中美钢结构抗震设计规范比较讲座课件

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1、中美钢结构抗震设计规范比较讲座中美钢结构抗震设计规范比较讲座武汉大学武汉大学 侯建国侯建国2010.8.12美国钢结构协会美国钢结构协会AISC1923年制定了第一本以容许应力设计年制定了第一本以容许应力设计法法(Allowable Stress Design，简称，简称ASD)为设计准则的钢结构设为设计准则的钢结构设计规范。计规范。容许应力设计法作为钢结构设计的基础延用了相当长的时容许应力设计法作为钢结构设计的基础延用了相当长的时间，后历经多次修改，直至间，后历经多次修改，直至1961年，其基本格式及内容都已基本年，其基本格式及内容都已基本定型。定型。 1.11.1美国钢结构设计规范的发展概

2、况美国钢结构设计规范的发展概况1 1 美国钢结构设计规范及抗震设计标准体系的美国钢结构设计规范及抗震设计标准体系的发展概况发展概况1989年出版了最后一版年出版了最后一版ASD设计规范设计规范AISC(1989)；2001年对年对ASD又进行了局部修订又进行了局部修订(AISC 335-89s1)。 v由由GalambosGalambos、EllingwoodEllingwood、Mac Mac Gregor.tGregor.t和和CornellCornell等人发展的、以概率等人发展的、以概率理论为基础的荷载准则，促使美国国家标理论为基础的荷载准则，促使美国国家标准化协会准化协会(Ameri

3、can National Standards (American National Standards InstituteInstitute，ANSIANSI）制订了一本以概率理）制订了一本以概率理论为基础的国家标准论为基础的国家标准ANSI A 58.1-1982 ANSI A 58.1-1982 “Minimum Design Loads for Buildings “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”and Other Structures”。v它后来又以美国土木工程学会的标准它后来又以美国土木工程学会的标准7

4、 7 (ASCE 7)(ASCE 7)出版发行，其最新版本为出版发行，其最新版本为ASCE/SEI 7-05ASCE/SEI 7-05 “Minimum Design Loads “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”for Buildings and Other Structures”。 1986年，年，AISC的规范委员会的规范委员会(COS)根据根据ANSI A 58.1-1982的规定，首次推出了以概率的规定，首次推出了以概率理论为基础的荷载抗力系数钢结构设计规范理论为基础的荷载抗力系数钢结构设计规范(Load

5、 and Resistance Factor Design，简称荷，简称荷载抗力系数设计法载抗力系数设计法LRFD)。vASCE/SEI 7-05ASCE/SEI 7-05是按概率极限状态设计原则和是按概率极限状态设计原则和结构可靠度理论编制的，作为美国各种结构结构可靠度理论编制的，作为美国各种结构设计规范统一的概率设计准则和荷载取值依设计规范统一的概率设计准则和荷载取值依据（包括地震作用的取值标准）等，类似于据（包括地震作用的取值标准）等，类似于我国的荷载规范，并包括了类似于我国抗震我国的荷载规范，并包括了类似于我国抗震规范中的抗震设防标准、地震动参数及地震规范中的抗震设防标准、地震动参数及

6、地震作用的取值标准等内容。作用的取值标准等内容。AISC的规范委员会在的规范委员会在1986年继年继ASD设计规范设计规范修订版后，推出了修订版后，推出了LRFD设计规范，作为与设计规范，作为与ASD并行的设计规范，供设计人员选用。并行的设计规范，供设计人员选用。LRFD规范规范在在1991年和年和1993年历经两次修订，其最新版本年历经两次修订，其最新版本为为1999年年12月月27日发布的第三版日发布的第三版AISC(2000b）。）。由于美国国内部分工程师对由于美国国内部分工程师对LRFD还不够还不够熟悉，而另一些资深工程师对熟悉，而另一些资深工程师对LRFD尚有不同尚有不同看法，使看法

7、，使ASD设计法在美国仍较为流行，因设计法在美国仍较为流行，因而而LRFD在较长时间内可能还难以完全取代在较长时间内可能还难以完全取代ASD。vAISC充分考虑了工程界的现状和实际需求，于充分考虑了工程界的现状和实际需求，于2005年年4月，月，由美国钢结构协会正式发布和出版了目前最新版的由美国钢结构协会正式发布和出版了目前最新版的ANSI/AISC 360-05Specification for Structural Steel Buildings，该规范融合了，该规范融合了ASD和和LRFD两种设计方法的理两种设计方法的理念，可以说是一本同时包括两种设计方法的念，可以说是一本同时包括两种设

8、计方法的“统一统一”和和“单一单一”的设计规范，设计人员可选择两种方法之一的设计规范，设计人员可选择两种方法之一(ASD或或LRFD）进行设计。进行设计。 应予说明的是，应予说明的是，ANSI/AISC 360-05仅涵盖了钢结构的静力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。的规定。ANSI/AISC 341-05的抗震设计原则和抗的抗震设计原则和抗震设防标准主要依据震设防标准主要

9、依据ASCE/SEI 7-05确定，为钢结构或钢确定，为钢结构或钢-混凝混凝土组合结构的抗震设计提出了最低的抗震设防标准。土组合结构的抗震设计提出了最低的抗震设防标准。 美国工程结构抗震设计的标准体系大体上分美国工程结构抗震设计的标准体系大体上分为国家标准、协会标准及地方标准（洲或地区为国家标准、协会标准及地方标准（洲或地区的标准）。美国工程结构抗震设计标准体系的的标准）。美国工程结构抗震设计标准体系的发展历程大体上经历了初创、发展、统一等几发展历程大体上经历了初创、发展、统一等几个发展阶段。个发展阶段。 1.2 1.2 美国工程结构抗震设计的标准体系介绍美国工程结构抗震设计的标准体系介绍19

10、25年加州发生的年加州发生的Santa Barbara地震促成了美地震促成了美国第一个带有建筑结构抗震设计内容的规范国第一个带有建筑结构抗震设计内容的规范UBC“Uniform Building Code”（统一建筑（统一建筑规范）于规范）于1927年出版，年出版，UBC主要用于美国主要用于美国西部各州。西部各州。 这一阶段的地方性工程结构抗震设计规范这一阶段的地方性工程结构抗震设计规范除了上述的除了上述的UBC之外，又相继出现了之外，又相继出现了NBC“National Building Code”（国家建筑（国家建筑规范）和规范）和SBC“Standard Building Code”（标

11、准建筑规范）（标准建筑规范）NBC主要用于美国东北主要用于美国东北部各州；部各州；SBC主要用于美国中南部各州。主要用于美国中南部各州。 v20世纪末，美国人看到了将抗震规范统一起世纪末，美国人看到了将抗震规范统一起来的必要。来的必要。1995年，年，UBC、NBC与与SBC三本三本规范编制机构成立了国际规范协会规范编制机构成立了国际规范协会ICC（International Code Council），开始推），开始推动建筑结构设计规范的统一。动建筑结构设计规范的统一。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

12、为基础的为基础的IBC 2000规范正规范正式发布实施，取代了式发布实施，取代了UBC、SBC和和NBC等规范，从而使美国的抗等规范，从而使美国的抗震设计规范达到了统一。震设计规范达到了统一。 IBC每每3年修订一次，目前最新版本是年修订一次，目前最新版本是IBC 2009。可以把。可以把IBC视为一个规范门户，由它通向各个专门规范。在抗震设计方面，视为一个规范门户，由它通向各个专门规范。在抗震设计方面，IBC大多引用了属于国家标准层面的大多引用了属于国家标准层面的ASCE/SEI 7-05 Minimum Design Loads for Buildings and Other Struct

13、ures（建筑物（建筑物和其他结构最小设计荷载）中的建议性条文。和其他结构最小设计荷载）中的建议性条文。 ASCE/SEI 7是一个针对各种结构形式的荷载规范，除规定是一个针对各种结构形式的荷载规范，除规定了直接作用（如永久荷载和可变荷载）的取值规定外，还规定了直接作用（如永久荷载和可变荷载）的取值规定外，还规定了间接作用（如地震作用）的取值规定，包括抗震设防目标、了间接作用（如地震作用）的取值规定，包括抗震设防目标、场地特性、设计地震作用、地震响应计算方法、结构体系与概场地特性、设计地震作用、地震响应计算方法、结构体系与概念设计等抗震设计方面的内容，至于结构构件抗震承载力验算念设计等抗震设计

14、方面的内容，至于结构构件抗震承载力验算和抗震构造规定等具体的抗震设计内容，和抗震构造规定等具体的抗震设计内容，ASCE 7则援引到其他则援引到其他专门的规范，如混凝土结构抗震设计还要求符合专门的规范，如混凝土结构抗震设计还要求符合ACI 318规范规范的规定；钢结构抗震设计还要求符合的规定；钢结构抗震设计还要求符合ANSI/AISC 341-05“Seismic Provisions for Structural Steel Buildings”（建筑（建筑钢结构抗震设计规范）的规定。钢结构抗震设计规范）的规定。 ASCE/SEI 7-05是按概率极限状态设计原则和结构是按概率极限状态设计原则

15、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）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。数及地震作用的取值标准等内容。 本次讲座基于从中美钢结构抗震设计规定的本次讲座基于从

16、中美钢结构抗震设计规定的差异性的比较展开，其间列出美国差异性的比较展开，其间列出美国ASCE/SEI 7-05等规范中的一些重要抗震设计参数、公式及等规范中的一些重要抗震设计参数、公式及适用范围的规定，供设计人员在应用这些规范适用范围的规定，供设计人员在应用这些规范时参考。时参考。比较中所参考的主要规范和标准包括：比较中所参考的主要规范和标准包括：1、ASCE/SEI 7-05 “Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures”；2、ANSI/AISC 341-05 “Seismic Provisions for Structur

17、al Steel Buildings”；3、ANSI/AISC 360-05 “Specification for Structural Steel Buildings”；4、GB 50011-2001建筑抗震设计规范（建筑抗震设计规范（2008年版）；年版）；5、GB 50017-2003 钢结构设计规范。钢结构设计规范。2 中美钢结构抗震设计方法的比较2.1 2.1 抗震设防目标的比较抗震设防目标的比较2.1.1 GB 50011-2001的抗震设防目标的抗震设防目标三水准设防目标和二阶段设计步骤：三水准设防目标和二阶段设计步骤：三水准设防目标：三水准设防目标：（1） 当遭受低于本地区抗震

18、设防烈度的多遇地震影响时，一当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时，一般不受损坏或不需修理即可继续使用般不受损坏或不需修理即可继续使用“小震不坏小震不坏”；（2）当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能）当遭受相当于本地区抗震设防烈度的地震影响时，可能损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用损坏，经一般修理或不需修理仍可继续使用“中震可修中震可修”；（3）当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，）当遭受高于本地区抗震设防烈度预估的罕遇地震影响时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏不致倒塌或发生危及生命的严重破坏“大震不倒大震不倒”。 三水准的地震作用水平，按三个不同超越概率

19、（或重现期）三水准的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分：来区分： （1）多遇地震（小震）：）多遇地震（小震）：50年的超越概率为年的超越概率为63.2%，重现期，重现期为为50年；年； （2）设防烈度地震（基本烈度地震，中震）：）设防烈度地震（基本烈度地震，中震）：50年的超越概年的超越概率为率为10%，重现期为，重现期为475年；年； （3）罕遇地震（大震）：）罕遇地震（大震）：50年的超越概率为年的超越概率为2%3%，重现，重现期为期为24751641年。年。 根据统计分析，小震烈度约比基本烈度低根据统计分析，小震烈度约比基本烈度低1.55度，大震烈度度，大震烈度约比基本烈

20、度高约比基本烈度高1度左右。度左右。 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。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）设防目标：通过最小化地震风险，来为具有考虑保护公众健康、安全、财产功能与使用要求的建筑物提供最低护公众健康、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

21、震中和震后保持其功能。要设施与结构的性能，使其在震中和震后保持其功能。 （2）实现方法：美国规范通过对结构考虑两种强度等级）实现方法：美国规范通过对结构考虑两种强度等级的地震作用，的地震作用，“设计地震设计地震”和和“最大考虑地震最大考虑地震”，来实现结，来实现结构的抗震目标。构的抗震目标。 1）“最大考虑地震最大考虑地震”对应于地震作用区划图上对应于地震作用区划图上50年超年超越概率为越概率为2的罕遇地震。从超越概率的角度来看，基本上的罕遇地震。从超越概率的角度来看，基本上对应于我国规范的对应于我国规范的“大震大震”水准；水准； 2）“设计地震设计地震”加速度为加速度为“最大考虑地震最大考虑

22、地震”的的2/3。从。从超越概率的角度来看，超越概率的角度来看，“设计地震设计地震”强度水准大致与我国规强度水准大致与我国规范的范的“中震中震”水准相当。水准相当。 ASCE/SEI 7-05的抗震设防目标大致可以归纳为相当于的抗震设防目标大致可以归纳为相当于二水准的设防目标，即对于二水准的设防目标，即对于50年超越概率为年超越概率为10%的设计地震，的设计地震，应使建筑在震中与震后保持预期功能，并且结构的损伤是可应使建筑在震中与震后保持预期功能，并且结构的损伤是可修的；对于修的；对于50年超越概率为年超越概率为2%的最大考虑地震，应使结构的最大考虑地震，应使结构倒塌的可能性较低。倒塌的可能性

23、较低。2.2 2.2 抗震设防依据的比较抗震设防依据的比较2.2.1 GB 50011-2001抗震设防依据抗震设防依据 GB 50011-2001抗震设防的主要依据为抗震设防的主要依据为GB 18306-2001中国地震动参数区划图中的地震基本烈度（或与中国地震动参数区划图中的地震基本烈度（或与设计基本地震加速度值对应的烈度值）。设计基本地震加速度值对应的烈度值）。 所谓所谓“设计基本地震加速度值设计基本地震加速度值”是指是指50年设计基准期年设计基准期超越概率超越概率10%的地震加速度设计取值；已编制抗震设防区的地震加速度设计取值；已编制抗震设防区划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震

24、动参数进划的城市，可按批准的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防。行抗震设防。 GB 50011-2001将抗震设防烈度值、设计基本地震加将抗震设防烈度值、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，速度值与中国地震动参数区划图的地震动峰值加速度值，利用表利用表2-1的对应关系予以联系和协调。的对应关系予以联系和协调。 表表2-1中的设计基本地震加速度的取值与中国地震动参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数区划图所规定的“地震动峰值加速度地震动峰值加速度”相当，只是在相当，只是在0.10g与与0.20g之间及之间及0.20g与与0.40g之间分别

25、增加了之间分别增加了0.15g、0.30g的区域，的区域，这两个区分别与这两个区分别与7度及度及8度地区相当。度地区相当。 工程界大多接受地面运动最大加速度的大小对结构反工程界大多接受地面运动最大加速度的大小对结构反应起主要影响的观点，抗震规范中通常把烈度指标用地震应起主要影响的观点，抗震规范中通常把烈度指标用地震系数系数k=a/g（a为地面运动峰值加速度，为地面运动峰值加速度，g为重力加速度）表为重力加速度）表达。因此，表达。因此，表2-1中设计基本地震加速度中中设计基本地震加速度中g前的系数亦称为前的系数亦称为对应于抗震设防烈度的地震系数。对应于抗震设防烈度的地震系数。2.2.2 ASCE

26、/SEI 7-05抗震设防依据抗震设防依据 ASCE/SEI 7-05直接利用美国地质调查局（直接利用美国地质调查局（Untied Stated Geological Survey, USGS）给出地震地面运动最大加）给出地震地面运动最大加速度等值线图（也称为地震区划图）作为抗震设防依据。速度等值线图（也称为地震区划图）作为抗震设防依据。美国地震区划图给出了短周期（美国地震区划图给出了短周期（T=0.2s）和）和1s周期阻尼比为周期阻尼比为0.05的地震地面运动最大加速度等值线图（参见图的地震地面运动最大加速度等值线图（参见图2-1）。）。图图2-1 ASCE/SEI 7-05地震区划图示例（

27、部分）地震区划图示例（部分） 设计时，可根据建筑物所在地，在地震区划图上查的设计时，可根据建筑物所在地，在地震区划图上查的相应的地震反应谱加速度值。相应的地震反应谱加速度值。 GB 50011-2001抗震设防烈度（设计基本地震加速度值）抗震设防烈度（设计基本地震加速度值）与与ASCE/SEI 7-05短周期反应谱加速度短周期反应谱加速度SS及及1s周期反应谱加周期反应谱加速度速度S1等地震动参数之间的对应关系见表等地震动参数之间的对应关系见表2-2表表2-3，供参，供参考。考。 注：由于注：由于GB 50011-2001GB 50011-2001的的IIII类场地同时与类场地同时与ASCE/

28、SEI 7-05 ASCE/SEI 7-05 的的C C类或类或D D类场地相对应，故表类场地相对应，故表2-22-2中中IIIIC C表示表示GB 50011-2001GB 50011-2001的的IIII类场地类场地中相当于中相当于ASCE/SEI 7-05 CASCE/SEI 7-05 C类场地的部分，表类场地的部分，表2-32-3中中IIIID D表示表示GB GB 50011-200150011-2001的的IIII类场地中相当于类场地中相当于ASCE/SEI 7-05 DASCE/SEI 7-05 D类场地的部分。类场地的部分。2.3 抗震设防标准的比较抗震设防标准的比较2.3.1

29、 GB 50011-2001的抗震设防标准的抗震设防标准 GB 50011-2001规定，所有建筑的抗震设防类别和抗震规定，所有建筑的抗震设防类别和抗震设防标准应符合现行国家标准设防标准应符合现行国家标准GB 50223-2008建筑工程抗建筑工程抗震设防类别标准的要求。震设防类别标准的要求。 GB 50223-2008规定，建筑工程应分为以下四个抗震设规定，建筑工程应分为以下四个抗震设防类别：防类别： （1）特殊设防类（甲类）：指使用上有特殊设施，涉及）特殊设防类（甲类）：指使用上有特殊设施，涉及国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严重次生灾国家公共安全的重大建筑工程和地震时可能发生严

30、重次生灾害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。害等特别重大灾害后果，需要进行特殊设防的建筑。 （2）重点设防类（乙类）：指地震时使用功能不能中断）重点设防类（乙类）：指地震时使用功能不能中断或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量或需尽快恢复的生命线相关建筑，以及地震时可能导致大量人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。人员伤亡等重大灾害后果，需要提高设防标准的建筑。 （3）标准设防类（丙类）：指大量的除）标准设防类（丙类）：指大量的除1、2、4款以外款以外按标准要求设防的建筑。按标准要求设防的建筑。 （4）适度设防类（丁类）：指使用上人员稀少且震损不）适度设防类（

31、丁类）：指使用上人员稀少且震损不致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。致产生次生灾害，允许在一定条件下适度降低要求的建筑。 GB 50223-2008规定，各抗震设防类别建筑的抗震设规定，各抗震设防类别建筑的抗震设防标准，见表防标准，见表2-4。2.3.2 ASCE/SEI 7-05的抗震设防标准的抗震设防标准 （1）建筑用途分类（）建筑用途分类（Occupancy Category）：）：I类、类、II类、类、III类、类、IV类共类共4种，参见表种，参见表2-5。 （2）按建筑用途分类和设计地震动参数（）按建筑用途分类和设计地震动参数（SDS或或SD1），确），确定建筑物的抗

32、震设防类别，分为定建筑物的抗震设防类别，分为A、B、C、D、E、F，共，共6类，类，分类标准参见表分类标准参见表2-6和表和表2-7。 ASCE/SEI 7-05根据不同结构的建筑用途分类根据不同结构的建筑用途分类（Occupancy Category），规定了相应的抗震重要性系数），规定了相应的抗震重要性系数I的取值，其作用是提高重要的和具有危险性的建筑或结构的的取值，其作用是提高重要的和具有危险性的建筑或结构的安全性。抗震重要性系数取值见表安全性。抗震重要性系数取值见表2-8，在地震作用的计算，在地震作用的计算中要用到该参数。中要用到该参数。 ASCE/SEI 7-05根据不同的抗震设防类

33、别，给出了不同根据不同的抗震设防类别，给出了不同的抗震设防标准，并作为结构体系可以采取的地震作用计的抗震设防标准，并作为结构体系可以采取的地震作用计算方法与抗震构造措施要求的依据，相关要求可以归纳为算方法与抗震构造措施要求的依据，相关要求可以归纳为三个层次：三个层次： A类：满足最基本的抗震措施要求；类：满足最基本的抗震措施要求； B类和类和C类：满足一般性的抗震措施要求，一般只需按类：满足一般性的抗震措施要求，一般只需按照静力方法计算地震作用（基底剪力法），结构延性要求照静力方法计算地震作用（基底剪力法），结构延性要求较低；较低； D、E、F类：满足严格的抗震措施要求，要求按照动类：满足严格

34、的抗震措施要求，要求按照动力分析方法进行地震作用计算（如振型分解反应谱法等），力分析方法进行地震作用计算（如振型分解反应谱法等），结构延性要求较高。结构延性要求较高。2.4 地震作用的计算原则和方法的比较地震作用的计算原则和方法的比较2.4.1 GB 50011-2001地震作用的计算原则和方法地震作用的计算原则和方法 中国规范按中震烈度中国规范按中震烈度(50年超越概率年超越概率10)对全国进行地震对全国进行地震危害程度划分，然后折减大约危害程度划分，然后折减大约155度至小震度至小震(50年超越概率年超越概率632)水平计算地震作用，进行结构构件的抗震承载力验算和水平计算地震作用，进行结构

35、构件的抗震承载力验算和弹性变形验算，必要时还要计算罕遇地震（大震）的地震作用，弹性变形验算，必要时还要计算罕遇地震（大震）的地震作用，进行弹塑性变形验算。进行弹塑性变形验算。 GB 50011-2001规定，各类建筑结构的抗震计算，应规定，各类建筑结构的抗震计算，应采用下列方法：采用下列方法： （1）高度不超过）高度不超过40m以剪切变形为主且质量和刚度沿以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。可采用底部剪力法等简化方法。 （2）除（）除（1）款外的建筑结构，宜采用振型分解反

36、应）款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。谱法。 （3）特别不规则的建筑、甲类建筑和表）特别不规则的建筑、甲类建筑和表2-9所列高度范围所列高度范围的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算，可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计可取多条时程曲线计算结果的平均值与振型分解反应谱法计算结果的较大值。算结果的较大值。 （4）计算罕遇地震下结构的变形，可采用简化的弹塑性）计算罕遇地震下结构的变形，可采用简化的弹塑性分析方法或弹塑性时程分析法。分析方法或弹塑性时程分析法。2.4.2 ASCE/SEI 7-05地震作用的计算

37、原则和方法地震作用的计算原则和方法 （1）美国规范）美国规范“最大考虑地震最大考虑地震”SS的的50年超越概率年超越概率为为2，地震重现期为，地震重现期为2475年，这与中国规范的大震重现年，这与中国规范的大震重现期相当。期相当。 （2）设计时，需将）设计时，需将“最大考虑地震最大考虑地震”地面运动加速地面运动加速度乘以度乘以2/3，折减至，折减至“设计地震设计地震”水平进行抗震设计计算。水平进行抗震设计计算。其地震水平对应的其地震水平对应的50年超越概率为年超越概率为510，其中美国，其中美国西部强震地区接近西部强震地区接近5，中东部弱震地区约为，中东部弱震地区约为10，这与，这与中国规范的

38、中震水平大致相当。中国规范的中震水平大致相当。 （3）最后根据不同结构的延性，引入结构反应调整系）最后根据不同结构的延性，引入结构反应调整系数数R，再次对地震作用进行折减，并以此地震作用效应进行，再次对地震作用进行折减，并以此地震作用效应进行抗震设计计算。抗震设计计算。 （4）对于竖向地震作用，一般情况下可按）对于竖向地震作用，一般情况下可按0.2SDSD（D为恒荷载标准值的效应）计算；当为恒荷载标准值的效应）计算；当SDS小于或等于小于或等于0.125g时，时，或采用式（或采用式（2-1）进行荷载效应组合时，可以不考虑竖向地）进行荷载效应组合时，可以不考虑竖向地震作用。震作用。U=0.9D

39、+ 1.0E + 1.6H （2-1）2.4.3 中美规范地震作用计算方法适用范围的比较中美规范地震作用计算方法适用范围的比较中美规范地震作用计算方法适用范围的对比见表中美规范地震作用计算方法适用范围的对比见表2-10。2.5 场地分类的比较场地分类的比较 GB 50011-2001以及以及ASCE/SEI 7-05均考虑了场地条件对地均考虑了场地条件对地震作用的影响。分类时，震作用的影响。分类时，GB 50011-2001考虑土层平均剪切波考虑土层平均剪切波速与场地土覆盖深度，将场地土分为速与场地土覆盖深度，将场地土分为I类类IV类；类；ASCE/SEI 7-05考虑平均剪切波速、平均标准贯

40、入锤击数以及平均不排水剪考虑平均剪切波速、平均标准贯入锤击数以及平均不排水剪切强度等参数，将场地土分为切强度等参数，将场地土分为A类类F类（共类（共6类）。表类）。表2-11给出给出中美规范抗震设计场地分类规定对照表。中美规范抗震设计场地分类规定对照表。 根据具体的分类标准，现将根据具体的分类标准，现将GB 50011-2001以及以及ASCE/SEI 7-05的场地分类规定总结于表的场地分类规定总结于表2-12进行比较。进行比较。由表由表2-12可以看出：可以看出： （1）GB 50011-2001场地分类为场地分类为I类的场地与类的场地与ASCE/SEI 7-05场地分类为场地分类为A、B

41、、C类的场地相近；类的场地相近； （2）GB 50011-2001场地分类为场地分类为II类的场地与类的场地与ASCE/SEI 7-05场地分类为场地分类为C、D类的场地相近；类的场地相近； （3）GB 50011-2001场地分类为场地分类为III类的场地与类的场地与ASCE/SEI 7-05场地分类为场地分类为D类的场地相近；类的场地相近； （4）GB 50011-2001场地分类为场地分类为IV类的场地与类的场地与ASCE/SEI 7-05场地分类为场地分类为E类的场地相近。类的场地相近。2.6 抗震设计反应谱的比较抗震设计反应谱的比较2.6.1 GB 50011-2001的抗震设计反应

42、谱的抗震设计反应谱 GB 50011-2001规范采用的抗震设计反应谱以地震影响系规范采用的抗震设计反应谱以地震影响系数曲线的形式给出，并规定建筑结构的地震影响系数应根据数曲线的形式给出，并规定建筑结构的地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。确定。 地震影响系数地震影响系数，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简化的单质点体系的结构体系加速度与重力加速的理想简化的单质点体系的结构体系加速度与重力加速度之比。它是两项的乘积，即地震系数度之比。它是两项的乘积，即地

43、震系数k（地震动峰值加速度（地震动峰值加速度与重力加速度之比）和结构体系加速度的动力系数与重力加速度之比）和结构体系加速度的动力系数（结构反（结构反应加速度与地震动最大加速度之比），即，应加速度与地震动最大加速度之比），即，（T）=Sa（T）=k （T），），Sa（T）为加速度设计反应谱，）为加速度设计反应谱，k =a/g，为，为地震动峰值加速度，地震动峰值加速度，（T）为动力系数。）为动力系数。 水平地震影响系数最大值应按表水平地震影响系数最大值应按表2-13采用；特征周期应采用；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表根据场地类别和设计地震分组按表2-14采用，计算采用，计算8、9度罕度罕

44、遇地震时，特征周期应增加遇地震时，特征周期应增加0.05s。对于周期大于。对于周期大于6.0s的建筑的建筑结构所采用的地震影响系数应专门研究；对于已编制抗震设结构所采用的地震影响系数应专门研究；对于已编制抗震设防区划的城市，应允许按批准的设计地震动参数采用相应的防区划的城市，应允许按批准的设计地震动参数采用相应的地震影响系数。地震影响系数。 GB 50011-2001给出的水平地震影响系数给出的水平地震影响系数是取阻尼比为是取阻尼比为0.05，利用动力系数，利用动力系数和地震系数和地震系数k确定的。按二阶段设计要确定的。按二阶段设计要求，第一阶段进行结构抗震承载力与弹性变形验算时采用多求，第一

45、阶段进行结构抗震承载力与弹性变形验算时采用多遇烈度地震，其遇烈度地震，其k值相当于抗震设防烈度（基本烈度）所对应值相当于抗震设防烈度（基本烈度）所对应k值的值的1/2.8。第二阶段进行结构弹塑性变形验算时采用罕遇烈。第二阶段进行结构弹塑性变形验算时采用罕遇烈度地震，其度地震，其k值相当于抗震设防烈度（基本烈度）所对应值相当于抗震设防烈度（基本烈度）所对应k值值的的1.52.0倍（烈度越高，倍（烈度越高，k值越小）。由此可推得值越小）。由此可推得GB 50011-2001规范各设计阶段的规范各设计阶段的max值。值。GB 50011-2001抗震规范规定的地震影响系数曲线见图抗震规范规定的地震影

46、响系数曲线见图2-2。 除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取除有专门规定外，建筑结构的阻尼比应取0.05，地震影，地震影响系数曲线的阻尼调整系数应按响系数曲线的阻尼调整系数应按1.0采用，形状系数应符合下采用，形状系数应符合下列规定：列规定： （1）直线上升段，周期小于）直线上升段，周期小于0.1s的区段。的区段。 （2）水平段，自）水平段，自0.1s至特征周期区段，应取最大值至特征周期区段，应取最大值 （max）。）。 （3）曲线下降段，自特征周期至）曲线下降段，自特征周期至5倍特征周期区段，衰减倍特征周期区段，衰减指数应取指数应取0.9。 （4）直线下降段，自）直线下降段，自5倍特征周期至

47、倍特征周期至6s区段，下降斜率调区段，下降斜率调整系数应取整系数应取0.02。2.6.2 ASCE/SEI 7-05的抗震设计反应谱的抗震设计反应谱 ASCE/SEI 7-05直接给出了设计地震加速度曲线的抗震直接给出了设计地震加速度曲线的抗震设计反应谱见图设计反应谱见图2-3。 美国规范抗震设计反应谱的应用：首先从美国规范抗震设计反应谱的应用：首先从ASCE/SEI 7-05给出的地震地面运动最大加速度等值线图中查出短周给出的地震地面运动最大加速度等值线图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，考虑不同的场）；其次，考虑不同的场地分类，利用场地系数地分类，

48、利用场地系数Fa、Fv对该值进行修正，对该值进行修正，Fa、Fv的的关取值见表关取值见表2-15表表2-16；最后，对该值乘以；最后，对该值乘以“2/3”的系的系数，将数，将“最大考虑地震最大考虑地震”下的地震反应谱加速度转换到设下的地震反应谱加速度转换到设计地震水准下的地震反应谱加速度。计地震水准下的地震反应谱加速度。具体的修正要求如下：具体的修正要求如下： （1）从地震地面运动最大加速度等值线图中，查得最大）从地震地面运动最大加速度等值线图中，查得最大考虑地震下的短周期和考虑地震下的短周期和1s周期加速度值周期加速度值SS和和S1。 （2）利用场地系数）利用场地系数Fa、Fv进行修正，得到

49、最大考虑地震进行修正，得到最大考虑地震下短周期和下短周期和1s周期的反应谱加速度参数周期的反应谱加速度参数SMS、SM1：SMS=FaSS （2-2）SM1=FvS1 （2-3） 进行上述变换的原因是进行上述变换的原因是ASCE/SEI 7-05中给出的地震地中给出的地震地面运动最大加速度只适用于面运动最大加速度只适用于B类场地，对于其他场地情况需类场地，对于其他场地情况需要引入场地系数要引入场地系数Fa或或Fv进行调整。进行调整。 （3）乘以）乘以“2/3”的调整系数，得到设计地震水准下的的调整系数，得到设计地震水准下的反应谱加速度反应谱加速度SDS、SD1：SDS=（2/3）SMS=（2/

50、3）FaSS （2-4）SD1=（2/3）SM1=（2/3）FvS1 （2-5） 进行上述变换的原因是进行上述变换的原因是ASCE/SEI 7-05中的地震地面运中的地震地面运动最大加速度等值线图是根据动最大加速度等值线图是根据50年超越概率为年超越概率为2%的地震给的地震给出的地面运动加速度最大值，但出的地面运动加速度最大值，但ASCE/SEI 7-05规定的设计规定的设计地震为地震为50年超越概率为年超越概率为10%的地震，因此，抗震设计时，需的地震，因此，抗震设计时，需要对要对ASCE/SEI 7-05给出的地震地面运动最大加速度等值线给出的地震地面运动最大加速度等值线图的加速度值进行折

51、减，即要乘以（图的加速度值进行折减，即要乘以（2/3）的系数，从而得到）的系数，从而得到ASCE/SEI 7-05规定的设计地震条件下的设计反应谱加速度。规定的设计地震条件下的设计反应谱加速度。 在形式上，在形式上，ASCE/SEI 7-05的抗震设计反应谱与的抗震设计反应谱与GB 50011-2001的抗震设计反应谱曲线类似，同样分为四个阶段：的抗震设计反应谱曲线类似，同样分为四个阶段： （1）上升段，当周期）上升段，当周期T小于小于T0时，设计反应谱加速度时，设计反应谱加速度Sa应按应按式（式（2-6）计算：）计算：Sa=SDS（0.4+0.6T/T0） （2-6） （2）水平段，）水平段

52、，当周期当周期T大于等于大于等于T0，小于等于，小于等于TS时，设计反时，设计反应谱加速度应谱加速度Sa应取为应取为SDS； （3）下降段之一，当周期）下降段之一，当周期T大于等于大于等于TS，小于等于，小于等于TL时，时，设计反应谱加速度设计反应谱加速度Sa应按式（应按式（2-14）计算：）计算：Sa=SD1/T （2-7） （4）下降段之二，当周期）下降段之二，当周期T大于大于TL时，设计反应谱加速度时，设计反应谱加速度Sa应按式应按式2-15计算：计算：Sa=SD1TL/T2 （2-8） 结构基本周期结构基本周期T，应通过考虑结构特性和变形特点后采，应通过考虑结构特性和变形特点后采用恰当

53、的分析方法得到。用恰当的分析方法得到。ASCE/SEI 7-05规定结构的基本周规定结构的基本周期期T不应超过表不应超过表2-17给出的计算周期（给出的计算周期（Cu）的上限，同时结）的上限，同时结构的近似基本周期构的近似基本周期Ta可按式（可按式（2-9）计算。）计算。ASCE/SEI 7-05同同时规定在大多数条件下可以采用近似的基本周期时规定在大多数条件下可以采用近似的基本周期Ta代替结构代替结构的基本周期的基本周期T： （2-9）其中，其中，hn结构从底部到最高处的高度，单位结构从底部到最高处的高度，单位ft；系数；系数Ct和和x参见表参见表2-18。2.6.3 中美规范抗震设计反应谱

54、的比较中美规范抗震设计反应谱的比较 抗震设计反应谱是计算地震作用的重要依据，抗震设计反应谱是计算地震作用的重要依据，GB 50011-2001采用的设计反应谱以地震影响系数曲线的形式给出，采用的设计反应谱以地震影响系数曲线的形式给出，ASCE/SEI 7-05采用的设计反应谱以设计地震地面运动加速度采用的设计反应谱以设计地震地面运动加速度曲线的形式给出。曲线的形式给出。 需要说明的是，虽然需要说明的是，虽然GB 50011-2001以及以及ASCE/SEI 7-05抗震设计反应谱的形式比较相似，但由于抗震设计反应谱的形式比较相似，但由于GB 50011-2001的抗的抗震设计反应谱采用的是经过

55、调整后的相当于震设计反应谱采用的是经过调整后的相当于“小震小震”条件下的条件下的地震影响系数曲线，而地震影响系数曲线，而ASCE/SEI 7-05的抗震设计反应谱采用的抗震设计反应谱采用的是相当于我国的是相当于我国“中震中震”条件下的设计地震加速度反应谱曲线，条件下的设计地震加速度反应谱曲线，在进行反应谱加速度值比较时，应注意统一比较标准。在进行反应谱加速度值比较时，应注意统一比较标准。（1）反应谱曲线基本规定的比较）反应谱曲线基本规定的比较 为便于对反应谱曲线的基本规定进行比较，现将为便于对反应谱曲线的基本规定进行比较，现将GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05规范抗震设计

56、反应谱所考虑的规范抗震设计反应谱所考虑的各种因素总结于表各种因素总结于表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抗震设计反应谱曲线具有相同的特征，都是由直线上升抗震设计反应谱曲线具有相同的特征，都是由直线上升段、水平段和下降段组成，但差异也很明显。具体表现在：段、水平段和下降段组成，但差异也很明显。具体表现在： 反应谱最长周期。反应谱最长周期。GB 50011-2001抗震设计反应谱规定的最长周期为抗震设计反应谱规定的最长周期为6s，对于，对于超高层建筑、大跨桥梁、海洋平台以及大型储油罐等自振超高层建筑、大跨桥梁、海洋平台以及

57、大型储油罐等自振周期有可能超过周期有可能超过6s的结构，的结构，GB 50011-2001规定其地震影响规定其地震影响系数应专门研究。系数应专门研究。 ASCE/SEI 7-05给出了长周期限值给出了长周期限值TL。 特征周期。特征周期。 GB 50011-2001的水平段起始周期取为定值的水平段起始周期取为定值0.1s，终止，终止周期周期Tg根据设计地震分组与场地类别确定。根据设计地震分组与场地类别确定。 ASCE/SEI 7-05的水平段起始周期的水平段起始周期T0和终止周期和终止周期TS都随都随着场地影响系数着场地影响系数Fa、Fv以及地震动参数的取值以及地震动参数的取值SS、S1的变的

58、变化而变化。化而变化。 设计反应谱曲线下降段。设计反应谱曲线下降段。 反应谱曲线下降段与反应谱加速度、阻尼比及场地类反应谱曲线下降段与反应谱加速度、阻尼比及场地类别有关。别有关。GB 50011-2001采用衰减指数采用衰减指数考虑这种关系，但考虑这种关系，但衰减指数衰减指数却只与阻尼比有关；却只与阻尼比有关；ASCE/SEI 7-05的衰减指数的衰减指数为常数为常数1.0，但其提供了与场地类型有关的，但其提供了与场地类型有关的1s周期反应谱加周期反应谱加速度设计值，以考虑反应谱下降段的衰减过程。速度设计值，以考虑反应谱下降段的衰减过程。（2）场地分类对反应谱影响的比较）场地分类对反应谱影响的

59、比较 地震时场地的最大地面运动加速度与场地类别有关，通地震时场地的最大地面运动加速度与场地类别有关，通过地类别对抗震设计反应谱影响的比较示意图（图过地类别对抗震设计反应谱影响的比较示意图（图2-4）可）可以看出：以看出： GB 50011-2001规范只考虑了场地类别对特征周期的规范只考虑了场地类别对特征周期的影响，而未考虑场地类型对反应谱加速度最大值的影响，因影响，而未考虑场地类型对反应谱加速度最大值的影响，因此在相同抗震设防烈度条件下，此在相同抗震设防烈度条件下，GB 50011-2001的抗震设计的抗震设计反应谱只是随场地类型从反应谱只是随场地类型从I类到类到IV类的变化，反应谱曲线的类

60、的变化，反应谱曲线的平台宽度逐渐增大。平台宽度逐渐增大。 ASCE/SEI 7-05采用如下的方法考虑不同的场地类型对采用如下的方法考虑不同的场地类型对反应谱加速度最大值的影响：以反应谱加速度最大值的影响：以B类场地的反应谱加速度为基类场地的反应谱加速度为基准，用该加速度值乘以一个场地系数（根据不同的场地分类准，用该加速度值乘以一个场地系数（根据不同的场地分类以及地面运动加速度最大值以及地面运动加速度最大值SS确定），以考虑不同场地类型的确定），以考虑不同场地类型的影响，针对不同类型的场地，不仅反应谱曲线的平台宽度不影响，针对不同类型的场地，不仅反应谱曲线的平台宽度不同，而且反应谱加速度最大值

61、也会随着场地类型的改变而变同，而且反应谱加速度最大值也会随着场地类型的改变而变化。可见，化。可见，ASCE/SEI 7-05在考虑场地类型对抗震设计反应谱在考虑场地类型对抗震设计反应谱的影响方面，比的影响方面，比GB 50011-2001更为全面。更为全面。（3）反应谱值的比较）反应谱值的比较 为量化地比较为量化地比较GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05抗震设抗震设计反应谱的差异，考虑中等场地类型，阻尼比为计反应谱的差异，考虑中等场地类型，阻尼比为0.05的条的条件，并参考表件，并参考表2-2给出的中国抗震设防烈度与给出的中国抗震设防烈度与ASCE/SEI 7-05中地震地

62、面运动最大加速度值的对应关系，对两本规范中地震地面运动最大加速度值的对应关系，对两本规范的抗震设计反应谱值进行比较，并采用的抗震设计反应谱值进行比较，并采用MATLAB软件，作软件，作出不同抗震设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条件出不同抗震设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条件下，下，GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05抗震设计反应谱的比抗震设计反应谱的比较图，如图较图，如图2-5图图2-9所示，比较条件见表所示，比较条件见表2-20。通过上述比较可以看出：通过上述比较可以看出： 对于中等场地类型，阻尼比为对于中等场地类型，阻尼比为0.05的条件，的条件，GB 500

63、11-2001与与ASCE/SEI 7-05的反应谱峰值均随着抗震设的反应谱峰值均随着抗震设防烈度（或地震地面运动最大加速度）的提高而增加。在防烈度（或地震地面运动最大加速度）的提高而增加。在各种设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条件下，各种设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条件下，GB 50011-2001规范的反应谱峰值均低于规范的反应谱峰值均低于ASCE/SEI 7-05的的反应谱峰值（偏低约反应谱峰值（偏低约55.6%15.3%），反应谱峰值的差距），反应谱峰值的差距随着抗震设防烈度的提高而逐渐缩小，见表随着抗震设防烈度的提高而逐渐缩小，见表2-21。 由于由于GB 50011-2

64、001的抗震设计反应谱的纵坐标为的抗震设计反应谱的纵坐标为无量纲的地震影响系数，而无量纲的地震影响系数，而ASCE/SEI 7-05的抗震设计反的抗震设计反应谱的纵坐标为设计反应谱加速度，在进行比较时，统一应谱的纵坐标为设计反应谱加速度，在进行比较时，统一将反应谱的纵坐标调整为反应谱加速度，单位为将反应谱的纵坐标调整为反应谱加速度，单位为g； ASCE/SEI 7-05在第在第22章中直接给出了章中直接给出了TL区划图，区划图，按地理位置大致分为按地理位置大致分为4s、6s、8s、12s以及以及16s，在本次比，在本次比较中较中TL取其中位数，即取其中位数，即TL=8s。需要说明的是：需要说明

65、的是： GB 50011-2001的设计反应谱是考虑多遇地震（的设计反应谱是考虑多遇地震（50年超越概率年超越概率63.2%）条件下的反应谱，而）条件下的反应谱，而ASCE/SEI 7-05的设计反应谱是考虑设计地震（的设计反应谱是考虑设计地震（50年超越概率年超越概率10%）条件）条件下的反应谱，因此在比较中，需要将下的反应谱，因此在比较中，需要将GB 50011-2001的反的反应谱值进行调整（即纵坐标取应谱值进行调整（即纵坐标取GB 50011-2001的基本烈度的基本烈度地震条件下的加速度取值），以地震条件下的加速度取值），以ASCE/SEI 7-05设计地震设计地震条件下的反应谱为基

66、准，保证比较起点一致。条件下的反应谱为基准，保证比较起点一致。 在各种设防烈度（或地震地面运动最大加速度）在各种设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条件下，条件下，GB 50011-2001的反应谱平台段长度略长于的反应谱平台段长度略长于ASCE/SEI 7-05的反应谱平台段长度，差距随设防烈度的的反应谱平台段长度，差距随设防烈度的提高逐渐缩小，见表提高逐渐缩小，见表2-21。 在各种设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条在各种设防烈度（或地震地面运动最大加速度）条件下，在短周期段，件下，在短周期段，GB 50011-2001的反应谱值均小于的反应谱值均小于ASCE/SEI 7-05 的反应

67、谱值，随着周期的增大，由于的反应谱值，随着周期的增大，由于GB 50011-2001反应谱下降指数较小，使得反应谱下降指数较小，使得GB 50011-2001的反的反应谱值在中长周期段逐渐接近并超过应谱值在中长周期段逐渐接近并超过ASCE/SEI 7-05 的反的反应谱值。应谱值。2.7 结构抗震设计的原则和方法的比较结构抗震设计的原则和方法的比较中美规范均是采用的概率极限状态设计原则和分项系数中美规范均是采用的概率极限状态设计原则和分项系数设计表达式进行抗震设计。但应注意到与设计表达式进行抗震设计。但应注意到与GB 50011-2001采用两阶段设计步骤来实现三水准的设防目标不同，采用两阶段

68、设计步骤来实现三水准的设防目标不同，ASCE/SEI 7-05规范只针对设计地震（相当于我国的中震）规范只针对设计地震（相当于我国的中震）条件，采用单一阶段设计步骤实现其设防目标，考虑结构条件，采用单一阶段设计步骤实现其设防目标，考虑结构的弹塑性性能（通过引入结构反应调整系数的弹塑性性能（通过引入结构反应调整系数R体现结构的延体现结构的延性，该系数主要通过经验，根据不同结构类型的延性要求性，该系数主要通过经验，根据不同结构类型的延性要求确定），进行截面抗震承载力验算和抗震变形验算。确定），进行截面抗震承载力验算和抗震变形验算。（1 1） GB 50011-2001 GB 50011-2001结

69、构抗震分析的原则和方法结构抗震分析的原则和方法GB 50011-2001GB 50011-2001采用两阶段设计步骤来实现三水准的设防目采用两阶段设计步骤来实现三水准的设防目标：标：1 1）第一阶段设计为小震下的截面抗震承载力验算，必要）第一阶段设计为小震下的截面抗震承载力验算，必要时验算小震下的弹性变形，即取第一水准的地震动参数，计时验算小震下的弹性变形，即取第一水准的地震动参数，计算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，按分算结构的弹性地震作用标准值和相应的地震作用效应，按分项系数设计表达式进行结构构件的截面抗震承载力验算，这项系数设计表达式进行结构构件的截面抗震承载力验算，这样既

70、满足了在第一水准下具有必要的承载力可靠度，又满足样既满足了在第一水准下具有必要的承载力可靠度，又满足了第二水准下损坏可修的目标；了第二水准下损坏可修的目标；2.7.1 结构抗震分析的原则和方法的比较结构抗震分析的原则和方法的比较2）第二阶段设计为大震下的弹塑性变形验算。对于大多）第二阶段设计为大震下的弹塑性变形验算。对于大多数结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构数结构，可只进行第一阶段设计，而通过概念设计和抗震构造措施来满足第三水准的设防要求；对于有特殊要求建筑、造措施来满足第三水准的设防要求；对于有特殊要求建筑、地震时易倒塌的结构以及有明显薄弱层的不规则结构，除应地震时易倒塌的

71、结构以及有明显薄弱层的不规则结构，除应进行第一阶段设计外，还应进行结构薄弱部位的弹塑性变形进行第一阶段设计外，还应进行结构薄弱部位的弹塑性变形验算并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准设防要求。验算并采取相应的抗震构造措施，实现第三水准设防要求。GB 50011-2001关于结构抗震分析的原则和方法的具体关于结构抗震分析的原则和方法的具体规定如下：规定如下：1）除本规范特别规定者外，建筑结构应进行多遇地震作）除本规范特别规定者外，建筑结构应进行多遇地震作用下的内力和变形分析，此时，可假定结构与构件处于弹性用下的内力和变形分析，此时，可假定结构与构件处于弹性工作状态，内力和变形分析可采用线性静态

72、计算方法或线性动工作状态，内力和变形分析可采用线性静态计算方法或线性动力方法。力方法。 多遇地震作用下的内力和变形分析是多遇地震作用下的内力和变形分析是GB 50011-2001对结对结构地震反应、截面抗震承载力验算和变形验算最基本要求。构地震反应、截面抗震承载力验算和变形验算最基本要求。不规则且具有明显薄弱部位可能导致地震时严重破坏的建筑结不规则且具有明显薄弱部位可能导致地震时严重破坏的建筑结构，应按本规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分构，应按本规范有关规定进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析（即非线性分析）。此时，可根据结构特点采用静力弹塑性析（即非线性分析）。此时，可根据结构特点

73、采用静力弹塑性分析或弹塑性时程分析方法。分析或弹塑性时程分析方法。 考虑到非线性分析的难度较大，考虑到非线性分析的难度较大，GB 50011-2001只限于对特只限于对特别不规则并具有明显薄弱部位可能导致重大地震破坏，特别不规则并具有明显薄弱部位可能导致重大地震破坏，特别是有严重的变形集中可能导致地震倒塌的结构，应进行罕别是有严重的变形集中可能导致地震倒塌的结构，应进行罕遇地震作用下的弹塑性变形分析。遇地震作用下的弹塑性变形分析。 GB 50011-2001推荐了两种非线性分析方法：静力的非推荐了两种非线性分析方法：静力的非线性分析（推覆分析）和动力非线性分析（弹塑性时程分析）线性分析（推覆分

74、析）和动力非线性分析（弹塑性时程分析）。静力的非线性分析是：沿结构高度施加按一定形式分布的。静力的非线性分析是：沿结构高度施加按一定形式分布的模拟地震作用的等效侧力，并从小到大逐步增加侧力的强度，模拟地震作用的等效侧力，并从小到大逐步增加侧力的强度，使结构由弹性工作状态逐步进入弹塑性工作状态，最终达到使结构由弹性工作状态逐步进入弹塑性工作状态，最终达到并超过规定的弹塑性位移。这是目前较为实用的简化弹塑性并超过规定的弹塑性位移。这是目前较为实用的简化弹塑性分析技术，比动力非线性分析节省计算工作量，但也有一定分析技术，比动力非线性分析节省计算工作量，但也有一定使用局限性和适用性，对计算结果需要工程

75、经验判断。使用局限性和适用性，对计算结果需要工程经验判断。 2）动力非线性分析，即弹塑性时程分析，是较为严格的分）动力非线性分析，即弹塑性时程分析，是较为严格的分析方法，需要较好的计算机软件和很好的工程经验判断才能得析方法，需要较好的计算机软件和很好的工程经验判断才能得到有用的结果，是难度较大的一种方法。到有用的结果，是难度较大的一种方法。GB 50011-2001还允还允许采用简化的弹塑性分析技术，如钢筋混凝土框架等的弹塑性许采用简化的弹塑性分析技术，如钢筋混凝土框架等的弹塑性分析简化方法。分析简化方法。（2） ASCE/SEI 7-05结构抗震分析的原则和方法结构抗震分析的原则和方法ASC

76、E/SEI 7-05规定结构抗震设计采用单一阶段设计法，主规定结构抗震设计采用单一阶段设计法，主要针对设计地震进行抗震验算。要针对设计地震进行抗震验算。抗震分析采用弹塑性反应谱理论，通过结构反应调整系数抗震分析采用弹塑性反应谱理论，通过结构反应调整系数（Response Modification Coetficient）R考虑不同结构类型考虑不同结构类型的延性性能，假定结构处于弹塑性工作状态，内力和变形分析可的延性性能，假定结构处于弹塑性工作状态，内力和变形分析可采用线性静力计算方法、线性动力计算方法或非线性动力计算方采用线性静力计算方法、线性动力计算方法或非线性动力计算方法；对于抗震设防类别

77、为法；对于抗震设防类别为D、E、F类，表类，表2-10规定的其他情况的规定的其他情况的结构不应采用线性静力计算方法进行内力和变形分析。结构不应采用线性静力计算方法进行内力和变形分析。 除了根据结构体系类型本身的延性性能区分相应的结构反应除了根据结构体系类型本身的延性性能区分相应的结构反应调整系数调整系数R值外，如承重墙体体系、框架体系、抗弯框架体系、值外，如承重墙体体系、框架体系、抗弯框架体系、双重结构体系、框架双重结构体系、框架-剪力墙结构体系，剪力墙结构体系，ASCE/SEI 7-05还对同还对同一结构类型设定了几个不同的延性等级：一结构类型设定了几个不同的延性等级：“普通（普通（Ordi

78、nary）”、“中等（中等（Intermediate）”、“特殊（特殊（Special）”由不同的设计由不同的设计参数和抗震措施保证此三个等级结构的延性性能依次递增，参数和抗震措施保证此三个等级结构的延性性能依次递增，三者的结构反应调整系数三者的结构反应调整系数R依次增大，设计地震作用依次降依次增大，设计地震作用依次降低。低。 抗震设计时，设计者可以选用不同的延性等级，对于强抗震设计时，设计者可以选用不同的延性等级，对于强震区（相当于我国震区（相当于我国8 度半与度半与9 度地区）只能使用度地区）只能使用“特殊特殊”等级，等级，对中震区（约相当于我国对中震区（约相当于我国7 度至度至8度地区）

79、可以选用度地区）可以选用“特殊特殊”或或“中等中等”等级，对低震区（相当于我国等级，对低震区（相当于我国6、7度地区）可以三者度地区）可以三者任选。任选。 结构反应调整系数结构反应调整系数R是对结构延性性能和其超过设计强度是对结构延性性能和其超过设计强度后的性能的定量体现，主要根据类似结构在以往地震中的后的性能的定量体现，主要根据类似结构在以往地震中的 表现，通过经验确定。表现，通过经验确定。 作为示例，表作为示例，表2-22给出给出ASCE/SEI 7-05中主要与钢结构中主要与钢结构有关的有关的C类结构体系的结构反应调整系数类结构体系的结构反应调整系数R。R较高意味着结较高意味着结构延性要

80、求较高，相应的设计地震作用的折减也较多。构延性要求较高，相应的设计地震作用的折减也较多。 GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05在结构抗震分析原则在结构抗震分析原则方面的最大差别是所考虑的地震作用条件不同，方面的最大差别是所考虑的地震作用条件不同，GB 50011-2001分别考虑的是分别考虑的是“小震小震”条件下与条件下与“大震大震”条件下的结构抗震条件下的结构抗震分析，而分析，而ASCE/SEI 7-05考虑的是在设计地震（相当于我国的考虑的是在设计地震（相当于我国的中震）条件下的结构抗震分析。中震）条件下的结构抗震分析。（1）GB 50011-2001的重力荷载取值及组

81、合值系数的重力荷载取值及组合值系数GB 50011-2001的重力荷载取值及组合值系数见表的重力荷载取值及组合值系数见表2-23。2.7.2 重力荷载取值及组合值系数的比较重力荷载取值及组合值系数的比较（2）ASCE/SEI 7-05的重力荷载取值及组合值系数的重力荷载取值及组合值系数ASCE/SEI 7-05的重力荷载取值及组合值系数见表的重力荷载取值及组合值系数见表2-24。 由表由表2-23与表与表2-24可以看出，可以看出，GB 50011-2001的重力的重力荷载取值水平比荷载取值水平比ASCE/SEI 7-05略大。略大。（1 1）GB 50011-2001GB 50011-200

82、1规定，结构构件的地震作用效应和规定，结构构件的地震作用效应和其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：其他荷载效应的基本组合，应按下式计算：S=GSGE+EhSEhk+EvSEvk+wwSwk （2-102-10）式中，式中，S S结构构件的地震作用效应组合设计值；结构构件的地震作用效应组合设计值； G G重力荷载分项系数，一般情况一般情况应采重力荷载分项系数，一般情况一般情况应采用用 1.2 1.2，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于，当重力荷载效应对构件承载能力有利时，不应大于1.01.0；2.7.3 地震作用效应组合的比较地震作用效应组合的比较Eh、Ev分别为水平和竖向地震作用分

83、项系数，应按表分别为水平和竖向地震作用分项系数，应按表2- 27 采用；采用；w风荷载分项系数，应采用风荷载分项系数，应采用1.4； SGE重力荷载代表值的效应，有吊车时，尚应包括悬吊物重重力荷载代表值的效应，有吊车时，尚应包括悬吊物重 力标准值的效应；力标准值的效应； SEhk水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数水平地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数 或调整系数；或调整系数；SEvk竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数竖向地震作用标准值的效应，尚应乘以相应的增大系数 或调整系数；或调整系数；Swk风荷载标准值的效应；风荷载标准值的效应；w风荷载组合值系数，一

84、般结构取风荷载组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用，风荷载起控制作用 的高层建筑应采用的高层建筑应采用0.2。 GB 50011-2001给出的需要计算竖向地震作用的条件是：给出的需要计算竖向地震作用的条件是： 抗震设防烈度为抗震设防烈度为9度时的高层建筑；抗震设防烈度为度时的高层建筑；抗震设防烈度为8度度和和9度时的大跨度和长悬臂结构。度时的大跨度和长悬臂结构。 GB 50011-2001的条文说明中指出：在设防烈度的地震作的条文说明中指出：在设防烈度的地震作用下，结构构件承载力的可靠指标用下，结构构件承载力的可靠指标是负值，难于按是负值，难于按GB50068-2001分析，分析，

85、GB 50011-2001第一阶段的抗震设计取第一阶段的抗震设计取相当于众值烈度下的弹性地震作用作为额定指标，此时的设相当于众值烈度下的弹性地震作用作为额定指标，此时的设计表达式可按计表达式可按GB 50068-2001处理。处理。关于地震作用分项系数，关于地震作用分项系数，GB 50011-2001的条文说明中指出，的条文说明中指出，在众值烈度下的地震作用，应视为可变作用而不是偶然作用。在众值烈度下的地震作用，应视为可变作用而不是偶然作用。这样，根据这样，根据GB 50068-2001确定直接作用（荷载）分项系确定直接作用（荷载）分项系数的方法，通过综合比较，数的方法，通过综合比较，GB 5

86、0011-2001对水平地震作用，对水平地震作用，确定确定Eh=1.3，至于竖向地震作用分项系数，则参照水平地，至于竖向地震作用分项系数，则参照水平地震作用，也取震作用，也取Ev=1.3。当竖向与水平地震作用同时考虑时，。当竖向与水平地震作用同时考虑时，根据加速度峰值记录和反应谱的分析，二根据加速度峰值记录和反应谱的分析，二者的组合比为者的组合比为1：0.4，故此时，故此时Eh=1.3，Ev=0.41.30.5。（2）ASCE/SEI 7-05规定，对于地震作用效应组合，按照规定，对于地震作用效应组合，按照荷载抗力系数设计法进行设计时，考虑恒荷载对结构不利的荷载抗力系数设计法进行设计时，考虑恒

87、荷载对结构不利的情况，应按下式计算：情况，应按下式计算：U=1.2D + 1.0E + L + 0.2S （2-11）考虑恒荷载对结构有利的情况，应按下式计算：考虑恒荷载对结构有利的情况，应按下式计算：U=0.9D + 1.0E + 1.6H （2-12）其中，其中，U所需强度（荷载效应组合值）；所需强度（荷载效应组合值）； D恒荷载标准值的效应；恒荷载标准值的效应； L活荷载标准值的效应；活荷载标准值的效应； S雪荷载标准值的效应；雪荷载标准值的效应； H侧向土压力或侧向水压力的效应；侧向土压力或侧向水压力的效应； E地震荷载标准值的效应。地震荷载标准值的效应。当按式（当按式（2-11）计算

88、时取）计算时取E=Eh+Ev，当按照式（，当按照式（2-12）计算时）计算时取取E=Eh-Ev；Eh为水平地震作用效应，为水平地震作用效应，Ev为竖向地震作用效应；为竖向地震作用效应；Eh= QE， 为可靠性系数，为可靠性系数，QE为水平地震作用效应（根据设计为水平地震作用效应（根据设计基底剪力基底剪力V计算）；计算）；Ev=0.2SDSD，SDS为短周期设计反应谱为短周期设计反应谱加速度参数，根据加速度参数，根据ASCE/SEI 7-05给出的抗震设计反应谱计算，给出的抗震设计反应谱计算，当当SDS小于或等于小于或等于0.125时，或采用式（时，或采用式（2-12）进行荷载效应组）进行荷载效

89、应组合时，可以不考虑竖向地震作用。合时，可以不考虑竖向地震作用。ASCE/SEI 7-05关于可靠性系数关于可靠性系数 的规定如下：的规定如下：可靠性系数可靠性系数 是考虑结构体系赘余性和可靠性的系数，在以下是考虑结构体系赘余性和可靠性的系数，在以下情况应取为情况应取为1.0： 抗震设防类别为抗震设防类别为B类和类和C类的结构；类的结构； 侧移计算以及考虑侧移计算以及考虑P-效应时；效应时； 非结构构件的设计；非结构构件的设计； 非建筑类结构的设计；非建筑类结构的设计； 考虑地震力放大系数的连接组件的接头设计；考虑地震力放大系数的连接组件的接头设计； 要求采用地震力放大系数的接头设计；要求采用

90、地震力放大系数的接头设计； 计算楼层水平分布力时；计算楼层水平分布力时； 效能减震结构体系的设计。效能减震结构体系的设计。对于抗震设防类别为对于抗震设防类别为D、E、F类的结构，一般情况下类的结构，一般情况下 应取为应取为1.3，但以下两类情况，但以下两类情况 可取为可取为1.0： 每一个楼层都需要抵抗超过每一个楼层都需要抵抗超过35%的基底剪力的情况；的基底剪力的情况； 结构所有楼层的平面规则，并且在任一楼层的任一方向的抗结构所有楼层的平面规则，并且在任一楼层的任一方向的抗侧力体系至少有两个开间都需要抵抗超过侧力体系至少有两个开间都需要抵抗超过35%的基底剪力的情的基底剪力的情况。况。与中国

91、规范相比，在地震作用效应组合方面的主要差别是：与中国规范相比，在地震作用效应组合方面的主要差别是： 美国规范在计算地震力时，水平地震作用和竖向地震作用总美国规范在计算地震力时，水平地震作用和竖向地震作用总是同时考虑的。而中国规范只有是同时考虑的。而中国规范只有8度和度和9度时的大跨结构、长悬度时的大跨结构、长悬臂结构、烟囱和类似高耸结构以及臂结构、烟囱和类似高耸结构以及9度时的高层建筑，才考虑度时的高层建筑，才考虑竖向地震作用。竖向地震作用。 美国规范还引入了考虑结构体系赘余性和可靠性的可靠性系美国规范还引入了考虑结构体系赘余性和可靠性的可靠性系数数 。地震作用分项系数则随。地震作用分项系数则

92、随 的变化而变化。的变化而变化。（1 1） GB 50011-2001 GB 50011-2001采用概率极限状态设计原则，按分项系采用概率极限状态设计原则，按分项系数设计表达式进行设计。数设计表达式进行设计。GB 50011-2001GB 50011-2001截面的抗震承载力验算针对小震条件（截面的抗震承载力验算针对小震条件（5050年超年超越概率为越概率为63.2%63.2%的地震）采用概率极限状态设计原则，按分项的地震）采用概率极限状态设计原则，按分项系数设计表达式进行设计：系数设计表达式进行设计：S SR R/ /RERE （2-132-13）式中：式中：S S结构构件的地震作用效应组

93、合设计值；结构构件的地震作用效应组合设计值； R R结构构件承载力设计值；结构构件承载力设计值； RERE承载力抗震调整系数，除承载力抗震调整系数，除GB 50011-2001GB 50011-2001另有另有2.7.3 截面抗震承载力验算的比较截面抗震承载力验算的比较规定外，应按表规定外，应按表2-26采用。当仅计算竖向地震作用时，各类结采用。当仅计算竖向地震作用时，各类结构构件承载力抗震调整系数均宜采用构构件承载力抗震调整系数均宜采用1.0。GB 50011-2001的条文说明中指出：结构在设防烈度下的的条文说明中指出：结构在设防烈度下的抗震验算根本上应该是弹塑性变形验算，但为减少计算工作

94、量抗震验算根本上应该是弹塑性变形验算，但为减少计算工作量并符合设计习惯，对大部分结构，将变形验算转换为众值烈度并符合设计习惯，对大部分结构，将变形验算转换为众值烈度地震作用下构件承载力验算的形式来表现。按照地震作用下构件承载力验算的形式来表现。按照GB 50068-2001建筑结构可靠度设计统一标准的原则，建筑结构可靠度设计统一标准的原则，89规范与规范与78规范在众值烈度下有基本相同的可靠指标，规范在众值烈度下有基本相同的可靠指标，GB 50011-2001略略有提高。基于此前提，在确定地震作用分项系数的同时，则可有提高。基于此前提，在确定地震作用分项系数的同时，则可得到与抗力标准值得到与抗

95、力标准值Rk相应的最优抗力分项系数，并进一步转换相应的最优抗力分项系数，并进一步转换为抗震的抗力函数（即抗震承载力设计值为抗震的抗力函数（即抗震承载力设计值RdE），使抗力分项），使抗力分项系数取系数取1.0或不出现。或不出现。现阶段大部分结构构件截面抗震承载力验算时，采用了各现阶段大部分结构构件截面抗震承载力验算时，采用了各有关规范的承载力设计值有关规范的承载力设计值Rd，因此，抗震设计的抗力分项系数，因此，抗震设计的抗力分项系数，就相应地变为承载力设计值的抗震调整系数就相应地变为承载力设计值的抗震调整系数RE，即，即RE=Rd/RdE或或RdE=Rd/RE。（2）ASI/AISC 341-

96、05按照美国钢结构设计规范按照美国钢结构设计规范ANSI/AISC 360-05的规定，既可采用荷载抗力系数设计法的规定，既可采用荷载抗力系数设计法LRFD，也可采用容许应力设计法，也可采用容许应力设计法ASD。LRFD法与中国规范法与中国规范的相同，也是采用概率极限状态设计原则，按分项系数设计表的相同，也是采用概率极限状态设计原则，按分项系数设计表达式进行设计；达式进行设计；ASD法为传统的单一安全系数的容许应力设计法为传统的单一安全系数的容许应力设计法，法，ASD与与LRFD的安全度设置水平大体相同，设计人员可在的安全度设置水平大体相同，设计人员可在两种方法中选择其一进行设计，但不能混用。

97、两种方法中选择其一进行设计，但不能混用。1）ANSI/AISC 360-05的设计表达式的设计表达式LRFD： 设计强度设计强度需要强度需要强度 （2-14）或或 RnUL （2-15）ASD： 容许强度容许强度需要强度需要强度 （2-16）或或 RnUA （2-17）其中，其中，为抗力系数；为抗力系数；UL为考虑荷载分项系数后的荷载效应组为考虑荷载分项系数后的荷载效应组合设计值，即需要强度；合设计值，即需要强度；为安全系数；为安全系数；UA为利用为利用ASD法确定法确定的荷载组合计算得到的需要强度。的荷载组合计算得到的需要强度。Rn为名义强度。有关为名义强度。有关及及的取值如表的取值如表2-

98、27所示。所示。ANSI/AISC 360-05建立了同类构件的强度折减系数建立了同类构件的强度折减系数（ASD）与抗力分项系数与抗力分项系数（LRFD）之间的关系：）之间的关系： （2-18）1）LRFD与与ASD的目标可靠指标的目标可靠指标 通过可靠度校准分析，通过可靠度校准分析，LRFD与与ASD对应的目标可靠指标对应的目标可靠指标的要求见表的要求见表2-28。2）ANSI/AISC 360-05的荷载组合的荷载组合 根据根据ASCE/SEI 7-05的规定，的规定，ANSI/AISC 360-05采用的采用的荷载组合见表荷载组合见表2-293）LRFD与与ASD的安全度设置水平的比较的

99、安全度设置水平的比较 以轴心受拉构件为例加以说明。用以轴心受拉构件为例加以说明。用LRFD设计，抗力系数设计，抗力系数=0.9，有：，有：1.2D+1.6L=0.9Rn （2-19）或或1.33D+1.78L=Rn（LRFD） （2-20）用用ASD设计，轴心受拉构件的安全系数为设计，轴心受拉构件的安全系数为1.67，得：，得： （2-21） 或或1.67D+1.67L=Rn（ASD） （2-22）可得：可得：（2-23）对于对于L/D接近于接近于“0”的情况，则有：的情况，则有：1.4D=0.90 Rn （2-24） 1.56D=Rn（LRFD） （2-25）（2-26）上述公式计算结果的比

100、较见图上述公式计算结果的比较见图2-10。 由图由图2-10可以看出：可以看出： 当当Q3.0时，时，LRFD比比ASD的相当安全系数要稍大，但两者差距不大，采用的相当安全系数要稍大，但两者差距不大，采用LRFD进行进行设计更为合理。设计更为合理。 （3） GB 50011-2001以及以及ANSI/AISC 341-05进行抗进行抗震验算的水准不同，震验算的水准不同，GB 50011-2001针对的是针对的是“小震小震”条件条件下的抗震承载力验算，而下的抗震承载力验算，而ANSI/AISC 341-05针对的是相当针对的是相当于我国规范于我国规范“中震中震”条件下的抗震承载力验算。条件下的抗

101、震承载力验算。（1）GB 50011-2001关于抗震变形验算的规定关于抗震变形验算的规定1）下列结构如钢筋混凝土框架、钢筋混凝土框架）下列结构如钢筋混凝土框架、钢筋混凝土框架-剪力剪力墙、板柱墙、板柱-剪力墙、框架剪力墙、框架-核心筒、钢筋混凝土抗震墙、筒中核心筒、钢筋混凝土抗震墙、筒中筒、钢筋混凝土框支层、多高层钢结构应进行多遇地震作用筒、钢筋混凝土框支层、多高层钢结构应进行多遇地震作用下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合下的抗震变形验算，其楼层内最大的弹性层间位移应符合GB 50011-2001的规定。的规定。GB 50011-2001的条文说明中指出：弹性变形验算属于的条

102、文说明中指出：弹性变形验算属于正常使用极限状态的验算，正常使用极限状态的验算，各作用分项系数均取各作用分项系数均取1.0。钢筋混凝土结构构件的刚度，。钢筋混凝土结构构件的刚度，2.7.5 抗震变形验算抗震变形验算 一般可取弹性刚度；当计算的变形较大时，宜适当考虑一般可取弹性刚度；当计算的变形较大时，宜适当考虑截面开裂的刚度折减，如取截面开裂的刚度折减，如取0.85 EcI0。2）结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，应）结构在罕遇地震作用下薄弱层的弹塑性变形验算，应符合下列要求：符合下列要求：下列结构应进行弹塑性变形验算：下列结构应进行弹塑性变形验算： 8度度、类场地和类场地和9度时，高

103、大的单层钢筋混凝土柱度时，高大的单层钢筋混凝土柱厂房的横向排架；厂房的横向排架； 79度时楼层屈服强度系数小于度时楼层屈服强度系数小于0.5的钢筋混凝土框的钢筋混凝土框架结构；架结构； 高度大于高度大于150m的钢结构；的钢结构； 甲类建筑和甲类建筑和9度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢度时乙类建筑中的钢筋混凝土结构和钢结构；结构； 采用隔震和消能减震设计的结构。采用隔震和消能减震设计的结构。下列结构宜进行弹塑性变形验算：下列结构宜进行弹塑性变形验算： 高度超限且竖向不规则的高层建筑结构；高度超限且竖向不规则的高层建筑结构； 7度度、类场地和类场地和8度时乙类建筑中的钢筋混凝土结度时乙类建筑中

104、的钢筋混凝土结构和钢结构；构和钢结构； 板柱板柱-抗震墙结构和底部框架砖房；抗震墙结构和底部框架砖房； 高度不大于高度不大于150m的高层钢结构。的高层钢结构。（2）ASCE/SEI 7-05抗震变形验算的规定抗震变形验算的规定ASCE/SEI 7-05在抗震变形验算的规定方面，以许用楼在抗震变形验算的规定方面，以许用楼层位移层位移a为控制变量，给出了设计地震条件下的抗震变形验为控制变量，给出了设计地震条件下的抗震变形验算标准，见表算标准，见表2-30。注：注：a a：h hsxsx为为x x层的楼层高度；层的楼层高度； b b：抗震设防类别为：抗震设防类别为D D、E E、F F类的由单一抗

105、弯框架构成类的由单一抗弯框架构成的抗侧力体系，其许用楼层位移还应满足如下要求，即任一的抗侧力体系，其许用楼层位移还应满足如下要求，即任一楼层的设计楼层位移楼层的设计楼层位移 ，不应超过，不应超过 a a/ / ；（；（ 即前文所述的即前文所述的可靠性系数）可靠性系数） c c：没有位移限制的带有填充墙、隔墙、吊顶、围护墙：没有位移限制的带有填充墙、隔墙、吊顶、围护墙的单层结构，应按此楼层位移进行设计；的单层结构，应按此楼层位移进行设计； d d：由砌体剪力墙组成的基本结构体系，该剪力墙按照：由砌体剪力墙组成的基本结构体系，该剪力墙按照从基础伸出的竖向悬臂结构设计，即剪力墙上的弯矩不能忽从基础伸

106、出的竖向悬臂结构设计，即剪力墙上的弯矩不能忽略的情况。略的情况。在抗震变形验算方面，根据在抗震变形验算方面，根据GB 50011-2001GB 50011-2001以及以及ASCE/SEI ASCE/SEI 7-057-05的相关规定，相关比较结论如下：的相关规定，相关比较结论如下： GB 50011-2001 GB 50011-2001给出了结构在给出了结构在“ “小震小震” ”条件下，采用楼层条件下，采用楼层内最大弹性层间位移的控制指标，进行抗震变形验算的标准，内最大弹性层间位移的控制指标，进行抗震变形验算的标准，以及以及“ “大震大震” ”条件下，采用弹塑性层间位移的控制指标，进行条件下

107、，采用弹塑性层间位移的控制指标，进行薄弱层的弹塑性变形验算的标准；薄弱层的弹塑性变形验算的标准； ASCE/SEI 7-05 ASCE/SEI 7-05在设计地震条件下，针对不同结构形式在设计地震条件下，针对不同结构形式及建筑用途分类（及建筑用途分类（I I类类IVIV类），采用许用楼层位移的控制指类），采用许用楼层位移的控制指标，给出了结构抗震变形验算标准。标，给出了结构抗震变形验算标准。地震作用的计算方法主要分为静力计算方法和动力计算方地震作用的计算方法主要分为静力计算方法和动力计算方法两类，其中底部剪力法（法两类，其中底部剪力法（ASCE/SEI 7-05称为称为“等效侧向力等效侧向力法

108、法”（Equivalent Lateral Force Procedure）是常用的水平）是常用的水平地震作用的静力计算方法，也是地震作用的静力计算方法，也是GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05推荐采用的水平地震作用的计算方法之一。推荐采用的水平地震作用的计算方法之一。GB 50011-2001规定，底部剪力法适用于高度不超过规定，底部剪力法适用于高度不超过40m以剪切变形为以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，而质点体系的结构，而ASCE/SEI 7-05等效侧向力法的适用于抗等

109、效侧向力法的适用于抗震设防类别为震设防类别为B、C类的所有结构以及抗震设防类别为类的所有结构以及抗震设防类别为D、E、F类的结构。类的结构。3 3 中美抗震规范水平地震作用取值的比较中美抗震规范水平地震作用取值的比较本章拟在统一的本章拟在统一的“小震小震”条件下，对条件下，对GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05规范的水平地震作用取值进行比较。规范的水平地震作用取值进行比较。 3.1 中美规范水平地震作用的计算方法中美规范水平地震作用的计算方法3.1.1 GB 50011-2001水平地震作用的计算方法水平地震作用的计算方法GB 50011-2001规定底部剪力法适用于高度不

110、超过规定底部剪力法适用于高度不超过40m以剪以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，底部剪力法的计算公式为：似于单质点体系的结构，底部剪力法的计算公式为：F FEkEk= = 1 1G Geq eq （3-1）式中：式中：F FEkEk结构总水平地震作用标准值；结构总水平地震作用标准值；1相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数，多层砌相应于结构基本自振周期的水平地震影响系数，多层砌体房屋、底层框架和多层内框架砖房，可取水平地震影响系数体房屋、底层框架和多层内框架砖房，可取水平地震影响系数最大值；最大

111、值；Geq结构等效总重力荷载，单质点取总重力荷载代表值，结构等效总重力荷载，单质点取总重力荷载代表值，多质点可取总重力荷载代表值的多质点可取总重力荷载代表值的0.85，即对于多质点体系，式，即对于多质点体系，式3-1应变为应变为FEk=0.851Geq。水平地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组水平地震影响系数应根据烈度、场地类别、设计地震分组和结构自振周期以及阻尼比确定。水平地震影响系数和结构自振周期以及阻尼比确定。水平地震影响系数1针对针对“小震小震”条件和条件和“大震大震”条件分别给出，其最大值条件分别给出，其最大值max应按应按表表3-1采用，其他值应按照图采用，其他值应按照图

112、3-1所示的地震影响系数曲线确所示的地震影响系数曲线确定；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表定；特征周期应根据场地类别和设计地震分组按表3-2采用，采用，计算计算8、9度罕遇地震作用时，特征周期应增加度罕遇地震作用时，特征周期应增加0.05s。ASCE/SEI 7-05规定的水平地震作用的静力计算方法为等规定的水平地震作用的静力计算方法为等效侧向力法（效侧向力法（Equivalent Lateral Force Procedure），除抗），除抗震设防类别为震设防类别为D、E、F类的复杂结构外，均可采用该方法计类的复杂结构外，均可采用该方法计算地震作用。计算的设计基底剪力相当于算地震作用

113、。计算的设计基底剪力相当于GB 50011-2001的的结构总水平地震作用，设计基底剪力结构总水平地震作用，设计基底剪力V应按照下式计算：应按照下式计算：V= CS W （3-2）式中，式中，CS为地震反应系数，应按式（为地震反应系数，应按式（3-3）计算；）计算； W为等效重力荷载，取值见表为等效重力荷载，取值见表2-28。CS=SDS/（R/I） （3-3）3.1.2 ASCE/SEI 7-05水平地震作用的计算方法水平地震作用的计算方法式中，式中，SDS为短周期设计反应谱加速度参数；为短周期设计反应谱加速度参数； R为结构反应调整系数，取值见表为结构反应调整系数，取值见表2-22； I

114、为抗震重要性系数，取值见表为抗震重要性系数，取值见表2-8。 ASCE/SEI 7-05规定规定CS不应超过式（不应超过式（3-4）和式（）和式（3-5）规）规定的限值：定的限值：CSSD1/T（R/I） 当当TTL时时 （3-4）CSSD1TL/T2（R/I） 当当TTL时时 （3-5）式中，式中，T结构基本周期；结构基本周期； TL长周期限值，取值参见长周期限值，取值参见ASCE/SEI 7-05第第22章中章中TL分分布图；布图； SD1周期为周期为1秒的设计反应谱加速度参数。秒的设计反应谱加速度参数。 同时同时CS不应小于不应小于0.01，对位于，对位于S1大于大于0.6g地区的结构，

115、地区的结构，CS不应小于不应小于0.5S1/（R/I）。）。比较式（比较式（3-1）与式（）与式（3-2），），GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05采用底部剪力法（等效侧向力法）计算水平地采用底部剪力法（等效侧向力法）计算水平地震作用时，计算公式的形式是一致的，主要涉及震作用时，计算公式的形式是一致的，主要涉及4个关键参数个关键参数（1、Geq与与CS、W），作为水平地震作用取值比较的前提，），作为水平地震作用取值比较的前提，现对这些参数进行简要分析。现对这些参数进行简要分析。（1）对于等效重力荷载（）对于等效重力荷载（Geq或或W）的取值，在进行水）的取值，在进行水平地震

116、作用取值的比较分析方面，为使问题简化，可假定平地震作用取值的比较分析方面，为使问题简化，可假定GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05的等效重力荷载取值水平基本的等效重力荷载取值水平基本一致；一致；3.1.3 水平地震作用计算公式相关参数的分析水平地震作用计算公式相关参数的分析（2）GB 50011-2001的水平地震影响系数的水平地震影响系数1，针对，针对“小小震震”条件和条件和“大震大震”条件分别给出，一般情况下应按照图条件分别给出，一般情况下应按照图3-1的地震影响系数曲线确定，水平地震影响系数最大值的地震影响系数曲线确定，水平地震影响系数最大值max应应按表按表3-1采

117、用；采用；（3）ASCE/SEI 7-05的地震反应系数的地震反应系数CS，针对设计地震，针对设计地震（相当于我国规范的中震）条件给出，考虑短周期设计反应（相当于我国规范的中震）条件给出，考虑短周期设计反应谱加速度参数谱加速度参数SDS、结构反应调整系数、结构反应调整系数R、抗震重要性系数、抗震重要性系数I计算得到。其中设计反应谱加速度参数计算得到。其中设计反应谱加速度参数SDS的取值和结构反的取值和结构反应调整系数应调整系数R的取值及抗震重要性系数的取值及抗震重要性系数I的取值见前述；的取值见前述；v（4）GB 50011-2001的水平地震影响系数的水平地震影响系数1与与ASCE/SEI

118、7-05的地震反应系数的地震反应系数CS各针对不各针对不同的地震作用条件给出，在进行相关比较时，同的地震作用条件给出，在进行相关比较时，应注意统一比较标准。应注意统一比较标准。（1）假定）假定GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05规范进行水平规范进行水平地震作用计算所考虑的重力荷载取值是基本相同的。地震作用计算所考虑的重力荷载取值是基本相同的。（2）GB 50011-2001的水平地震影响系数的水平地震影响系数1针对针对“小震小震”和和“大震大震”条件分别给出，条件分别给出，ASCE/SEI 7-05的地震反应系数的地震反应系数CS针对设计地震条件给出，为了保证水平地震作用取

119、值针对设计地震条件给出，为了保证水平地震作用取值比较比较3.2 中美规范水平地震作用取值的比较分析中美规范水平地震作用取值的比较分析3.1.1比较条件比较条件（2）GB 50011-2001的水平地震影响系数的水平地震影响系数1针对针对“小震小震”和和“大大震震”条件分别给出，条件分别给出，ASCE/SEI 7-05的地震反应系数的地震反应系数CS针对设针对设计地震条件给出，为了保证水平地震作用取值比较的起点一计地震条件给出，为了保证水平地震作用取值比较的起点一致，需要对致，需要对ASCE/SEI 7-05水平地震作用的计算结果乘以水平地震作用的计算结果乘以“1/2.8”的系数，相应选取的系数

120、，相应选取GB 50011-2001小震条件下的水平小震条件下的水平地震影响系数地震影响系数1，以保证，以保证GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05规范的水平地震作用取值在相当于我国规范的水平地震作用取值在相当于我国“小震小震”条件下进行比条件下进行比较。较。（3）本章选取）本章选取GB 50011-2001以及以及ASCE/SEI 7-05两本规范规定的，相当于两本规范规定的，相当于GB 50011-2001小震条件小震条件下的水平地震作用最大值进行比较分析。考虑下的水平地震作用最大值进行比较分析。考虑GB 50011-2001抗震设防烈度为抗震设防烈度为7度度9度，抗震设

121、防类别度，抗震设防类别为丙类，场地类别为为丙类，场地类别为II类的条件，相应类的条件，相应ASCE/SEI 7-05的短周期地震地面运动最大加速度的短周期地震地面运动最大加速度SS为为0.55g1.58g，（见表，（见表3-3），），建筑用途分类为建筑用途分类为II类，场地类别为类，场地类别为D类的条件，以及抗弯框架类的条件，以及抗弯框架体系中体系中3种有代表性的结构体系：特殊的钢抗弯框架、中等的种有代表性的结构体系：特殊的钢抗弯框架、中等的钢抗弯框架、普通的钢抗弯框架。钢抗弯框架、普通的钢抗弯框架。 两本规范的水平地震作用取值的比较计算条件见表两本规范的水平地震作用取值的比较计算条件见表3-

122、4。按照前述计算条件，分别计算按照前述计算条件，分别计算GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05规范的水平地震作用，计算结果见表规范的水平地震作用，计算结果见表3-5。前。前面已假定面已假定GB 50011-2001与与ASCE/SEI 7-05的等效重力荷载的等效重力荷载取值水平基本一致，即取值水平基本一致，即Geq=W，进而得到图，进而得到图3-2。3.1.1中美规范水平地震作用取值的分析比较中美规范水平地震作用取值的分析比较由表由表3-5及图及图3-2可以看出：可以看出：（1）在统一的）在统一的“小震小震”条件下，条件下，GB 50011-2001的水平地震的水平地震作用

123、取值明显大于作用取值明显大于ASCE/SEI 7-05的水平地震作用取值，随着抗的水平地震作用取值，随着抗震设防烈度（或短周期地震地面运动最大加速度）的提高，差震设防烈度（或短周期地震地面运动最大加速度）的提高，差距逐渐增大。距逐渐增大。v抗震设防烈度为抗震设防烈度为7度（度（0.10g）时，）时，GB 50011-2001的水平地的水平地震作用取值比震作用取值比ASCE/SEI 7-05的偏大的偏大44.4%；v抗震设防烈度为抗震设防烈度为7度（度（0.15g）时，）时，GB 50011-2001的水平地的水平地震作用取值比震作用取值比ASCE/SEI 7-05的偏大的偏大51.0%；v抗震

124、设防烈度为抗震设防烈度为8度（度（0.20g）时，）时，GB 50011-2001的水平地的水平地震作用取值比震作用取值比ASCE/SEI 7-05的偏大的偏大58.8%；v抗震设防烈度为抗震设防烈度为8度（度（0.30g）时，）时，GB 50011-2001的水平地的水平地震作用取值比震作用取值比ASCE/SEI 7-05的偏大的偏大67.2%；v抗震设防烈度为抗震设防烈度为9度（度（0.40g）时，）时，GB 50011-2001的水平地的水平地震作用取值比震作用取值比ASCE/SEI 7-05的偏大的偏大71.7%。（2）本文只针对水平地震作用峰值进行了比）本文只针对水平地震作用峰值进行

125、了比较，若考虑不同特征周期结构的水平地震作较，若考虑不同特征周期结构的水平地震作用取值，特别是考虑长周期结构的水平地震用取值，特别是考虑长周期结构的水平地震作用取值时，所得结论会有一些变化。作用取值时，所得结论会有一些变化。 分分别别运用中美抗震运用中美抗震规规范范对对某某20层层中心支撑中心支撑钢钢框架框架结结构构进进行行设计设计分析，分析，该该建筑位于北京某地区建筑位于北京某地区，设设防烈度防烈度为为8度，地面度，地面设设计计加速度加速度为为0.2g，设计设计地震分地震分组为组为第一第一组组，场场地地类别为类别为III类类，特征周期特征周期Tg为为0.25s。结结构构详细详细信息信息见见表

126、表4-1所示所示。4.1 4.1 基本计算参数基本计算参数4.1.1 设计条件设计条件4 4 中美钢结构抗震设计规范安全度设置水平的比较中美钢结构抗震设计规范安全度设置水平的比较 为初步反映中美钢结构抗震设计规范安全度设置水平，拟为初步反映中美钢结构抗震设计规范安全度设置水平，拟分别利用中美规范对某中心支撑钢框架结构进行分析。分别利用中美规范对某中心支撑钢框架结构进行分析。表表4-1 4-1 结构计算模型简介结构计算模型简介 为为便于比便于比较较，美国，美国规规范取建筑的重要性系数范取建筑的重要性系数为为1.0；中国；中国规规范取建筑的范取建筑的设设防防类别为类别为丙丙类类，地震作用和抗震措施

127、均按本，地震作用和抗震措施均按本地区地区设设防烈度防烈度进进行行设计设计。4.1.2 结构重要性的统一结构重要性的统一 如前所述，如前所述，中美两国抗震规范的场地土类别对应关系如表中美两国抗震规范的场地土类别对应关系如表4-2所示所示。由于由于该该建筑位于北京某地区的建筑位于北京某地区的场场地地类别为类别为类类，对应对应美美国国规规范的范的场场地地类别为类别为D类类。4.1.3 4.1.3 场地类别的统一场地类别的统一表表 4-2 4-2 两国规范等效剪切波速与场地类别划分对比两国规范等效剪切波速与场地类别划分对比4.1.4 地震作用参数的统一地震作用参数的统一 如前所述，中国地震分区与如前所

128、述，中国地震分区与ASCE/SEI 7-05ASCE/SEI 7-05中的谱加速中的谱加速度值（度值（g g）存在一定对应关系，表）存在一定对应关系，表4-34-3为场地类别为为场地类别为IIIIII类条类条件下（对应美国规范的场地类别为件下（对应美国规范的场地类别为D D类），中国地震分区在类），中国地震分区在ASCE/SEI 7-05ASCE/SEI 7-05中的谱加速度值（中的谱加速度值（g g）。从表中可以看出，对）。从表中可以看出，对应设防烈度为应设防烈度为8 8度，地面设计加速度为度，地面设计加速度为0.2g0.2g，设计地震分组，设计地震分组为第一组的条件下。相应在为第一组的条件

129、下。相应在ASCE/SEI 7-05ASCE/SEI 7-05中的短周期反应中的短周期反应谱加速度谱加速度S SS S及及1s1s周期反应谱加速度周期反应谱加速度S S1 1分别为分别为1.04g1.04g和和0.28g0.28g。 美国美国“最大考最大考虑虑地震地震”Ss的的50年超越概率年超越概率为为2%，地震重地震重现现期期为为2475年，年，这这与中国与中国规规范大震的重范大震的重现现期期相当。在相当。在设计时设计时，“最大考最大考虑虑地震地震”地面运地面运动动加速度加速度乘以乘以2/3，折减至，折减至“设计设计地震地震”水平，其地震水平水平，其地震水平对应对应的的50年超越概率年超越

130、概率为为5%10%，与中国，与中国规规范的中震水范的中震水平大致相当。最后根据不同平大致相当。最后根据不同结结构的延性考构的延性考虑结虑结构反构反应调应调整系数整系数R，ASCE/SEI 7-05再次再次对对地震作用折减地震作用折减后后进进行行结结构构设计设计。v中国中国规规范按中震烈度范按中震烈度(50年超越概率年超越概率10%)对对全全国国进进行地震危害程度划分，然后折减大行地震危害程度划分，然后折减大约约1.55度至小震度至小震(50年超越概率年超越概率63.2%)水平水平进进行行结结构构设计设计。 ASCE/SEI 7-05 通通过场过场地地调调整系数反映整系数反映场场地土地土软软硬硬

131、对结对结构地震作用的影响，构地震作用的影响，该该建筑位于北京某地区建筑位于北京某地区的的场场地地类别为类别为III类类，结结合表合表4-1可知，可知，对应对应美国美国规规范范的的场场地地类别为类别为D类类。查查表表4-4和表和表4-5，D类场类场地系数地系数Fa和和Fv分分别为别为1.1和和1.6。由此得到本算例中由此得到本算例中对应对应的短周期反的短周期反应谱应谱加速度加速度SDS和和1s周期反周期反应谱应谱加速度加速度设计值设计值SD1分分别为别为SMS = FaSs = 1.1 1.04g = 1.14g （4-5）SM1 = FvS1 = 1.6 0.28g = 0.45g （4-6）

132、SDS =2/3SMS =2/3 1.14g = 0.76g （4-7）SD1 =2/3SM1 = 2/3 0.45g = 0.30g （4-8） 图图4-2为为ASCE/SEI 7-05的抗震的抗震设计设计反反应谱应谱曲曲线线，在按上述，在按上述计计算得到算得到SDS和和SD1后，后，对应图对应图4-2可以确定相可以确定相应应其它与抗震其它与抗震设计设计反反应谱应谱曲曲线线有关的参数，如有关的参数，如T0、TS等。等。4.1.5 结结构延性的构延性的统统一一 美美国国ASCE/SEI 7-05把把地地震震作作用用折折减减至至设设计计地地震震水水平平以以后后，还还要要按按照照结结构构的的延延性

133、性和和耗耗能能能能力力再再进进行行一一次次折折减减。一一般般来来说说，结结构构延延性性等等级级可可分分为为普普通通(Odinary)、中中等等(Intermediate)和和特特殊殊(Special)三三个个等等级级，这这三三者者代代表表结结构构的的延延性性和和耗耗能能能能力力依依次次增增强强。美美国国规规范范允允许许设设计计人人员员通通过过一一定定的的抗抗震震构构造造措措施施，对对同同一一结结构构类类型型实实现现不不同同的的延延性性水水平平。表表4-6是是部部分分钢结钢结构建筑的反构建筑的反应应修正系数。修正系数。 中国中国规规范直接按照范直接按照“小震小震”地震烈度地震烈度进进行行弹弹性性

134、设计设计。“小震小震”地地震烈度相当于通震烈度相当于通过过“中震中震”地震烈度除以地震烈度除以统统一的折减系数一的折减系数C得到，得到，C值约为值约为2.8。中国。中国规规范没有延性等范没有延性等级级的划分，从的划分，从对结对结构延性的构延性的要求和要求和结结构的构造措施看，中国的构的构造措施看，中国的结结构体系与美国的普通抗弯构体系与美国的普通抗弯结结构体系相近。构体系相近。 应应该该指指出出，ASCE/SEI 7-05规规定定直直接接按按照照设设计计地地震震条条件件（与与我我国国“中中震震”水水准准相相当当）计计算算地地震震作作用用，为为了了保保证证水水平平地地震震作作用用取取值值的的起起

135、点点一一致致，需需要要对对ASCE/SEI 7-05水水平平地地震震作作用用的的计计算算结结果果乘乘以以“1/2.8”的的系系数数，以以保保证证地地震震作作用用相相当当于于在在我我国国规规范范的的“小小震震”条条件件下下进进行行设计设计。 综综上上，在在本本算算例例中中采采用用美美国国规规范范计计算算得得到到的的地地震震反反应应系系数数最最大大值值Cs（相相当当于于我我国国规规范范的的水水平平地地震震影影响响系数最大系数最大值值max）为为Cs=1/2.8SDS/（R/I）=1/2.80.76/（5/1.0）=0.054 （4-9） 依依据据GB 50011-2001规规范范规规定定设设防防烈

136、烈度度为为8度度且且地地面面设设计计加加速速度度为为0.2g时时的的地地震震影影响响系系数数最最大大值值max为为0.16g。4.2 4.2 两国规范地震作用计算两国规范地震作用计算 结结合合上上述述基基本本计计算算参参数数，对对本本算算例例按按照照两两国国规规范范分分别别进进行行地地震震作作用用计计算算，计计算算结结果果见见图图4-34-3；同同时时给给出出当当其其它它条条件件不不变变，该该建建筑筑处处于于坚坚硬硬场场地地下下（对对应应我我国国规规范范为为I I类类场场地地，对对应应美美国国规规范范为为B B类类场场地地）时时，采采用用两两国国规规范范得得到到的的中中心心支支撑抗弯框架层间剪

137、力值，计算结果见图撑抗弯框架层间剪力值，计算结果见图4-44-4。 从以上数据可以看出：从以上数据可以看出： 1）软软弱弱场场地条件下，利用美国地条件下，利用美国规规范范计计算的普通中心算的普通中心支撑抗弯框架的地震支撑抗弯框架的地震总总剪力相当于中国剪力相当于中国规规范范计计算算值值的的22%。 2）坚坚硬硬场场地条件下，利用美国地条件下，利用美国规规范范计计算的普通中心算的普通中心支撑抗弯框架地震支撑抗弯框架地震总总剪力相当于中国剪力相当于中国规规范范计计算算值值的的13.5%。 3）按中国）按中国规规范范计计算算结结果，果，对对此此20层层中心支撑框架建筑，中心支撑框架建筑，III类场类

138、场地地震地地震总总剪力比剪力比I类场类场地地计计算算结结果增果增长约长约22%，而按美，而按美国国规规范范计计算的算的D类场类场地的地震地的地震总总剪力比剪力比B类场类场地地计计算算结结果增果增长约长约83%，远远远远超超过过中国中国规规范范计计算算结结果的增幅。果的增幅。 4） 从从计计算算结结果看，果看，场场地土地土变软变软后，两国后，两国规规范范计计算的地震力算的地震力均增大，但美国均增大，但美国规规范范计计算算结结果相果相对对中国中国规规范的增幅更大。范的增幅更大。4.3 4.3 构件截面抗震承载力验算构件截面抗震承载力验算4.3.1 4.3.1 中国规范构件截面抗震承载力验算中国规范

139、构件截面抗震承载力验算（1）设计表达式）设计表达式 中中国国抗抗震震规规范范结结构构构构件件的的截截面面抗抗震震验验算算，采采用用下下列列设设计计表表达式：达式：S R/RE （4-10）RE反反映映了了对对结结构构地地震震作作用用的的调调整整，这这种种调调整整包包含含了了各各类类结结构构构构件件抗抗震震承承载载力力可可靠靠指指标标的的差差异异、较较真真实实地地反反映映了了不不同同构构件件的的延延性性要要求求，包包含含了了钢钢结结构构设设计计中中“强强柱柱弱弱梁梁”、“强强节节点点弱弱构构件件”的的抗抗震震设设计计思思想想。依依据据GB 50011-2001规规范范的的规规定定，在在本本算例中

140、算例中RE=0.75。（2）荷）荷载载效效应组应组合合 中国中国规规范范规规定定结结构抗震承构抗震承载载力力验验算所采用的荷算所采用的荷载载效效应组应组合合为为S=GSGE+EhSEhk+EvSEvk+wwSwk （4-11）式中，式中，S结结构构件的地震作用效构构件的地震作用效应组应组合合设计值设计值； G重力荷重力荷载载分分项项系数，一般情况一般情况系数，一般情况一般情况应应采用采用1.2， 当重力荷当重力荷载载效效应对应对构件承构件承载载能力有利能力有利时时，不，不应应大于大于1.0； Eh、Ev分分别为别为水平和水平和竖竖向地震作用分向地震作用分项项系数，本算例中取系数，本算例中取 E

141、h=1.3，Ev=1.0，即不考，即不考虑竖虑竖向地震作用；向地震作用； w风风荷荷载载分分项项系数，系数，应应采用采用1.4； SGE重重力力荷荷载载代代表表值值的的效效应应，有有吊吊车车时时，尚尚应应包包括括悬悬吊吊物物重重力力标标准准值值的效的效应应； SEhk水平地震作用水平地震作用标标准准值值的效的效应应，尚，尚应应乘以相乘以相应应的增大系的增大系 数或数或调调整系数；整系数；SEvk竖竖向地震作用向地震作用标标准准值值的效的效应应，尚，尚应应乘以相乘以相应应的增大系的增大系 数或数或调调整系数；整系数；Swk风风荷荷载标载标准准值值的效的效应应； w风风荷荷载组载组合合值值系数，一

142、般系数，一般结结构取构取0.0，风风荷荷载载起控制作起控制作 用的高用的高层层建筑建筑应应采用采用0.2。 为为方便比方便比较较，只考，只考虑虑重力荷重力荷载载代表代表值值与水平地震作用的与水平地震作用的组组合，合，则则本算例中荷本算例中荷载组载组合合设计值为设计值为：S=1.2SGE+1.3SEhk （4-12）（3）构件截面抗震承）构件截面抗震承载载力力验验算表达式算表达式 由于由于时间时间有限，本算例有限，本算例仅针对仅针对一一层层柱受柱受压压弯弯组组合作用下的合作用下的抗震承抗震承载载力力进进行行验验算，算，结结合合GB 50017-2003的的规规定，得到构件截定，得到构件截面抗震承

143、面抗震承载载力力验验算表达式：算表达式：（4-13） 其中，其中，A构件截面面构件截面面积积，本算例中，本算例中A=59600mm2；Wnx、Wny关于两主关于两主轴轴方向的截面模量，本算例取方向的截面模量，本算例取 Wnx= Wny=10100000mm3； x x、y y关于两主关于两主轴轴方向的截面塑性方向的截面塑性发发展系数，展系数，对对本算例箱型本算例箱型 截面构截面构 件，件，x=y=1.05。N、Mx、My按照按照设计设计荷荷载组载组合合计计算得到的柱算得到的柱轴轴向向压压力、关于力、关于 两主两主轴轴的弯矩的弯矩设计值设计值。 f构件截面抗弯构件截面抗弯强强度度设计值设计值，本

144、算例取，本算例取f=215MPa。4.3.2 4.3.2 美国规范构件截面抗震承载力验算美国规范构件截面抗震承载力验算（1 1）设计表达式）设计表达式 依依据据ANSI/AISC ANSI/AISC 360-05360-05中中的的LRFDLRFD法法，美美国国抗抗震震规规范范结结构构构构件的截面抗震验算，可采用下列设计表达式：件的截面抗震验算，可采用下列设计表达式：RRn nU UL L （4-144-14）其中，其中，抗力分项系数，针对柱构件抗力分项系数，针对柱构件=0.9=0.9； U UL L考虑荷载分项系数后的荷载效应组合设计值；考虑荷载分项系数后的荷载效应组合设计值； R Rn n

145、名义强度。名义强度。（2 2）荷载效应组合）荷载效应组合 ASCE/SEI ASCE/SEI 7-057-05规规定定，包包含含地地震震作作用用的的荷荷载载组组合合应应按按下式计算：下式计算： 考考虑虑恒荷恒荷载对结载对结构不利的情况，构不利的情况，应应按下式按下式计计算：算：U=1.2D + 1.0E + L + 0.2S （4-15） 考考虑虑恒荷恒荷载对结载对结构有利的情况，构有利的情况，应应按下式按下式计计算：算：U=0.9D + 1.0E + 1.6H （4-16） 其中，其中，D恒荷恒荷载标载标准准值值的效的效应应；L为为活荷活荷载标载标准准值值的效的效应应； S雪荷雪荷载标载标准

146、准值值的效的效应应； H侧侧向土向土压压力或力或侧侧向水向水压压力的效力的效应应； E地震荷地震荷载标载标准准值值的效的效应应。当按式（。当按式（4-15）计计算算时时取取 E=Eh+Ev，当按照式（，当按照式（4-16）计计算算时时取取E=Eh-Ev；Eh 为为水平地震作用效水平地震作用效应应，Ev为竖为竖向地震作用效向地震作用效应应； Eh= QE， 为为可靠性系数，如第可靠性系数，如第2章所述，章所述，针对针对不同的不同的 条件通常可取条件通常可取为为1.0或或1.3。QE为为水平地震作用效水平地震作用效应应。 式式（4-15）中中，Ev=0.2SDSD，SDS为为短短周周期期设设计计反

147、反应应谱谱加加速速度度参参数数，根根据据ASCE/SEI 7-05给给出出的的抗抗震震设设计计反反应应谱谱计计算算，当当SDS小小于于或或等等于于0.125g时时，或或采采用用式式（4-16）进进行行荷荷载载效效应应组组合合时时，可可以以不不考考虑虑竖竖向向地地震震作作用用。由由于于本本算算例例中中SDS=0.67g0.125g，故需要考，故需要考虑竖虑竖向地震作用。向地震作用。 将将地地震震作作用用E的的取取值值代代入入式式（4-15）中中，按按照照中中国国规规范范习习惯惯表达整理后，可得一般情况下表达整理后，可得一般情况下组组合效合效应应的表达式：的表达式：U=（1.2+0.2SDS）D+

148、 QE+0.5L+0.7S （4-17） 为为方方便便比比较较，只只考考虑虑恒恒荷荷载载、活活荷荷载载与与地地震震荷荷载载，则则荷荷载载组组合合设计值设计值：当当 取取1.3时时，U=1.33D+1.3QE+0.5L （4-18）当当 取取1.0时时，U=1.33D+1.0QE+0.5L （4-19） 由上式得出：美国由上式得出：美国规规范恒荷范恒荷载载分分项项系数一般情况下大于中国系数一般情况下大于中国规规范，只有当永久荷范，只有当永久荷载载起控制作用起控制作用时时，中国，中国规规范恒荷范恒荷载载分分项项系数才取系数才取1.35。活荷。活荷载载分分项项系数与中国系数与中国规规范活荷范活荷载载

149、系数一般情系数一般情况下相当，地震作用分况下相当，地震作用分项项系数系数则则随随 的的变变化而化而变变化。化。对对于抗震于抗震设设防防类别为类别为D、E、F类类的的结结构，一般情况下构，一般情况下 应应取取为为1.3，本算，本算例中例中SDS = 0.76g，根据，根据ASCE/SEI 7-05规规定（定（见见前述表前述表2-6），），结结构抗震构抗震设计设计分分组组属于属于E组组， 故本算例中故本算例中 =1.3。（3）构件截面抗震承）构件截面抗震承载载力力验验算表达式算表达式 由由于于时时间间有有限限，本本算算例例仅仅针针对对一一层层柱柱受受压压弯弯组组合合作作用用情情况况下下的的强强度度

150、进进行行验验算算，结结合合ANSI/AISC 360-05的的规规定定，得得到到柱柱构件截面构件截面压压弯弯组组合作用下的抗震承合作用下的抗震承载载力力验验算表达式：算表达式：（a）当）当 时时，（b）当）当 时时，（4-20） （4-21） Pr按照按照设计设计荷荷载组载组合合计计算得到的所需算得到的所需轴压轴压强强度，度， N； Pc依据构件截面材料尺寸依据构件截面材料尺寸计计算得到的算得到的实际轴压实际轴压强强度，度，N； Mr按照按照设计设计荷荷载组载组合合计计算得到的构件所需抗弯算得到的构件所需抗弯强强度，度，N-mm； Mc依据构件截面材料尺寸依据构件截面材料尺寸计计算得到的算得到

151、的实际实际抗弯抗弯强强度，度，N-mm； x关于关于强强轴轴受弯的下受弯的下标标符号；符号； y关于弱关于弱轴轴受弯的下受弯的下标标符号。符号。其中其中针对针对箱型截面，箱型截面，Pc按下式按下式计计算：算： （4-22） 当当 时时， 当当 时时， 式中，式中， Fy为钢为钢材材规规定最小屈服定最小屈服强强度，本算例中取度，本算例中取Fy=235MPa。E为钢为钢材材弹弹性模量，性模量，E=2105MPa。Ag为为构件横截面面构件横截面面积积，本算例，本算例中中Ag=59600mm2。c为为受受压压构件抗力分构件抗力分项项系数，系数，c=0.9。其中，其中， 。 在本算例中，由于在本算例中，

152、由于长细长细比比 故而故而 （4-23） ANSI/AISC 360-05规规范中关于范中关于钢结钢结构构件构构件绕绕强强轴轴受弯受弯强强度度计计算公式：算公式：（4-24） ANSI/AISC 360-05规规范中关于范中关于钢结钢结构构件构构件绕绕弱弱轴轴受弯受弯强强度度计计算公式：算公式：（4-25） 其中，其中，b为为受弯构件抗力分受弯构件抗力分项项系数，系数，b=0.9；Zx和和Zy分分别为钢结别为钢结构构件关于构构件关于x轴轴和和y轴轴的塑性截面模量的塑性截面模量。 结结合合图图4-2给给出的截面尺寸，出的截面尺寸，对对于本算例箱型截面构件的塑性于本算例箱型截面构件的塑性截面模量截

153、面模量为为：Zx=Zy=256028（280-14）+28（280-28） 2/2 =10119872mm3 结结合合结结构的内力分析构的内力分析结结果（果（见见表表4-7），），选择选择受受轴压轴压力最小力最小的柱，的柱，Pr=2548kN，同，同时时将上述已知条件代入式（将上述已知条件代入式（4-22）得到）得到Pc=12395kN，由此可知本算例中所有一，由此可知本算例中所有一层层柱均柱均满满足足 的要求。的要求。综综上将美国上将美国规规范抗震承范抗震承载载力力验验算公式（算公式（4-20）按我国）按我国规规范范习惯习惯表达整理后得到：表达整理后得到： （4-26） 4.3.3 4.3.

154、3 构件截面抗震承载力验算结果对比分析构件截面抗震承载力验算结果对比分析 考考虑虑到到一一层层柱柱弯弯矩矩M Mx x与与M My y相相比比很很小小，可可忽忽略略不不计计，故故略略去去M My y（对对应应美美国国规规范范为为M Mryry）项项。将将上上述述中中美美规规范范采采用用的的公公式式及设计参数汇总，见表及设计参数汇总，见表4-74-7。 表表4-8、表、表4-9是在是在软软弱弱场场地条件下，中国地条件下，中国规规范中心支撑范中心支撑框架与美国框架与美国规规范普通中心支撑抗弯框架按照上述荷范普通中心支撑抗弯框架按照上述荷载组载组合合计计算的首算的首层层柱构件效柱构件效应应与抗力比与

155、抗力比值值（简简称称应应力比）。力比）。 表表4-10、表、表4-11是在其它条件不是在其它条件不变变，场场地条件改地条件改为坚为坚硬条硬条件下（件下（对应对应我国我国规规范范为为I类场类场地，地，对应对应美国美国规规范范为为B类场类场地），地），中国中国规规范中心支撑框架与美国范中心支撑框架与美国规规范普通中心支撑抗弯框架按照范普通中心支撑抗弯框架按照上述荷上述荷载组载组合合计计算的首算的首层层柱构件效柱构件效应应与抗力比与抗力比值值（简简称称应应力比）力比）。 从表从表4-8表表4-11分析分析结结果可以看出：果可以看出：（1）在在软软弱弱场场地地条条件件下下，按按中中国国规规范范计计算算

156、的的柱柱构构件件截截面抗震面抗震验验算算应应力比与美国力比与美国规规范的相当。范的相当。 由由此此可可见见，在在软软弱弱场场地地条条件件下下，中中国国规规范范与与美美国国规规范的抗震范的抗震设计设计安全度安全度设设置水平基本相同。置水平基本相同。v在在坚坚硬硬场场地条件下，按中国地条件下，按中国规规范范计计算的柱截算的柱截面抗震面抗震验验算算应应力比略大于美国力比略大于美国规规范的抗震范的抗震验验算算应应力比。力比。v由此可由此可见见，在，在坚坚硬硬场场地条件下，中国地条件下，中国规规范比范比美国美国规规范的抗震范的抗震设计设计安全度安全度设设置水平略高。置水平略高。（2）分分析析中中柱柱构构

157、件件中中的的轴轴力力大大小小主主要要由由恒恒荷荷载载值值、活活荷荷载载值值和和竖竖向向地地震震作作用用值值决决定定，中中国国规规范范仅仅在在少少数数情情况况下下考考虑虑竖竖向向地地震震作作用用，而而美美国国抗抗震震规规范范在在各各种种条条件件下下都都考考虑虑竖竖向向地地震震作作用用。经经过过整整理理后后的的美美国国抗抗震震规规范范荷荷载载验验算算公公式式中中，重重力力荷荷载载代代表表值值的的荷荷载载分分项项系系数数比比中中国国规规范范的的大大许许多多，因因此此其其竖竖向向力力的的作作用用效效应应计计算算值值一一般般大大于于中中国国规规范范的的计计算算值值。弯弯矩矩主主要要由由水水平平地地震震作

158、作用用引引起起，按按美美国国规规范范计计算算的的柱柱弯弯矩矩和和剪剪力力绝绝大大多多数情况下小于中国数情况下小于中国规规范的范的计计算算结结果。果。（3）综综上可以上可以发现发现，中美两国抗震，中美两国抗震规规范各有特色。在范各有特色。在计计算建筑物地震作用的算建筑物地震作用的时时候，按候，按ASCE/SEI 7-05规规范的范的计计算算结结果要明果要明显显小于中国小于中国规规范的范的计计算算结结果。但果。但是比是比较较构件的截面抗震构件的截面抗震验验算算结结果果时时，美国，美国规规范的荷范的荷载组载组合合计计算又算又较较中国中国规规范的保守。从本算例来看，范的保守。从本算例来看，中美国中美国

159、钢结钢结构构规规范抗震范抗震设计设计的安全度的安全度设设置水平大体置水平大体相当。相当。 5 中美钢结构抗震设计规范主要构造措施的比较中美钢结构抗震设计规范主要构造措施的比较 与与GB 50011-2001不不同同，ANSI/AISC 341-05没没有有专专门门设设置置章章节节对对钢钢结结构构抗抗震震的的构构造造措措施施等等做做出出规规定定。而而是是在在分分章章节节介介绍绍不不同同类类型型框框架架体体系系时时相相应应给给出出各各框框架架体体系系的的构构造造要要求求规规定定。限限于于时时间间，本本次次讲讲座座仅仅选选择择了了比比较较重重要要而而常常见见的的特特殊殊抗抗弯弯框框架架（SMF）、中

160、中等等抗抗弯弯框框架架（IMF）、普普通通抗抗弯弯框框架架（OMF）、特特殊殊中中心心支支撑撑框框架架（SCBF）和和偏偏心心支支撑撑框框架架（EBF）等等结结构构体体系系的的主主要要构构造造要要求求进进行行介介绍绍，同同时时相相应应列列出出GB 50011-2001中中的的主要构造规定，以便对照。主要构造规定，以便对照。5.1 5.1 中美规范钢框架结构构造措施比较中美规范钢框架结构构造措施比较5.1.1 5.1.1 框架柱长细比限制框架柱长细比限制（1 1）GB 50011-2001GB 50011-20011 1） 不不超超过过1212层层的的钢钢框框架架柱柱长长细细比比，6868度度时

161、时不不应应大大于于120120，9 9度时不应大于度时不应大于100100。2 2） 超过超过1212层的钢框架柱的长细比，应符合表层的钢框架柱的长细比，应符合表5-15-1的规定：的规定：（2）ANSI/AISC 341-05 与与GB 50011-2001不不同同，ANSI/AISC 341-05中中对对于于框框架架中中的的梁梁、柱柱构构件件均均没没有有专专门门的的长长细细比比限限制制要要求求。在在ANSI/AISC 360-05中，建中，建议议受受压压构件的构件的长细长细比最好不要超比最好不要超过过200。5.1.2 5.1.2 框架梁柱板件宽厚比限制框架梁柱板件宽厚比限制（1）GB 5

162、0011-2001 GB 50011-2001关于框架梁、柱板件关于框架梁、柱板件宽宽厚比的限制如表厚比的限制如表5-2与表与表5-3所示。所示。（2）ANSI/AISC 341-05 ANSI/AISC 341-05指指出出，对对于于特特殊殊抗抗弯弯框框架架（SMF）、中中等等抗抗弯弯框框架架（IMF）和和普普通通抗抗弯弯框框架架（OMF），一一般般情情况况下下抗抗震震体体系系的的受受压压构构件件的的宽宽厚厚比比不不超超过过表表5-4规规定定的的宽宽厚厚比比限限值值ps。 其中其中E为钢为钢材材弹弹性模量（性模量（MPa），），Fy为钢为钢材的材的规规定最小屈服定最小屈服强强度度（MPa），

163、），Ca为为按按设计设计荷荷载载算得的所需承算得的所需承载载力与构件力与构件实际实际承承载载力力设计值设计值的比的比值值。对对于于LRFD法，法，Ca =Pu/（ bPy）；）；对对于于ASD法，法，Ca=bPa/Py；Pa=ASD法法柱的所需柱的所需轴轴向承向承载载力（力（N）；）；Pu=LRFD法柱的所需法柱的所需轴轴向承向承载载力（力（N）；）；Py=构构件的名件的名义轴义轴向屈服承向屈服承载载力（力（N），等于），等于FyAg；Ag为为构件毛截面面构件毛截面面积积（mm2）；）； b=0.90；b=1.67。 综综上上比比较较可可以以发发现现，关关于于宽宽厚厚比比限限值值方方面面，AN

164、SI/AISC 341-05对对构构件件类类型型的的划划分分较较为为细细致致，同同时时没没有有像像GB 50011-2001那那样样直接根据不同的基本地震作用等直接根据不同的基本地震作用等级级而而给给出不同限出不同限值值。5.1.3 5.1.3 梁柱构件的侧向支撑构造梁柱构件的侧向支撑构造 中中美美规规范范针针对对钢钢结结构构抗抗震震设设计计中中梁梁柱柱构构件件侧侧向向支支撑撑的的设设置置位位置置及及支支撑撑间间最最大大间间距距Lb等等存存在在一一定定差差异异。为为形形成成对对照照，表表5-5列列出出了了中中美美抗抗震震规规范范关关于于钢钢框框架架梁梁柱柱构构件件侧侧向向支支撑撑的的规规定定要

165、求。要求。5.1.4 5.1.4 梁、柱连接及节点域构造梁、柱连接及节点域构造 中美抗震规范关于梁柱连接焊缝构造的规定比较见表中美抗震规范关于梁柱连接焊缝构造的规定比较见表5-65-6： 可见中美抗震规范关于梁柱连接焊缝类型的规定基本相可见中美抗震规范关于梁柱连接焊缝类型的规定基本相同，但对材料的冲击韧性规定有一定差异。同，但对材料的冲击韧性规定有一定差异。 另另外外，与与GB 50011-2001不不同同，ANSI/AISC 341-05针针对对梁梁柱柱节节点域做出了更点域做出了更细细致的致的规规定。具体包括：定。具体包括：（1）特殊抗弯框架（）特殊抗弯框架（SMF）的梁、柱）的梁、柱连连接

166、接节节点域厚度。点域厚度。柱腹板或柱腹板或补补强强板的厚度板的厚度t应满应满足下式要求：足下式要求：t（dz+ wz）/90 （5-1）式中，式中，t柱腹板或柱腹板或补补强强板的厚度，（板的厚度，（mm）；）；dz在在连续钢连续钢板板间间所有所有节节点板区域的高度，（点板区域的高度，（mm）；）；wz节节点板域在柱翼点板域在柱翼缘间缘间的的宽宽度，（度，（mm）。）。 同同时时，为为了了防防止止柱柱腹腹板板和和补补强强板板的的局局部部屈屈曲曲而而在在其其间间采采用用塞塞焊时焊时，梁、柱，梁、柱连连接接节节点域的点域的总总厚度也厚度也应满应满足式（足式（5-1）的要求。）的要求。 （2）节节点域

167、点域补补强强板的板的连连接构造。接构造。 ANSI/AISC 341-05规规定定对对于于特特殊殊抗抗弯弯框框架架（SMF），节节点点域域补补强强板板和和柱柱翼翼缘缘连连接接应应采采用用全全熔熔透透（CJP）坡坡口口焊焊缝缝或或贴贴角角焊焊缝缝以以发发挥挥补补强强板板全全部部厚厚度度的的抗抗剪剪强强度度。当当补补强强板板贴贴紧紧柱柱腹腹板板设设置置时时，要要求求沿沿补补强强板板边边缘缘从从上上至至下下焊焊透透；当当补补强强板板与与柱柱腹腹板板分分开开时时，补补强强板板应应在在腹腹板板两两侧侧对对称称设设置置并并与与横横向向加加劲劲肋肋焊焊接，以提高向接，以提高向补补强强板的板的传传力作用。力作

168、用。（3）梁端保）梁端保护护区构造区构造 对对于于特特殊殊抗抗弯弯框框架架（SMF）、中中等等抗抗弯弯框框架架（IMF），梁梁端端承承受受非非弹弹性性变变形形的的区区域域应应作作为为保保护护区区进进行行设设计计，相相应应的的构构造措施造措施应满应满足：足： 1）在在保保护护区区内内，对对于于安安装装和和拼拼装装操操作作造造成成的的构构件件不不连连续续的的情情况况，如如点点焊焊缝缝、拼拼装装措措施施、电电弧弧气气刨刨、热热切切割割等等，应应按按照照项项目目总总工程工程师师的要求的要求进进行修行修补补。 2）焊焊透透梁梁翼翼缘缘底底板板与与受受剪剪双双头头螺螺钉钉之之间间的的焊焊缝缝不不应应设设置

169、置在在梁梁翼翼缘缘的的保保护护区区内内。允允许许对对满满足足安安全全要要求求的的底底板板采采用用底底板板圆圆弧点弧点焊缝焊缝。 3）保保护护区区内内不不得得采采用用焊焊接接、螺螺栓栓连连接接、螺螺钉钉连连接接以以及及射射钉钉等等方方法法设设置置周周边边角角钢钢、外外部部立立面面装装饰饰、内内饰饰墙墙、风风道道、管管线线或其他构造或其他构造设设施。施。5.1.5 5.1.5 框架柱接头的构造框架柱接头的构造（1）GB 50011-2001 GB 50011-2001规规定定，框框架架柱柱接接头头宜宜位位于于框框架架梁梁上上方方1.3m附近。附近。 上上下下柱柱对对接接接接头头应应采采用用全全熔熔

170、透透焊焊缝缝，柱柱拼拼接接接接头头上上下下各各100mm范范围围内内，工工字字形形截截面面柱柱翼翼缘缘与与腹腹板板间间及及箱箱形形截截面面柱柱角角部壁板间的焊缝，应采用全熔透焊缝。部壁板间的焊缝，应采用全熔透焊缝。（2）ANSI/AISC 341-05 相相比比之之下下，ANSI/AISC 341-05关关于于框框架架柱柱接接头头的的构构造造规规定定较较GB 50011-2001要要复复杂杂，ANSI/AISC 341-05规规定定：对对于于特特殊殊抗抗弯弯框框架架（SMF）、中中等等抗抗弯弯框框架架（IMF）和和普普通通抗抗弯弯框框架架（OMF），柱柱的的拼拼接接接接头头焊焊缝缝承承受受设设

171、计计拉拉应应力力时时，均均应满应满足如下要求：足如下要求： （1）部部分分熔熔透透（PJP）坡坡口口焊焊缝缝的的焊焊接接节节点点的的实实际际设设计计承承载载力，力，应应至少等于按至少等于按设计设计荷荷载计载计算出的所需承算出的所需承载载力的力的2倍。倍。 （2）每每个个拼拼接接接接头头翼翼缘缘部部分分的的设设计计承承载载力力应应至至少少等等于于0.5RyFyAf（LRFD法法）或或（0.5/1.5）RyFyAf（ASD法法），其其中中，RyFy是是柱柱的的修修正正后后屈屈服服强强度度，Af是是相相连连柱柱中中较较小小者者的的翼翼缘缘面面积积。 同同时时，在在采采用用部部分分熔熔透透（PJP）坡

172、坡口口焊焊缝缝的的位位置置，当当拼拼接接接接头头处处的的柱柱翼翼缘缘和和腹腹板板的的厚厚度度和和宽宽度度有有变变化化时时，可可不不用用斜斜坡坡过过渡。渡。 采采用用贴贴角角焊焊或或部部分分熔熔透透坡坡口口焊焊制制成成的的柱柱拼拼接接接接头头不不应应设设在在距距梁梁柱柱节节点点1.2m的的范范围围内内。当当梁梁柱柱节节点点间间柱柱的的净净高高小小于于2.4m时时，拼接接，拼接接头应设头应设置在置在净净高一半的地方。高一半的地方。5.2 中美中美规规范范钢钢框架中心支撑框架中心支撑结结构构造措施比构构造措施比较较5.2.1 5.2.1 支撑结构长细比限制支撑结构长细比限制（1）GB 50011-2

173、001GB 50011-2001规规定的定的钢结钢结构中心支撑构中心支撑结结构构长细长细比限比限值见值见表表5-7。5.2.2 5.2.2 支撑结构宽厚比限制支撑结构宽厚比限制（1 1）GB 50011-2001GB 50011-2001GB 50011-2001GB 50011-2001规定的钢结构中心支撑板件宽厚比限值见表规定的钢结构中心支撑板件宽厚比限值见表5-85-8。（2）ANSI/AISC 341-05 ANSI/AISC 341-05针针对对特特殊殊中中心心支支撑撑框框架架（SCBF）中中支支撑杆件的撑杆件的宽宽厚比厚比见见表表5-9，其中有关符号意，其中有关符号意义见义见表表5

174、-4。5.2.3 V5.2.3 V型支撑和人字型支撑中侧向支撑的布置要求型支撑和人字型支撑中侧向支撑的布置要求（1 1）GB 50011-2001GB 50011-2001 GB GB 50011-200150011-2001指指出出，梁梁在在其其与与V V形形支支撑撑或或人人字字形形支支撑撑相相交交处处，应应设设置置侧侧向向支支撑撑；该该支支撑撑与与梁梁端端支支撑撑点点间间的的侧侧向向长长细细比比以以及及支支撑撑力力应应符符合合GB GB 5001750017钢钢结结构构设设计计规规范范关关于于塑塑性性设计的规定。设计的规定。（2）ANSI/AISC 341-05 ANSI/AISC 341

175、-05规规定定指指出出：对对于于具具有有V型型支支撑撑和和人人字字型型支支撑撑的的特特殊殊中中心心支支撑撑框框架架（SCBF），支支撑撑位位置置处处梁梁的的上上下下翼翼缘缘均均应应有有侧侧向向支支撑撑，且且支支撑撑间间的的最最大大距距离离Lb=Lpd，Lpd其其中中是是根根据据ANSI/AISC 360-05附附录录1确确定定。现现将将相相关关表表达达式式列列出出如下：如下： （a）对对于于双双轴轴对对称称工工字字形形构构件件及及单单轴轴对对称称工工字字形形构构件件且且受受压压翼翼缘缘大于或等于受拉翼大于或等于受拉翼缘时缘时： （5-2） （M1/M2）引起反向曲率弯曲）引起反向曲率弯曲时为时

176、为正正值值，引起同向曲率弯曲，引起同向曲率弯曲时为负值时为负值。（b）对对于扁于扁钢钢及及对对称箱形梁：称箱形梁： （5-3） 式中，式中，M1梁无支撑段端部弯矩梁无支撑段端部弯矩较较小小值值，N-mm； M2梁无支撑段端部弯矩梁无支撑段端部弯矩较较大大值值，N-mm； ry关于弱关于弱轴轴的回的回转转半径，半径，mm； E钢钢材材弹弹性模量，性模量，MPa； Fy钢钢材材规规定最小屈服定最小屈服强强度，度，MPa。 另外，另外，ANSI/AISC 341-05明确指出在特殊中心支撑框架明确指出在特殊中心支撑框架（SCBF）中不允）中不允许许使用使用K型支撑。型支撑。5.2.4 5.2.4 保

177、护区构造要求保护区构造要求 与与GB GB 50011-200150011-2001不不同同，ANSI/AISC ANSI/AISC 341-05341-05专专门门对对特特殊殊中中心心支支撑撑框框架架（SCBFSCBF）给给出出了了保保护护区区的的构构造造要要求求。保保护护区区应应包包括括支支撑撑中中心心1/41/4长长度度范范围围以以及及从从每每个个连连接接节节点点处处延延伸伸出出支支撑撑屈屈曲曲平平面面内内高高度度d d的的区区域域，并并还还应应包包括括支支撑撑与与梁梁及及柱柱之之间间的的连连接接单单元元，见见图图5-15-1。保保护护区区处处的的构构造造措措施施与与前前述述提提出出的的

178、保保护区构造要求相同。护区构造要求相同。5.3 5.3 中美规范偏心支撑框架构造措施比较中美规范偏心支撑框架构造措施比较5.3.1 5.3.1 支撑构件长细比限制支撑构件长细比限制（1 1）GB 50011-2001GB 50011-2001 GB 50011-2001 GB 50011-2001规定的钢结构偏心支撑框架的支撑构件规定的钢结构偏心支撑框架的支撑构件长细比不应大于长细比不应大于 （2 2）ANSI/AISC 341-05ANSI/AISC 341-05ANSI/AISC 341-05ANSI/AISC 341-05没有没有给给出偏心支撑框架的支撑构件出偏心支撑框架的支撑构件长细长

179、细比比的限制要求。的限制要求。5.3.2 5.3.2 消能梁段宽厚比限制消能梁段宽厚比限制（1 1）GB 50011-2001GB 50011-2001 GB GB 50011-200150011-2001规规定定的的钢钢结结构构偏偏心心支支撑撑框框架架消消能能梁梁段段及及与与消能梁段同一跨内的非消能梁段，板件宽厚比限值见表消能梁段同一跨内的非消能梁段，板件宽厚比限值见表5-105-10。（2）ANSI/AISC 341-05 ANSI/AISC 341-05针针对对偏偏心心支支撑撑框框架架（EBF）中中消消能能梁梁段的段的宽宽厚比厚比见见表表5-11。5.3.3 5.3.3 消能梁段加劲肋布

180、置要求消能梁段加劲肋布置要求 中中美美规规范范关关于于偏偏心心支支撑撑框框架架消消能能梁梁段段加加劲劲肋肋布布置置的的规规定定基基本本一一致致，不不过过ANSI/AISC ANSI/AISC 341-05341-05增增补补了了有有关关消消能能梁梁段段转转角角的的相相应应规规定定，所所谓谓消消能能梁梁段段转转角角，是是指指当当总总的的楼楼层层位位移移等等于于设设计计楼楼层层位位移移时时，消消能能梁梁段段与与消消能能梁梁段段之之外外的的梁梁之之间间的的非非弹弹性转角。性转角。 现现将将ANSI/AISC 341-05中中关关于于偏偏心心支支撑撑框框架架消消能能梁梁段段加加劲劲肋布置的肋布置的规规

181、定定给给出：出： 支支撑撑与与消消能能梁梁段段交交接接处处，应应在在消消能能梁梁段段腹腹板板双双侧侧设设置置全全高高加加劲劲肋肋。加加劲劲肋肋的的总总宽宽度度不不小小于于（bf-2tw），厚厚度度不不小小于于0.75tw或或10mm中中的的较较大大者者，其其中中bf和和tw分分别别为为消消能能梁梁段段翼翼缘缘宽宽和消能梁段腹板厚度。和消能梁段腹板厚度。（1）当当消消能能梁梁段段的的长长度度等等于于或或小小于于1.6Mp/Vp时时，应应设设置置消消能能梁梁段段的的中中间间加加劲劲肋肋。加加劲劲肋肋的的间间距距在在消消能能梁梁段段转转角角为为0.08rad时时，不不应应大大于于（30tw-d/5）

182、；消消能能梁梁段段转转角角为为0.02rad时时，加加劲劲肋肋的的间间距距不不应应大大于于（52tw-d/5）；消消能能梁梁段段转转角角在在0.020.08rad之之间时间时，按，按线线性插性插值值。（2）当当消消能能梁梁段段的的长长度度介介于于2.6Mp/Vp和和5Mp/Vp之之间间时时，应应在在距消能梁段两个端部均距消能梁段两个端部均为为1.5bf处设处设置中置中间间加加劲劲肋。肋。（3）当当消消能能梁梁段段的的长长度度在在1.6Mp/Vp和和2.6Mp/Vp之之间间时时，消消能能梁梁段中段中间间加加劲劲肋的肋的设设置置应应符合（符合（1）、（）、（2）条的要求。）条的要求。（4）当当消消

183、能能梁梁段段的的长长度度大大于于5Mp/Vp时时，消消能能梁梁段段可可不不设设置置中中间间加加劲劲肋。肋。（5）中中间间加加劲劲肋肋应应全全高高设设置置。当当消消能能梁梁段段高高度度小小于于635mm时时，可可仅仅设设置置消消能能梁梁段段腹腹板板单单侧侧加加劲劲肋肋。腹腹板板单单侧侧加加劲劲肋肋的的厚厚度度不不应应小小于于tw或或10mm中中的的较较大大者者，宽宽度度不不应应小小于于（bf/2）-tw。当当消消能能梁梁段段高高度度大大于于或或等等于于635mm时时，仍仍应应在在腹腹板板双双侧侧设设置置中中间间加加劲劲肋。肋。其其中中，Mp=FyZ，N-mm；Fy=钢钢材材规规定定最最小小屈屈服

184、服强强度度，MPa；Z=构构件件塑塑性性截截面面模模量量，mm3；Vp=0.6FyAw，N；Aw=（d-2tf）tw；d=构件截面高度，构件截面高度，mm；tf=构件翼构件翼缘缘厚度，厚度，mm。5.3.4 5.3.4 消能梁段的侧向支撑设置要求消能梁段的侧向支撑设置要求 中中美美规规范范要要求求对对偏偏心心支支撑撑框框架架耗耗消消能能梁梁段段两两端端均均应应设设置置侧侧向向支支撑撑，不不过过ANSI/AISC ANSI/AISC 341-05341-05针针对对梁梁侧侧向向支支撑撑的的强强度度的的规定与规定与GB 50011-2001GB 50011-2001不同。相应差异如表不同。相应差异

185、如表5-125-12所示：所示： 其中其中bf为为翼翼缘宽缘宽度，度，mm；tf为为翼翼缘缘厚度，厚度，mm；f为设计为设计强强度，度，MPa；Ry为为材料修正系数；材料修正系数；Z为为构件塑性截面模量，构件塑性截面模量，mm3；Fy为钢为钢材材规规定最小定最小规规定屈服定屈服强强度，度，MPa。6 GB 50011-2010建筑抗震设计规范修订情建筑抗震设计规范修订情况简介况简介6.1 6.1 术语变化术语变化1. 1. 抗震设防烈度抗震设防烈度seismic precaution intensityseismic precaution intensity 按按国国家家规规定定的的权权限限批

186、批准准作作为为一一个个地地区区抗抗震震设设防防依依据据的的地地 震烈度。一般情况，取震烈度。一般情况，取5050年内超越概率年内超越概率10%10%的地震烈度。的地震烈度。2. 2. 抗震设防标准抗震设防标准seismic precaution criterionseismic precaution criterion 衡衡量量抗抗震震设设防防要要求求高高低低的的尺尺度度，由由抗抗震震设设防防烈烈度度或或设设计地震动参数及建筑抗震设防类别确定。计地震动参数及建筑抗震设防类别确定。3. 地地震震动动参参数数区区划划图图seismic ground motion parameter zonatio

187、n map 以以地地震震动动参参数数（以以加加速速度度表表示示地地震震作作用用强强弱弱程程度度）为为指指标标，将全国划分将全国划分为为不同抗震不同抗震设设防要求区域的防要求区域的图图件。件。6.26.2 主要修订概况主要修订概况 本次修订后共有本次修订后共有14 14 章章13 13 个附录，主要修订内容是：个附录，主要修订内容是：1.1.调调整整了了场场地地土土液液化化判判别别的的深深度度范范围围和和判判别别公公式式，并并增增补补了了软软弱粘性土层的震陷判别方法及相应的处理对策；弱粘性土层的震陷判别方法及相应的处理对策；2.2.改改进进了了地地震震影影响响系系数数曲曲线线（反反应应谱谱）的的

188、阻阻尼尼调调整整系系数数和和形形状状参参数数，补补充充完完善善了了竖竖向向地地震震作作用用的的计计算算方方法法，并并补补充充了了竖竖向向地震影响系数取值的规定；地震影响系数取值的规定；3.修修改改了了框框架架-抗抗震震墙墙结结构构剪剪力力调调整整系系数数以以及及与与“强强柱柱弱弱梁梁、强强剪剪弱弱弯弯”原原则则有有关关的的框框架架内内力力调调整整等等相相关关规规定定，补补充充了了框框架架结结构楼梯构楼梯间间的的设计设计要求；要求；4.修修改改了了多多层层砌砌体体房房屋屋层层数数和和高高度度限限值值、抗抗震震横横墙墙间间距距、底底部部框框架架-抗抗震震墙墙房房屋屋的的结结构构布布置置、墙墙体体抗

189、抗剪剪承承载载力力验验算算、构构造造柱柱布布置置、圈圈梁梁设设置置、楼楼屋屋盖盖预预制制板板的的连连接接要要求求、楼楼梯梯间间的的构构造要求等造要求等规规定；定；5.修修改改了了钢钢结结构构阻阻尼尼比比取取值值、承承载载力力抗抗震震调调整整系系数数、地地震震作作用用下下内内力力和和变变形形分分析析等等相相关关规规定定，增增加加了了关关于于钢钢结结构构房房屋屋抗抗震震等等级级的的规规定，并定，并补补充了相充了相应应的抗震措施要求；的抗震措施要求；6.调调整整了了隔隔震震和和消消能能减减震震房房屋屋的的适适用用范范围围，修修改改了了水水平平减减震震系系数数的的定定义义及及相相应应的的计计算算和和构构造造要要求求、以以及及消消能能部部件件性性能能检检验验要求等要求等规规定；定；7.本本次次修修订订在在章章节节上上，增增加加了了建建筑筑抗抗震震性性能能设设计计的的原原则则规规定定、大大跨跨屋屋盖盖结结构构、地地下下建建筑筑结结构构等等章章节节，同同时时，在在附附录录中中给给出出了了钢钢支支撑撑-混混凝凝土土框框架架和和钢钢框框架架-钢钢筋筋混混凝凝土土核核心心筒筒结结构构房房屋屋以及多以及多层层工工业业厂房的抗震厂房的抗震设计设计要求；要求；8.取消了内框架取消了内框架砖砖房的相关房的相关规规定。定。谢谢各位！