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1、中、美、欧三国抗震规范对 比王亚勇 中国建筑科学研究院工程抗震研究 所中国建筑抗震设计规范（ GB50011-2001） 美国国际建筑规范 （IBC2003） 建筑结构欧洲统一规范（ Eurocodes prEN1998） 谁的地震作用取值大？ 谁的安全度高？ 谁花钱多？ 谁合理？中国规范下一步怎么走？1、抗震设防目标 2、地震危险性估计 3、设计反应谱 4、场地分类 5、抗震验算 6、结论一、抗震设防目标小震不坏、中震可修、大震不 倒 =基于性能的抗震设计？ =基于位移的抗震设计？ =Push-over 分析？二、地震危险性估 计中国GB50011-2001的三水准问 题 基于华北、西北和西
2、南地区45 个城镇的地震危险性分析 小震 I-1.55 中震 I 大震 I+1高孟潭等人1992年对全国 7000多个场点的地震动危险性 分析结果的统计分析，大震与 中震的地震烈度差值普遍小于 1度，而且具有明显的地区性 。地区性 台湾：小震（中震-1.55度）对应的50年超 越概 率几乎达到99%，远大于63.2%； 新疆和西南地区：小震对应的50年超越概 率为52.592.5%，在67.5%左右的比率 最高； 东北、华北和华南地区：小震对应的50年 超越概为52.557.5%，小于63.2%。 大震（中震+1度）对应的50年超越概率， 绝大多数地区均在0.50.9%范围内，远小 于23%。
3、GB50011-2001规范并没有 考虑全国各地地震危险性的 差异按照概率标准来确 定大、中、小震，从而在真 正意义上使三级设防水准在 全国范围内具有统一的概率 保证。美国UBC（IBC）两水准设计 设计地震（design earthquake）= 极限地震（ maximum considered earthquake）/1.5设计地震:50年超越概率10 （重现期475年） 极限地震：50年超越概率2 （重现期2500年） 以极限地震的三分之二（1.5 的倒数）作为设计地震，从而 使全国的防倒塌水平达到统一美国部分城市的重现现期调调整系数US（0.2秒谱谱加速度：2500年/475年）市名称
4、比值值 （US ）Los Angeles（洛杉矶矶）1.7San Francisco（旧金山）1.7New York City（纽约纽约）3.3Charleston（查查尔斯顿顿）5.0Memphis（孟菲斯）5.1结构抗震设计类别（seismic design category）A-E = f 地震使用 分组，设计地震地面运动参数（0.2秒 和1秒周期处的谱加速度）* 抗震重要 性系数（seismic important factor） IE 针对不同抗震设计类别的结构， IBC-2003和ASCE7-02规定了不同的 抗震措施：建筑场地、结构分析模型 、分析方法、构造措施等。欧洲Euroc
5、odes prEN1998 设计地震（475年重现期）： 结构不应出现局部或整体倒塌 。常遇地震（95年重现期）： 结构不应破坏，保持建筑正常 使用功能。 常遇地震=设计地震 * 折减系 数v（重要性I、II类建筑， v=0.4； 重要性III、IV类建筑，v=0.5） 从现在至2010年的5年时间为各国规范向 欧洲统一规范转换的过渡期。在这期间， 欧洲各国的国家规范可以和欧洲统一规范 并行，但各国的国家规范必须按欧洲统一 规范的要求，逐步修正。2010年以后，欧 洲将只有欧洲统一规范，各国的规范只能 以附录出现在统一规范内。 从技术上来说，欧洲统一规范是目前为止 世界上真正按性能设计思想编制
6、的一套完 整的规范体系。 三、设计反应谱中国GB50011-2001美国IBC2003的弹性设计反应谱（Ss=0.50g ，S1=0.20g） 欧洲prEN1998（1） （主导震级：M=5.5和M5.5）欧洲prEN1998（2） 不同阻尼比和不同场地位移谱四、场地分类中国GB50011-2001 I-IV类场地 波速测深20米 基岩500米/秒美国IBC2003 A-F类场地 波速测深30米 基岩7001500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中欧规范场地分类换算关系五、抗震验算考虑结构延性的抗震设计中国GB50
7、011-2001小震地震作用=中震地震作用 / R（2.85）或中震地震作用 * C（0.35）折减后用于截面强度和结构变形验算。 抗震验算承载力抗震调整系数，按下表采用； R- 结构构件承载力设计值（抗力）； S- 结构内力（效应）。材 料结结构构件受力状态态RE钢钢柱0.75支撑 0.80梁0.70节节点、连连接及其它连连接件1.0砌体两端均有构造柱、芯柱的抗震墙墙受剪0.9其它抗震墙墙受剪1.0混凝土梁受弯0.75轴压轴压 比小于0.15的柱偏压压0.75轴压轴压 比不小于0.15的柱偏压压0.80抗 震 墙墙偏压压0.85各类类构件受剪、偏拉0.85抗震承载力调整系数RE美国IBC20
8、03式中，Sad为弹塑性设计反应谱，Sa为 弹性反应谱，R为结构反应修正系数，为 结构延性系数，Ta、Tb、Tc、Tc为伪速度 谱各拐点的周期值。R-T-的关系曲线 IBC2003与GB50011设计反应谱对比IBC对于延性不同的结构，尽管具 有相同的设计地震动加速度ADE 2/3AMCE0.298g，其设计反应谱也 是不相同的；GB50011不管结构延性如何，其设 计反应谱均为小震弹性谱=中震弹性谱 *35 %， 结构延性用抗震承载力调 整系数RE 来表示。向何处去？ 大震下抗倒塌水准是否 相同？欧洲prEN1998延性对地震作用的折减通过结构性 能系数q来实现，结构性能系数q不但包 含了结
9、构延性的影响，还包含了结构阻 尼等因素的影响。欧洲规规范prEN1998混凝土结结构的基本性能系数q0 结构类型中等延性等级 （DCM）高等延性等级 （DCH） 框架体系、双重体系、 耦合墙体系3.0au/a14.5 au/a1剪力墙体系3.04.0 au/a1扭转不规则体系2.03.0倒摆体系1.52.0注：（1）对于竖向不规则的结构，表中的q0应折减 20%；（2）根据结构布置情况，au/a1在1.01.3间取值GB50011和prEN1998钢筋混凝结构 设计反应谱曲线对比 欧洲规范prEN1998对于延性不同的结 构，尽管具有相同设计地震动加速度 Ag=0.1667g，其设计反应谱是随
10、着结构性 能系数而变化的，延性等级越高，结构性 能系数越大，相应的设计反应谱曲线越低 ；中国规范GB50011，不管结构类型和 延性如何，其设计反应谱均取为小震弹性 谱。由上图可见，对于钢筋混凝土框架结 构，中国规范的小震反应谱（亦即设计反 应谱）与欧洲规范的中等延性等级的设计 反应谱相当，明显大于高等延性等级的设 计反应谱。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fy360Mpa，fyv210Mpa。算例设计结果5层钢层钢 筋混凝土框架结结构抗
11、震设计结设计结 果（单单位：KN，mm） GB5001 1IBC-2003prEN1998-2003R=3R=5R=8q=3.9q=5.85基底 剪力Vx645.68 (100%)901.80 (140%)541.10 (83.8%)337.76 (52.3%)649.12 (100.5%)432.82 (67.0%)Vy592.62 (100%)829.68 (140%)497.80 (84.0%)310.72 (52.4%)591.84 (99.9%)394.62 (66.6%) 典型 构件 设 计 结果C5 （2，B）As364644232250225022502250r1.46%1.7
12、7%0.9%0.9%0.9%0.9%B3 （2-AB ）As9271071773615727572r0.67%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。 与prEN1998-2003相比：对于高延性结构， GB50011-2001偏于保守；对于中等延性结构，两 本规范的基底剪力相当，但由于荷载组合的差别， GB50011-2001的截面配筋偏于保守。规范对比结论设防水准：美、欧为二级，中 国为三级（实际为一级）。 设防目标：美、欧锁定的目标 广、关注人居。 地震作用：中长周期-美国高， 欧洲、中国低；短周期-中国高 ，美、欧低。 抗震措施：中国详尽严格。谢 谢！
