(gòu)的靜力僅涵蓋了鋼結(jié)構(gòu)的靜力設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范設(shè)計(jì)，鋼結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)還應(yīng)遵循鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范ansi/aisc 341-05 seismic provisions for structural steel buildings的規(guī)定。的規(guī)定。ansi/aisc 341-05的抗震設(shè)計(jì)原的抗震設(shè)計(jì)原則和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)主要依據(jù)則和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)主

9、要依據(jù)asce/sei 7-05確定，為鋼結(jié)構(gòu)或確定，為鋼結(jié)構(gòu)或鋼鋼-混凝土組合結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提出了最低的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)?；炷两M合結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)提出了最低的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)。 美國(guó)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體系大體上分美國(guó)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體系大體上分為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)（洲或地區(qū)為國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)、協(xié)會(huì)標(biāo)準(zhǔn)及地方標(biāo)準(zhǔn)（洲或地區(qū)的標(biāo)準(zhǔn)）。美國(guó)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系的的標(biāo)準(zhǔn)）。美國(guó)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)體系的發(fā)展歷程大體上經(jīng)歷了初創(chuàng)、發(fā)展、統(tǒng)一等幾發(fā)展歷程大體上經(jīng)歷了初創(chuàng)、發(fā)展、統(tǒng)一等幾個(gè)發(fā)展階段。個(gè)發(fā)展階段。 1.2 1.2 美國(guó)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體系介紹美國(guó)工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)的標(biāo)準(zhǔn)體系介紹1

10、925年加州發(fā)生的年加州發(fā)生的santa barbara地震促成了地震促成了美國(guó)第一個(gè)帶有建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容的規(guī)美國(guó)第一個(gè)帶有建筑結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容的規(guī)范范ubc“uniform building code”（統(tǒng)一統(tǒng)一建筑規(guī)范建筑規(guī)范）于）于1927年出版，年出版，ubc主要用于主要用于美國(guó)西部各州。美國(guó)西部各州。 這一階段的地方性工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范除這一階段的地方性工程結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范除了上述的了上述的ubc之外，又相繼出現(xiàn)了之外，又相繼出現(xiàn)了nbc“national building code”（國(guó)家建筑國(guó)家建筑規(guī)范規(guī)范）和）和sbc“standard building code”（標(biāo)準(zhǔn)

11、建筑規(guī)范標(biāo)準(zhǔn)建筑規(guī)范）nbc主要用于美國(guó)東北主要用于美國(guó)東北部各州；部各州；sbc主要用于美國(guó)中南部各州。主要用于美國(guó)中南部各州。 v20世紀(jì)末，美國(guó)人看到了將抗震規(guī)范統(tǒng)一起世紀(jì)末，美國(guó)人看到了將抗震規(guī)范統(tǒng)一起來的必要。來的必要。1995年，年，ubc、nbc與與sbc三本三本規(guī)范編制機(jī)構(gòu)成立了國(guó)際規(guī)范協(xié)會(huì)規(guī)范編制機(jī)構(gòu)成立了國(guó)際規(guī)范協(xié)會(huì)icc（international code council），開始推），開始推動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的統(tǒng)一。動(dòng)建筑結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的統(tǒng)一。1997年，年，seaoc推出了最新版的推出了最新版的ubc。 2000年，以年，以1997 nehrp provision為基礎(chǔ)

12、的為基礎(chǔ)的ibc 2000規(guī)范正規(guī)范正式發(fā)布實(shí)施，取代了式發(fā)布實(shí)施，取代了ubc、sbc和和nbc等規(guī)范，從而使美國(guó)的抗等規(guī)范，從而使美國(guó)的抗震設(shè)計(jì)規(guī)范達(dá)到了統(tǒng)一。震設(shè)計(jì)規(guī)范達(dá)到了統(tǒng)一。 ibc每每3年修訂一次，目前最新版本是年修訂一次，目前最新版本是ibc 2009?？梢园选？梢园裪bc視視為一個(gè)規(guī)范門戶，由它通向各個(gè)專門規(guī)范。在抗震設(shè)計(jì)方面，為一個(gè)規(guī)范門戶，由它通向各個(gè)專門規(guī)范。在抗震設(shè)計(jì)方面，ibc大多引用了屬于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面的大多引用了屬于國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)層面的asce/sei 7-05 minimum design loads for buildings and other structure

13、s（建筑建筑物和其他結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載物和其他結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載）中的建議性條文。）中的建議性條文。 asce/sei 7是一個(gè)針對(duì)各種結(jié)構(gòu)形式的荷載規(guī)范，除規(guī)定了是一個(gè)針對(duì)各種結(jié)構(gòu)形式的荷載規(guī)范，除規(guī)定了直接作用（如永久荷載和可變荷載）的取值規(guī)定外，還規(guī)定了直接作用（如永久荷載和可變荷載）的取值規(guī)定外，還規(guī)定了間接作用（如地震作用）的取值規(guī)定，包括抗震設(shè)防目標(biāo)、場(chǎng)間接作用（如地震作用）的取值規(guī)定，包括抗震設(shè)防目標(biāo)、場(chǎng)地特性、設(shè)計(jì)地震作用、地震響應(yīng)計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)體系與概念地特性、設(shè)計(jì)地震作用、地震響應(yīng)計(jì)算方法、結(jié)構(gòu)體系與概念設(shè)計(jì)等抗震設(shè)計(jì)方面的內(nèi)容，至于結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力驗(yàn)算和設(shè)計(jì)等抗震設(shè)計(jì)方面的

14、內(nèi)容，至于結(jié)構(gòu)構(gòu)件抗震承載力驗(yàn)算和抗震構(gòu)造規(guī)定等具體的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，抗震構(gòu)造規(guī)定等具體的抗震設(shè)計(jì)內(nèi)容，asce 7則援引到其他則援引到其他專門的規(guī)范，如混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)還要求符合專門的規(guī)范，如混凝土結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)還要求符合aci 318規(guī)范規(guī)范的規(guī)定；鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)還要求符合的規(guī)定；鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)還要求符合ansi/aisc 341-05“seismic provisions for structural steel buildings”（建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范）的規(guī)定。）的規(guī)定。 asce/sei 7-05是按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)可是按概率極限狀態(tài)設(shè)計(jì)原則和結(jié)構(gòu)可

15、靠度理論編制的，統(tǒng)一了美國(guó)各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基靠度理論編制的，統(tǒng)一了美國(guó)各種結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范的基本設(shè)計(jì)原則和荷載取值標(biāo)準(zhǔn)（包括地震作用的取值標(biāo)本設(shè)計(jì)原則和荷載取值標(biāo)準(zhǔn)（包括地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)）及荷載效應(yīng)的組合原則和計(jì)算公式、荷載分項(xiàng)系準(zhǔn)）及荷載效應(yīng)的組合原則和計(jì)算公式、荷載分項(xiàng)系數(shù)及組合系數(shù)的取值規(guī)定等，類似于我國(guó)的荷載規(guī)范，數(shù)及組合系數(shù)的取值規(guī)定等，類似于我國(guó)的荷載規(guī)范，并包括了類似于我國(guó)抗震規(guī)范中的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地并包括了類似于我國(guó)抗震規(guī)范中的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)、地震動(dòng)參數(shù)及地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。震動(dòng)參數(shù)及地震作用的取值標(biāo)準(zhǔn)等內(nèi)容。 本次講座基于從中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)定的本次講座基于從中美鋼結(jié)構(gòu)

16、抗震設(shè)計(jì)規(guī)定的差異性的比較展開，其間列出美國(guó)差異性的比較展開，其間列出美國(guó)asce/sei 7-05等規(guī)范中的一些重要抗震設(shè)計(jì)參數(shù)、公式等規(guī)范中的一些重要抗震設(shè)計(jì)參數(shù)、公式及適用范圍的規(guī)定，供設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用這些規(guī)及適用范圍的規(guī)定，供設(shè)計(jì)人員在應(yīng)用這些規(guī)范時(shí)參考。范時(shí)參考。比較中所參考的主要規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)包括：比較中所參考的主要規(guī)范和標(biāo)準(zhǔn)包括：1、asce/sei 7-05 “minimum design loads for buildings and other structures”；2、ansi/aisc 341-05 “seismic provisions for structural st

17、eel buildings”；3、ansi/aisc 360-05 “specification for structural steel buildings”；4、gb 50011-2001建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范（2008年版）；年版）；5、gb 50017-2003 鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范。2 中美鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)方法的比較2.1 2.1 抗震設(shè)防目標(biāo)的比較抗震設(shè)防目標(biāo)的比較2.1.1 gb 50011-2001的抗震設(shè)防目標(biāo)的抗震設(shè)防目標(biāo)三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)和二階段設(shè)計(jì)步驟：三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)和二階段設(shè)計(jì)步驟：三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)：三水準(zhǔn)設(shè)防目標(biāo)：（1） 當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇

18、地震影響時(shí)，一當(dāng)遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震影響時(shí)，一般不受損壞或不需修理即可繼續(xù)使用般不受損壞或不需修理即可繼續(xù)使用“小震不壞小震不壞”；（2）當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)）當(dāng)遭受相當(dāng)于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的地震影響時(shí)，可能，可能損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用損壞，經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用“中震可修中震可修”；（3）當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，）當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震影響時(shí)，不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞不致倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞“大震不倒大震不倒”。 三水準(zhǔn)的地震作用水平，按三個(gè)不同超越概率（或重現(xiàn)期）三

19、水準(zhǔn)的地震作用水平，按三個(gè)不同超越概率（或重現(xiàn)期）來區(qū)分：來區(qū)分： （1）多遇地震（小震）：）多遇地震（小震）：50年的超越概率為年的超越概率為63.2%，重現(xiàn)期，重現(xiàn)期為為50年；年； （2）設(shè)防烈度地震（基本烈度地震，中震）：）設(shè)防烈度地震（基本烈度地震，中震）：50年的超越概年的超越概率為率為10%，重現(xiàn)期為，重現(xiàn)期為475年；年； （3）罕遇地震（大震）：）罕遇地震（大震）：50年的超越概率為年的超越概率為2%3%，重現(xiàn)，重現(xiàn)期為期為24751641年。年。 根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，小震烈度約比基本烈度低根據(jù)統(tǒng)計(jì)分析，小震烈度約比基本烈度低1.55度，大震烈度度，大震烈度約比基本烈度高約比基本烈

20、度高1度左右。度左右。 通過兩階段設(shè)計(jì)，即承載力驗(yàn)算階段和彈塑性變形驗(yàn)算階段通過兩階段設(shè)計(jì)，即承載力驗(yàn)算階段和彈塑性變形驗(yàn)算階段來實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)。來實(shí)現(xiàn)上述三個(gè)水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)。2.1.2 asce/sei 7-05的抗震設(shè)防目標(biāo)的抗震設(shè)防目標(biāo) （1）設(shè)防目標(biāo)：通過最小化地震風(fēng)險(xiǎn)，來為具有考慮保）設(shè)防目標(biāo)：通過最小化地震風(fēng)險(xiǎn)，來為具有考慮保護(hù)公眾健康、安全、財(cái)產(chǎn)功能與使用要求的建筑物提供最低護(hù)公眾健康、安全、財(cái)產(chǎn)功能與使用要求的建筑物提供最低設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)設(shè)計(jì)地震等級(jí)，改善儲(chǔ)存大量危險(xiǎn)材料的重設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)。針對(duì)設(shè)計(jì)地震等級(jí)，改善儲(chǔ)存大量危險(xiǎn)材料的重要設(shè)施與結(jié)構(gòu)的性能，使其在震中和震后保持

21、其功能。要設(shè)施與結(jié)構(gòu)的性能，使其在震中和震后保持其功能。 （2）實(shí)現(xiàn)方法：美國(guó)規(guī)范通過對(duì)結(jié)構(gòu)考慮兩種強(qiáng)度等級(jí)）實(shí)現(xiàn)方法：美國(guó)規(guī)范通過對(duì)結(jié)構(gòu)考慮兩種強(qiáng)度等級(jí)的地震作用，的地震作用，“設(shè)計(jì)地震設(shè)計(jì)地震”和和“最大考慮地震最大考慮地震”，來實(shí)現(xiàn)結(jié)，來實(shí)現(xiàn)結(jié)構(gòu)的抗震目標(biāo)。構(gòu)的抗震目標(biāo)。 1）“最大考慮地震最大考慮地震”對(duì)應(yīng)于地震作用區(qū)劃圖上對(duì)應(yīng)于地震作用區(qū)劃圖上50年超年超越概率為越概率為2的罕遇地震。從超越概率的角度來看，基本上的罕遇地震。從超越概率的角度來看，基本上對(duì)應(yīng)于我國(guó)規(guī)范的對(duì)應(yīng)于我國(guó)規(guī)范的“大震大震”水準(zhǔn)；水準(zhǔn)； 2）“設(shè)計(jì)地震設(shè)計(jì)地震”加速度為加速度為“最大考慮地震最大考慮地震”的的2/

22、3。從。從超越概率的角度來看，超越概率的角度來看，“設(shè)計(jì)地震設(shè)計(jì)地震”強(qiáng)度水準(zhǔn)大致與我國(guó)規(guī)強(qiáng)度水準(zhǔn)大致與我國(guó)規(guī)范的范的“中震中震”水準(zhǔn)相當(dāng)。水準(zhǔn)相當(dāng)。 asce/sei 7-05的抗震設(shè)防目標(biāo)大致可以歸納為相當(dāng)于的抗震設(shè)防目標(biāo)大致可以歸納為相當(dāng)于二水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)，即對(duì)于二水準(zhǔn)的設(shè)防目標(biāo)，即對(duì)于50年超越概率為年超越概率為10%的設(shè)計(jì)地震，的設(shè)計(jì)地震，應(yīng)使建筑在震中與震后保持預(yù)期功能，并且結(jié)構(gòu)的損傷是可應(yīng)使建筑在震中與震后保持預(yù)期功能，并且結(jié)構(gòu)的損傷是可修的；對(duì)于修的；對(duì)于50年超越概率為年超越概率為2%的最大考慮地震，應(yīng)使結(jié)構(gòu)的最大考慮地震，應(yīng)使結(jié)構(gòu)倒塌的可能性較低。倒塌的可能性較低。2.2

23、2.2 抗震設(shè)防依據(jù)的比較抗震設(shè)防依據(jù)的比較2.2.1 gb 50011-2001抗震設(shè)防依據(jù)抗震設(shè)防依據(jù) gb 50011-2001抗震設(shè)防的主要依據(jù)為抗震設(shè)防的主要依據(jù)為gb 18306-2001中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖中的地震基本烈度（或與設(shè)計(jì)中的地震基本烈度（或與設(shè)計(jì)基本地震加速度值對(duì)應(yīng)的烈度值）?；镜卣鸺铀俣戎祵?duì)應(yīng)的烈度值）。 所謂所謂“設(shè)計(jì)基本地震加速度值設(shè)計(jì)基本地震加速度值”是指是指50年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期年設(shè)計(jì)基準(zhǔn)期超越概率超越概率10%的地震加速度設(shè)計(jì)取值；已編制抗震設(shè)防區(qū)的地震加速度設(shè)計(jì)取值；已編制抗震設(shè)防區(qū)劃的城市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)劃的城

24、市，可按批準(zhǔn)的抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)進(jìn)行抗震設(shè)防。行抗震設(shè)防。 gb 50011-2001將抗震設(shè)防烈度值、設(shè)計(jì)基本地震加將抗震設(shè)防烈度值、設(shè)計(jì)基本地震加速度值與中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的地震動(dòng)峰值加速度值，速度值與中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖的地震動(dòng)峰值加速度值，利用表利用表2-1的對(duì)應(yīng)關(guān)系予以聯(lián)系和協(xié)調(diào)。的對(duì)應(yīng)關(guān)系予以聯(lián)系和協(xié)調(diào)。 表表2-1中的設(shè)計(jì)基本地震加速度的取值與中的設(shè)計(jì)基本地震加速度的取值與中國(guó)地震動(dòng)參中國(guó)地震動(dòng)參數(shù)區(qū)劃圖數(shù)區(qū)劃圖所規(guī)定的所規(guī)定的“地震動(dòng)峰值加速度地震動(dòng)峰值加速度”相當(dāng)，只是在相當(dāng)，只是在0.10g與與0.20g之間及之間及0.20g與與0.40g之間分別增加了之間分別

25、增加了0.15g、0.30g的區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)分別與的區(qū)域，這兩個(gè)區(qū)分別與7度及度及8度地區(qū)相當(dāng)。度地區(qū)相當(dāng)。 工程界大多接受地面運(yùn)動(dòng)最大加速度的大小對(duì)結(jié)構(gòu)反工程界大多接受地面運(yùn)動(dòng)最大加速度的大小對(duì)結(jié)構(gòu)反應(yīng)起主要影響的觀點(diǎn)，抗震規(guī)范中通常把烈度指標(biāo)用地震應(yīng)起主要影響的觀點(diǎn)，抗震規(guī)范中通常把烈度指標(biāo)用地震系數(shù)系數(shù)k=a/g（a為地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度，為地面運(yùn)動(dòng)峰值加速度，g為重力加速度）表為重力加速度）表達(dá)。因此，表達(dá)。因此，表2-1中設(shè)計(jì)基本地震加速度中中設(shè)計(jì)基本地震加速度中g(shù)前的系數(shù)亦稱前的系數(shù)亦稱為對(duì)應(yīng)于抗震設(shè)防烈度的地震系數(shù)。為對(duì)應(yīng)于抗震設(shè)防烈度的地震系數(shù)。2.2.2 asce/sei 7-

26、05抗震設(shè)防依據(jù)抗震設(shè)防依據(jù) asce/sei 7-05直接利用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（直接利用美國(guó)地質(zhì)調(diào)查局（untied stated geological survey, usgs）給出地震地面運(yùn)動(dòng)最大加）給出地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖（也稱為地震區(qū)劃圖）作為抗震設(shè)防依據(jù)。速度等值線圖（也稱為地震區(qū)劃圖）作為抗震設(shè)防依據(jù)。美國(guó)地震區(qū)劃圖給出了短周期（美國(guó)地震區(qū)劃圖給出了短周期（t=0.2s）和）和1s周期阻尼比為周期阻尼比為0.05的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖（參見圖的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖（參見圖2-1）。）。圖圖2-1 asce/sei 7-05地震區(qū)劃圖示例（部分）地震區(qū)劃

27、圖示例（部分） 設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)建筑物所在地，在地震區(qū)劃圖上查的設(shè)計(jì)時(shí)，可根據(jù)建筑物所在地，在地震區(qū)劃圖上查的相應(yīng)的地震反應(yīng)譜加速度值。相應(yīng)的地震反應(yīng)譜加速度值。 gb 50011-2001抗震設(shè)防烈度（設(shè)計(jì)基本地震加速度值）抗震設(shè)防烈度（設(shè)計(jì)基本地震加速度值）與與asce/sei 7-05短周期反應(yīng)譜加速度短周期反應(yīng)譜加速度ss及及1s周期反應(yīng)譜加周期反應(yīng)譜加速度速度s1等地震動(dòng)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表等地震動(dòng)參數(shù)之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系見表2-2表表2-3，供參，供參考?？?。 注：由于注：由于gb 50011-2001gb 50011-2001的的iiii類場(chǎng)地同時(shí)與類場(chǎng)地同時(shí)與asce/sei 7-0

28、5 asce/sei 7-05 的的c c類或類或d d類場(chǎng)地相對(duì)應(yīng)，故表類場(chǎng)地相對(duì)應(yīng)，故表2-22-2中中iiiic c表示表示gb 50011-2001gb 50011-2001的的iiii類場(chǎng)地類場(chǎng)地中相當(dāng)于中相當(dāng)于asce/sei 7-05 casce/sei 7-05 c類場(chǎng)地的部分，表類場(chǎng)地的部分，表2-32-3中中iiiid d表示表示gb gb 50011-200150011-2001的的iiii類場(chǎng)地中相當(dāng)于類場(chǎng)地中相當(dāng)于asce/sei 7-05 dasce/sei 7-05 d類場(chǎng)地的部分。類場(chǎng)地的部分。2.3 抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的比較抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的比較2.3.1 gb 500

29、11-2001的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) gb 50011-2001規(guī)定，所有建筑的抗震設(shè)防類別和抗震規(guī)定，所有建筑的抗震設(shè)防類別和抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)符合現(xiàn)行國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)gb 50223-2008建筑工程抗建筑工程抗震設(shè)防類別標(biāo)準(zhǔn)震設(shè)防類別標(biāo)準(zhǔn)的要求。的要求。 gb 50223-2008規(guī)定，建筑工程應(yīng)分為以下四個(gè)抗震設(shè)規(guī)定，建筑工程應(yīng)分為以下四個(gè)抗震設(shè)防類別：防類別： （1）特殊設(shè)防類（甲類）：指使用上有特殊設(shè)施，涉及）特殊設(shè)防類（甲類）：指使用上有特殊設(shè)施，涉及國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)國(guó)家公共安全的重大建筑工程和地震時(shí)可能發(fā)生嚴(yán)重次生災(zāi)害等特

30、別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑。害等特別重大災(zāi)害后果，需要進(jìn)行特殊設(shè)防的建筑。 （2）重點(diǎn)設(shè)防類（乙類）：指地震時(shí)使用功能不能中斷）重點(diǎn)設(shè)防類（乙類）：指地震時(shí)使用功能不能中斷或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑，以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量或需盡快恢復(fù)的生命線相關(guān)建筑，以及地震時(shí)可能導(dǎo)致大量人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑。人員傷亡等重大災(zāi)害后果，需要提高設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的建筑。 （3）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）：指大量的除）標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類（丙類）：指大量的除1、2、4款以外款以外按標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)防的建筑。按標(biāo)準(zhǔn)要求設(shè)防的建筑。 （4）適度設(shè)防類（丁類）：指使用上人員稀少且震損不）適度設(shè)防類（丁類）：指使用

31、上人員稀少且震損不致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑。致產(chǎn)生次生災(zāi)害，允許在一定條件下適度降低要求的建筑。 gb 50223-2008規(guī)定，各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)規(guī)定，各抗震設(shè)防類別建筑的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，見表防標(biāo)準(zhǔn)，見表2-4。2.3.2 asce/sei 7-05的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn) （1）建筑用途分類（）建筑用途分類（occupancy category）：）：i類、類、ii類、類、iii類、類、iv類共類共4種，參見表種，參見表2-5。 （2）按建筑用途分類和設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（）按建筑用途分類和設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)（sds或或sd1），），確定建筑物的抗震設(shè)防類別，分為

32、確定建筑物的抗震設(shè)防類別，分為a、b、c、d、e、f，共，共6類，分類標(biāo)準(zhǔn)參見表類，分類標(biāo)準(zhǔn)參見表2-6和表和表2-7。 asce/sei 7-05根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的建筑用途分類根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的建筑用途分類（occupancy category），規(guī)定了相應(yīng)的抗震重要性系數(shù)），規(guī)定了相應(yīng)的抗震重要性系數(shù)i的取值，其作用是提高重要的和具有危險(xiǎn)性的建筑或結(jié)構(gòu)的的取值，其作用是提高重要的和具有危險(xiǎn)性的建筑或結(jié)構(gòu)的安全性?？拐鹬匾韵禂?shù)取值見表安全性。抗震重要性系數(shù)取值見表2-8，在地震作用的計(jì)算，在地震作用的計(jì)算中要用到該參數(shù)。中要用到該參數(shù)。 asce/sei 7-05根據(jù)不同的抗震設(shè)防類別，給出了不根

33、據(jù)不同的抗震設(shè)防類別，給出了不同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并作為結(jié)構(gòu)體系可以采取的地震作用同的抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)，并作為結(jié)構(gòu)體系可以采取的地震作用計(jì)算方法與抗震構(gòu)造措施要求的依據(jù)，相關(guān)要求可以歸納計(jì)算方法與抗震構(gòu)造措施要求的依據(jù)，相關(guān)要求可以歸納為三個(gè)層次：為三個(gè)層次： a類：滿足最基本的抗震措施要求；類：滿足最基本的抗震措施要求； b類和類和c類：滿足一般性的抗震措施要求，一般只需按類：滿足一般性的抗震措施要求，一般只需按照靜力方法計(jì)算地震作用（基底剪力法），結(jié)構(gòu)延性要求照靜力方法計(jì)算地震作用（基底剪力法），結(jié)構(gòu)延性要求較低；較低； d、e、f類：滿足嚴(yán)格的抗震措施要求，要求按照動(dòng)類：滿足嚴(yán)格的抗震措施要求

34、，要求按照動(dòng)力分析方法進(jìn)行地震作用計(jì)算（如振型分解反應(yīng)譜法等），力分析方法進(jìn)行地震作用計(jì)算（如振型分解反應(yīng)譜法等），結(jié)構(gòu)延性要求較高。結(jié)構(gòu)延性要求較高。2.4 地震作用的計(jì)算原則和方法的比較地震作用的計(jì)算原則和方法的比較2.4.1 gb 50011-2001地震作用的計(jì)算原則和方法地震作用的計(jì)算原則和方法 中國(guó)規(guī)范按中震烈度中國(guó)規(guī)范按中震烈度(50年超越概率年超越概率10)對(duì)全國(guó)進(jìn)行地震對(duì)全國(guó)進(jìn)行地震危害程度劃分，然后折減大約危害程度劃分，然后折減大約155度至小震度至小震(50年超越概率年超越概率632)水平計(jì)算地震作用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力驗(yàn)算水平計(jì)算地震作用，進(jìn)行結(jié)構(gòu)構(gòu)件的抗震承載力

35、驗(yàn)算和彈性變形驗(yàn)算，必要時(shí)還要計(jì)算罕遇地震（大震）的地震作和彈性變形驗(yàn)算，必要時(shí)還要計(jì)算罕遇地震（大震）的地震作用，進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算。用，進(jìn)行彈塑性變形驗(yàn)算。 gb 50011-2001規(guī)定，各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算，應(yīng)規(guī)定，各類建筑結(jié)構(gòu)的抗震計(jì)算，應(yīng)采用下列方法：采用下列方法： （1）高度不超過）高度不超過40m以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿以剪切變形為主且質(zhì)量和剛度沿高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，高度分布比較均勻的結(jié)構(gòu)，以及近似于單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)，可采用底部剪力法等簡(jiǎn)化方法?？刹捎玫撞考袅Ψǖ群?jiǎn)化方法。 （2）除（）除（1）款外的建筑結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)）款外的建筑

36、結(jié)構(gòu)，宜采用振型分解反應(yīng)譜法。譜法。 （3）特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表）特別不規(guī)則的建筑、甲類建筑和表2-9所列高度范圍所列高度范圍的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，的高層建筑，應(yīng)采用時(shí)程分析法進(jìn)行多遇地震下的補(bǔ)充計(jì)算，可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)可取多條時(shí)程曲線計(jì)算結(jié)果的平均值與振型分解反應(yīng)譜法計(jì)算結(jié)果的較大值。算結(jié)果的較大值。 （4）計(jì)算罕遇地震下結(jié)構(gòu)的變形，可采用簡(jiǎn)化的彈塑性）計(jì)算罕遇地震下結(jié)構(gòu)的變形，可采用簡(jiǎn)化的彈塑性分析方法或彈塑性時(shí)程分析法。分析方法或彈塑性時(shí)程分析法。2.4.2 asce/sei 7-05地震作用的計(jì)算原則和方法地震

37、作用的計(jì)算原則和方法 （1）美國(guó)規(guī)范）美國(guó)規(guī)范“最大考慮地震最大考慮地震”ss的的50年超越概率年超越概率為為2，地震重現(xiàn)期為，地震重現(xiàn)期為2475年，這與中國(guó)規(guī)范的大震重現(xiàn)年，這與中國(guó)規(guī)范的大震重現(xiàn)期相當(dāng)。期相當(dāng)。 （2）設(shè)計(jì)時(shí)，需將）設(shè)計(jì)時(shí)，需將“最大考慮地震最大考慮地震”地面運(yùn)動(dòng)加速地面運(yùn)動(dòng)加速度乘以度乘以2/3，折減至，折減至“設(shè)計(jì)地震設(shè)計(jì)地震”水平進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算。水平進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算。其地震水平對(duì)應(yīng)的其地震水平對(duì)應(yīng)的50年超越概率為年超越概率為510，其中美國(guó)，其中美國(guó)西部強(qiáng)震地區(qū)接近西部強(qiáng)震地區(qū)接近5，中東部弱震地區(qū)約為，中東部弱震地區(qū)約為10，這與，這與中國(guó)規(guī)范的中震水平大致相

38、當(dāng)。中國(guó)規(guī)范的中震水平大致相當(dāng)。 （3）最后根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的延性，引入結(jié)構(gòu)反應(yīng)調(diào)整系）最后根據(jù)不同結(jié)構(gòu)的延性，引入結(jié)構(gòu)反應(yīng)調(diào)整系數(shù)數(shù)r，再次對(duì)地震作用進(jìn)行折減，并以此地震作用效應(yīng)進(jìn)行，再次對(duì)地震作用進(jìn)行折減，并以此地震作用效應(yīng)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)計(jì)算。抗震設(shè)計(jì)計(jì)算。 （4）對(duì)于豎向地震作用，一般情況下可按）對(duì)于豎向地震作用，一般情況下可按0.2sdsd（d為恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)）計(jì)算；當(dāng)為恒荷載標(biāo)準(zhǔn)值的效應(yīng)）計(jì)算；當(dāng)sds小于或等于小于或等于0.125g時(shí)，時(shí)，或采用式（或采用式（2-1）進(jìn)行荷載效應(yīng)組合時(shí)，可以不考慮豎向地）進(jìn)行荷載效應(yīng)組合時(shí)，可以不考慮豎向地震作用。震作用。u=0.9d + 1.0e

39、+ 1.6h （2-1）2.4.3 中美規(guī)范地震作用計(jì)算方法適用范圍的比較中美規(guī)范地震作用計(jì)算方法適用范圍的比較中美規(guī)范地震作用計(jì)算方法適用范圍的對(duì)比見表中美規(guī)范地震作用計(jì)算方法適用范圍的對(duì)比見表2-10。2.5 場(chǎng)地分類的比較場(chǎng)地分類的比較 gb 50011-2001以及以及asce/sei 7-05均考慮了場(chǎng)地條件對(duì)均考慮了場(chǎng)地條件對(duì)地震作用的影響。分類時(shí)，地震作用的影響。分類時(shí)，gb 50011-2001考慮土層平均剪切考慮土層平均剪切波速與場(chǎng)地土覆蓋深度，將場(chǎng)地土分為波速與場(chǎng)地土覆蓋深度，將場(chǎng)地土分為i類類iv類；類；asce/sei 7-05考慮平均剪切波速、平均標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)以及平

40、均不排水考慮平均剪切波速、平均標(biāo)準(zhǔn)貫入錘擊數(shù)以及平均不排水剪切強(qiáng)度等參數(shù)，將場(chǎng)地土分為剪切強(qiáng)度等參數(shù)，將場(chǎng)地土分為a類類f類（共類（共6類）。表類）。表2-11給給出中美規(guī)范抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地分類規(guī)定對(duì)照表。出中美規(guī)范抗震設(shè)計(jì)場(chǎng)地分類規(guī)定對(duì)照表。 根據(jù)具體的分類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將根據(jù)具體的分類標(biāo)準(zhǔn)，現(xiàn)將gb 50011-2001以及以及asce/sei 7-05的場(chǎng)地分類規(guī)定總結(jié)于表的場(chǎng)地分類規(guī)定總結(jié)于表2-12進(jìn)行比較。進(jìn)行比較。由表由表2-12可以看出：可以看出： （1）gb 50011-2001場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為i類的場(chǎng)地與類的場(chǎng)地與asce/sei 7-05場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為a、b、c類的場(chǎng)地相

41、近；類的場(chǎng)地相近； （2）gb 50011-2001場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為ii類的場(chǎng)地與類的場(chǎng)地與asce/sei 7-05場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為c、d類的場(chǎng)地相近；類的場(chǎng)地相近； （3）gb 50011-2001場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為iii類的場(chǎng)地與類的場(chǎng)地與asce/sei 7-05場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為d類的場(chǎng)地相近；類的場(chǎng)地相近； （4）gb 50011-2001場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為iv類的場(chǎng)地與類的場(chǎng)地與asce/sei 7-05場(chǎng)地分類為場(chǎng)地分類為e類的場(chǎng)地相近。類的場(chǎng)地相近。2.6 抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的比較抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的比較2.6.1 gb 50011-2001的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的抗震設(shè)計(jì)反

42、應(yīng)譜 gb 50011-2001規(guī)范采用的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜以地震影響系規(guī)范采用的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜以地震影響系數(shù)曲線的形式給出，并規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)數(shù)曲線的形式給出，并規(guī)定建筑結(jié)構(gòu)的地震影響系數(shù)應(yīng)根據(jù)烈度、場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比烈度、場(chǎng)地類別、設(shè)計(jì)地震分組和結(jié)構(gòu)自振周期以及阻尼比確定。確定。 地震影響系數(shù)地震影響系數(shù)，是多次地震作用下不同周期，是多次地震作用下不同周期t，相同阻，相同阻尼比尼比的理想簡(jiǎn)化的單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)體系加速度與重力加速的理想簡(jiǎn)化的單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)體系加速度與重力加速度之比。它是兩項(xiàng)的乘積，即地震系數(shù)度之比。它是兩項(xiàng)的乘積，即地震系數(shù)k（地震

43、動(dòng)峰值加速度（地震動(dòng)峰值加速度與重力加速度之比）和結(jié)構(gòu)體系加速度的動(dòng)力系數(shù)與重力加速度之比）和結(jié)構(gòu)體系加速度的動(dòng)力系數(shù)（結(jié)構(gòu)反（結(jié)構(gòu)反應(yīng)加速度與地震動(dòng)最大加速度之比），即，應(yīng)加速度與地震動(dòng)最大加速度之比），即，（t）=sa（t）=k （t），），sa（t）為加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，）為加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜，k =a/g，為地震，為地震動(dòng)峰值加速度，動(dòng)峰值加速度，（t）為動(dòng)力系數(shù)。）為動(dòng)力系數(shù)。 水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按表水平地震影響系數(shù)最大值應(yīng)按表2-13采用；特征周期應(yīng)采用；特征周期應(yīng)根據(jù)場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組按表根據(jù)場(chǎng)地類別和設(shè)計(jì)地震分組按表2-14采用，計(jì)算采用，計(jì)算8、9度罕度罕遇地震時(shí)，特征

44、周期應(yīng)增加遇地震時(shí)，特征周期應(yīng)增加0.05s。對(duì)于周期大于。對(duì)于周期大于6.0s的建筑的建筑結(jié)構(gòu)所采用的地震影響系數(shù)應(yīng)專門研究；對(duì)于已編制抗震設(shè)結(jié)構(gòu)所采用的地震影響系數(shù)應(yīng)專門研究；對(duì)于已編制抗震設(shè)防區(qū)劃的城市，應(yīng)允許按批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)采用相應(yīng)的防區(qū)劃的城市，應(yīng)允許按批準(zhǔn)的設(shè)計(jì)地震動(dòng)參數(shù)采用相應(yīng)的地震影響系數(shù)。地震影響系數(shù)。 gb 50011-2001給出的水平地震影響系數(shù)給出的水平地震影響系數(shù)是取阻尼比為是取阻尼比為0.05，利用動(dòng)力系數(shù)，利用動(dòng)力系數(shù)和地震系數(shù)和地震系數(shù)k確定的。按二階段設(shè)計(jì)要確定的。按二階段設(shè)計(jì)要求，第一階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震承載力與彈性變形驗(yàn)算時(shí)采用多求，第一階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗

45、震承載力與彈性變形驗(yàn)算時(shí)采用多遇烈度地震，其遇烈度地震，其k值相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度（基本烈度）所對(duì)值相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度（基本烈度）所對(duì)應(yīng)應(yīng)k值的值的1/2.8。第二階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算時(shí)采用罕。第二階段進(jìn)行結(jié)構(gòu)彈塑性變形驗(yàn)算時(shí)采用罕遇烈度地震，其遇烈度地震，其k值相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度（基本烈度）所對(duì)值相當(dāng)于抗震設(shè)防烈度（基本烈度）所對(duì)應(yīng)應(yīng)k值的值的1.52.0倍（烈度越高，倍（烈度越高，k值越?。Ｓ纱丝赏频弥翟叫。?。由此可推得gb 50011-2001規(guī)范各設(shè)計(jì)階段的規(guī)范各設(shè)計(jì)階段的max值。值。gb 50011-2001抗震規(guī)范規(guī)定的地震影響系數(shù)曲線見圖抗震規(guī)范規(guī)定的地震影響系數(shù)曲線見圖

46、2-2。 除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取除有專門規(guī)定外，建筑結(jié)構(gòu)的阻尼比應(yīng)取0.05，地震影，地震影響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)應(yīng)按響系數(shù)曲線的阻尼調(diào)整系數(shù)應(yīng)按1.0采用，形狀系數(shù)應(yīng)符合下采用，形狀系數(shù)應(yīng)符合下列規(guī)定：列規(guī)定： （1）直線上升段，周期小于）直線上升段，周期小于0.1s的區(qū)段。的區(qū)段。 （2）水平段，自）水平段，自0.1s至特征周期區(qū)段，應(yīng)取最大值至特征周期區(qū)段，應(yīng)取最大值 （max）。）。 （3）曲線下降段，自特征周期至）曲線下降段，自特征周期至5倍特征周期區(qū)段，衰倍特征周期區(qū)段，衰減指數(shù)應(yīng)取減指數(shù)應(yīng)取0.9。 （4）直線下降段，自）直線下降段，自5倍特征周期至倍特征周期至6

47、s區(qū)段，下降斜率調(diào)區(qū)段，下降斜率調(diào)整系數(shù)應(yīng)取整系數(shù)應(yīng)取0.02。2.6.2 asce/sei 7-05的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜 asce/sei 7-05直接給出了設(shè)計(jì)地震加速度曲線的抗震直接給出了設(shè)計(jì)地震加速度曲線的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜見圖設(shè)計(jì)反應(yīng)譜見圖2-3。 美國(guó)規(guī)范抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的應(yīng)用：首先從美國(guó)規(guī)范抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的應(yīng)用：首先從asce/sei 7-05給出的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖中查出短周給出的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖中查出短周期和期和1s周期的加速度值（周期的加速度值（ss和和s1）；其次，考慮不同的場(chǎng)）；其次，考慮不同的場(chǎng)地分類，利用場(chǎng)地系數(shù)地分類，利用場(chǎng)地系數(shù)f

48、a、fv對(duì)該值進(jìn)行修正，對(duì)該值進(jìn)行修正，fa、fv的的關(guān)取值見表關(guān)取值見表2-15表表2-16；最后，對(duì)該值乘以；最后，對(duì)該值乘以“2/3”的系數(shù)，的系數(shù)，將將“最大考慮地震最大考慮地震”下的地震反應(yīng)譜加速度轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)地下的地震反應(yīng)譜加速度轉(zhuǎn)換到設(shè)計(jì)地震水準(zhǔn)下的地震反應(yīng)譜加速度。震水準(zhǔn)下的地震反應(yīng)譜加速度。具體的修正要求如下：具體的修正要求如下： （1）從地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖中，查得最）從地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖中，查得最大考慮地震下的短周期和大考慮地震下的短周期和1s周期加速度值周期加速度值ss和和s1。 （2）利用場(chǎng)地系數(shù)）利用場(chǎng)地系數(shù)fa、fv進(jìn)行修正，得到最大考慮地震進(jìn)

49、行修正，得到最大考慮地震下短周期和下短周期和1s周期的反應(yīng)譜加速度參數(shù)周期的反應(yīng)譜加速度參數(shù)sms、sm1：sms=fass （2-2）sm1=fvs1 （2-3） 進(jìn)行上述變換的原因是進(jìn)行上述變換的原因是asce/sei 7-05中給出的地震地中給出的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度只適用于面運(yùn)動(dòng)最大加速度只適用于b類場(chǎng)地，對(duì)于其他場(chǎng)地情況需類場(chǎng)地，對(duì)于其他場(chǎng)地情況需要引入場(chǎng)地系數(shù)要引入場(chǎng)地系數(shù)fa或或fv進(jìn)行調(diào)整。進(jìn)行調(diào)整。 （3）乘以）乘以“2/3”的調(diào)整系數(shù)，得到設(shè)計(jì)地震水準(zhǔn)下的反的調(diào)整系數(shù)，得到設(shè)計(jì)地震水準(zhǔn)下的反應(yīng)譜加速度應(yīng)譜加速度sds、sd1：sds=（2/3）sms=（2/3）fass

50、（2-4）sd1=（2/3）sm1=（2/3）fvs1 （2-5） 進(jìn)行上述變換的原因是進(jìn)行上述變換的原因是asce/sei 7-05中的地震地面運(yùn)中的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖是根據(jù)動(dòng)最大加速度等值線圖是根據(jù)50年超越概率為年超越概率為2%的地震給的地震給出的地面運(yùn)動(dòng)加速度最大值，但出的地面運(yùn)動(dòng)加速度最大值，但asce/sei 7-05規(guī)定的設(shè)計(jì)規(guī)定的設(shè)計(jì)地震為地震為50年超越概率為年超越概率為10%的地震，因此，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需的地震，因此，抗震設(shè)計(jì)時(shí)，需要對(duì)要對(duì)asce/sei 7-05給出的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線給出的地震地面運(yùn)動(dòng)最大加速度等值線圖的加速度值進(jìn)行折減，即要乘以（

51、圖的加速度值進(jìn)行折減，即要乘以（2/3）的系數(shù)，從而得）的系數(shù)，從而得到到asce/sei 7-05規(guī)定的設(shè)計(jì)地震條件下的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速規(guī)定的設(shè)計(jì)地震條件下的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度。度。 在形式上，在形式上，asce/sei 7-05的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜與的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜與gb 50011-2001的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線類似，同樣分為四個(gè)階段：的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線類似，同樣分為四個(gè)階段： （1）上升段，當(dāng)周期）上升段，當(dāng)周期t小于小于t0時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度sa應(yīng)應(yīng)按式（按式（2-6）計(jì)算：）計(jì)算：sa=sds（0.4+0.6t/t0） （2-6） （2）水平段，）水平段，當(dāng)周期當(dāng)周期

52、t大于等于大于等于t0，小于等于，小于等于ts時(shí)，設(shè)計(jì)時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度反應(yīng)譜加速度sa應(yīng)取為應(yīng)取為sds； （3）下降段之一，當(dāng)周期）下降段之一，當(dāng)周期t大于等于大于等于ts，小于等于，小于等于tl時(shí)，時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度sa應(yīng)按式（應(yīng)按式（2-14）計(jì)算：）計(jì)算：sa=sd1/t （2-7） （4）下降段之二，當(dāng)周期）下降段之二，當(dāng)周期t大于大于tl時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度時(shí)，設(shè)計(jì)反應(yīng)譜加速度sa應(yīng)按式應(yīng)按式2-15計(jì)算：計(jì)算：sa=sd1tl/t2 （2-8） 結(jié)構(gòu)基本周期結(jié)構(gòu)基本周期t，應(yīng)通過考慮結(jié)構(gòu)特性和變形特點(diǎn)后采，應(yīng)通過考慮結(jié)構(gòu)特性和變形特點(diǎn)后采用恰當(dāng)?shù)姆治龇椒ǖ玫?/p>

53、。用恰當(dāng)?shù)姆治龇椒ǖ玫?。asce/sei 7-05規(guī)定結(jié)構(gòu)的基本周規(guī)定結(jié)構(gòu)的基本周期期t不應(yīng)超過表不應(yīng)超過表2-17給出的計(jì)算周期（給出的計(jì)算周期（cu）的上限，同時(shí)結(jié)）的上限，同時(shí)結(jié)構(gòu)的近似基本周期構(gòu)的近似基本周期ta可按式（可按式（2-9）計(jì)算。）計(jì)算。asce/sei 7-05同同時(shí)規(guī)定在大多數(shù)條件下可以采用近似的基本周期時(shí)規(guī)定在大多數(shù)條件下可以采用近似的基本周期ta代替結(jié)構(gòu)代替結(jié)構(gòu)的基本周期的基本周期t： （2-9）其中，其中，hn結(jié)構(gòu)從底部到最高處的高度，單位結(jié)構(gòu)從底部到最高處的高度，單位ft；系數(shù)；系數(shù)ct和和x參見表參見表2-18。xatntc h2.6.3 中美規(guī)范抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)

54、譜的比較中美規(guī)范抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的比較 抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜是計(jì)算地震作用的重要依據(jù)，抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜是計(jì)算地震作用的重要依據(jù)，gb 50011-2001采用的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜以地震影響系數(shù)曲線的形式給出，采用的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜以地震影響系數(shù)曲線的形式給出，asce/sei 7-05采用的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜以設(shè)計(jì)地震地面運(yùn)動(dòng)加速度采用的設(shè)計(jì)反應(yīng)譜以設(shè)計(jì)地震地面運(yùn)動(dòng)加速度曲線的形式給出。曲線的形式給出。 需要說明的是，雖然需要說明的是，雖然gb 50011-2001以及以及asce/sei 7-05抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的形式比較相似，但由于抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜的形式比較相似，但由于gb 50011-2001的抗的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜采用的是經(jīng)

55、過調(diào)整后的相當(dāng)于震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜采用的是經(jīng)過調(diào)整后的相當(dāng)于“小震小震”條件下條件下的地震影響系數(shù)曲線，而的地震影響系數(shù)曲線，而asce/sei 7-05的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜采的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜采用的是相當(dāng)于我國(guó)用的是相當(dāng)于我國(guó)“中震中震”條件下的設(shè)計(jì)地震加速度反應(yīng)譜條件下的設(shè)計(jì)地震加速度反應(yīng)譜曲線，在進(jìn)行反應(yīng)譜加速度值比較時(shí)，應(yīng)注意統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn)。曲線，在進(jìn)行反應(yīng)譜加速度值比較時(shí)，應(yīng)注意統(tǒng)一比較標(biāo)準(zhǔn)。（1）反應(yīng)譜曲線基本規(guī)定的比較）反應(yīng)譜曲線基本規(guī)定的比較 為便于對(duì)反應(yīng)譜曲線的基本規(guī)定進(jìn)行比較，現(xiàn)將為便于對(duì)反應(yīng)譜曲線的基本規(guī)定進(jìn)行比較，現(xiàn)將gb 50011-2001與與asce/sei 7-05規(guī)范抗震設(shè)

56、計(jì)反應(yīng)譜所考慮的規(guī)范抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜所考慮的各種因素總結(jié)于表各種因素總結(jié)于表2-19。 由表由表2-19可以看出，可以看出，gb 50011-2001以及以及asce/sei 7-05抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線具有相同的特征，都是由直線上升抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線具有相同的特征，都是由直線上升段、水平段和下降段組成，但差異也很明顯。具體表現(xiàn)在：段、水平段和下降段組成，但差異也很明顯。具體表現(xiàn)在： 反應(yīng)譜最長(zhǎng)周期。反應(yīng)譜最長(zhǎng)周期。gb 50011-2001抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜規(guī)定的最長(zhǎng)周期為抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜規(guī)定的最長(zhǎng)周期為6s，對(duì)于，對(duì)于超高層建筑、大跨橋梁、海洋平臺(tái)以及大型儲(chǔ)油罐等自振超高層建筑、大跨橋梁、海洋平臺(tái)以

57、及大型儲(chǔ)油罐等自振周期有可能超過周期有可能超過6s的結(jié)構(gòu)，的結(jié)構(gòu)，gb 50011-2001規(guī)定其地震影響規(guī)定其地震影響系數(shù)應(yīng)專門研究。系數(shù)應(yīng)專門研究。 asce/sei 7-05給出了長(zhǎng)周期限值給出了長(zhǎng)周期限值tl。 特征周期。特征周期。 gb 50011-2001的水平段起始周期取為定值的水平段起始周期取為定值0.1s，終止，終止周期周期tg根據(jù)設(shè)計(jì)地震分組與場(chǎng)地類別確定。根據(jù)設(shè)計(jì)地震分組與場(chǎng)地類別確定。 asce/sei 7-05的水平段起始周期的水平段起始周期t0和終止周期和終止周期ts都隨都隨著場(chǎng)地影響系數(shù)著場(chǎng)地影響系數(shù)fa、fv以及地震動(dòng)參數(shù)的取值以及地震動(dòng)參數(shù)的取值ss、s1的變

58、的變化而變化。化而變化。 設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線下降段。設(shè)計(jì)反應(yīng)譜曲線下降段。 反應(yīng)譜曲線下降段與反應(yīng)譜加速度、阻尼比及場(chǎng)地類反應(yīng)譜曲線下降段與反應(yīng)譜加速度、阻尼比及場(chǎng)地類別有關(guān)。別有關(guān)。gb 50011-2001采用衰減指數(shù)采用衰減指數(shù)考慮這種關(guān)系，但考慮這種關(guān)系，但衰減指數(shù)衰減指數(shù)卻只與阻尼比有關(guān)；卻只與阻尼比有關(guān)；asce/sei 7-05的衰減指數(shù)的衰減指數(shù)為常數(shù)為常數(shù)1.0，但其提供了與場(chǎng)地類型有關(guān)的，但其提供了與場(chǎng)地類型有關(guān)的1s周期反應(yīng)譜周期反應(yīng)譜加速度設(shè)計(jì)值，以考慮反應(yīng)譜下降段的衰減過程。加速度設(shè)計(jì)值，以考慮反應(yīng)譜下降段的衰減過程。（2）場(chǎng)地分類對(duì)反應(yīng)譜影響的比較）場(chǎng)地分類對(duì)反應(yīng)譜影響

59、的比較 地震時(shí)場(chǎng)地的最大地面運(yùn)動(dòng)加速度與場(chǎng)地類別有關(guān)，通地震時(shí)場(chǎng)地的最大地面運(yùn)動(dòng)加速度與場(chǎng)地類別有關(guān)，通過地類別對(duì)抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜影響的比較示意圖（圖過地類別對(duì)抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜影響的比較示意圖（圖2-4）可）可以看出：以看出： gb 50011-2001規(guī)范只考慮了場(chǎng)地類別對(duì)特征周期的規(guī)范只考慮了場(chǎng)地類別對(duì)特征周期的影響，而未考慮場(chǎng)地類型對(duì)反應(yīng)譜加速度最大值的影響，因影響，而未考慮場(chǎng)地類型對(duì)反應(yīng)譜加速度最大值的影響，因此在相同抗震設(shè)防烈度條件下，此在相同抗震設(shè)防烈度條件下，gb 50011-2001的抗震設(shè)計(jì)的抗震設(shè)計(jì)反應(yīng)譜只是隨場(chǎng)地類型從反應(yīng)譜只是隨場(chǎng)地類型從i類到類到iv類的變化，反應(yīng)譜曲線的

60、類的變化，反應(yīng)譜曲線的平臺(tái)寬度逐漸增大。平臺(tái)寬度逐漸增大。 asce/sei 7-05采用如下的方法考慮不同的場(chǎng)地類型采用如下的方法考慮不同的場(chǎng)地類型對(duì)反應(yīng)譜加速度最大值的影響：以對(duì)反應(yīng)譜加速度最大值的影響：以b類場(chǎng)地的反應(yīng)譜加速度為類場(chǎng)地的反應(yīng)譜加速度為基準(zhǔn)，用該加速度值乘以一個(gè)場(chǎng)地系數(shù)（根據(jù)不同的場(chǎng)地分基準(zhǔn)，用該加速度值乘以一個(gè)場(chǎng)地系數(shù)（根據(jù)不同的場(chǎng)地分類以及地面運(yùn)動(dòng)加速度最大值類以及地面運(yùn)動(dòng)加速度最大值ss確定），以考慮不同場(chǎng)地類確定），以考慮不同場(chǎng)地類型的影響，針對(duì)不同類型的場(chǎng)地，不僅反應(yīng)譜曲線的平臺(tái)寬型的影響，針對(duì)不同類型的場(chǎng)地，不僅反應(yīng)譜曲線的平臺(tái)寬度不同，而且反應(yīng)譜加速度最大值也