[碩士]中美抗震規(guī)范的鋼框架結(jié)構(gòu)抗震措施的差異

[碩士]中美抗震規(guī)范的鋼框架結(jié)構(gòu)抗震措施的差異,碩士,中美,抗震,規(guī)范,框架結(jié)構(gòu),措施,差異 筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文摘要本文以現(xiàn)行中國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范G B 5 0 0 1 1-2 0 0 1(2 0 0 8 版)和美國(guó)最新的具有代表性的規(guī)范I n t e r n a t i o n a lB u i l d i n gC o d e-I B C2 0 0 6 年版和M i n i m u mD e s i g nL o a d sf o rB u i l d i n g sa n dO t h e rS t r u c t u r e sA S C E S E I7 0 5 為基礎(chǔ)，分析研究了兩國(guó)地震作用計(jì)算的不同；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范S e i s m i cP r o v i s i o n sf o rS t r u c t u r a lS t e e lB u i l d i n g sA N S I A I S C3 4 1 0 5，通過(guò)一個(gè)9 層鋼框架結(jié)構(gòu)在高烈度區(qū)的抗震設(shè)計(jì)，定量研究了兩國(guó)抗彎鋼框架設(shè)計(jì)中抗震措施的不同。論文對(duì)兩國(guó)規(guī)范的抗震設(shè)防目標(biāo)、抗震設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)體系類型與建筑結(jié)構(gòu)規(guī)則性，地震作用計(jì)算方法選定及適用范圍，底部剪力法地震作用計(jì)算等方面，進(jìn)行了對(duì)比分析，表明兩國(guó)規(guī)范在地震作用計(jì)算上存在明顯差別，美國(guó)規(guī)范的結(jié)構(gòu)延性概念更加清晰，地震作用與結(jié)構(gòu)延性之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系更為明確。對(duì)一個(gè)9 層抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)(S p e c i a l 等級(jí))抗震設(shè)計(jì)，定量分析了兩國(guó)規(guī)范在采用底部剪力法進(jìn)行地震作用計(jì)算、框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(強(qiáng)柱弱梁)、抗震措施(框架梁、柱板件寬厚比，框架柱長(zhǎng)細(xì)比)的差異，得到美國(guó)規(guī)范在高烈度區(qū)，要求結(jié)構(gòu)具有更高延性及抗震措施來(lái)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)，結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)概念更為明確。關(guān)鍵詞：抗震規(guī)范、地震作用、地震作用折減系數(shù)、鋼框架、抗震措施筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建簌工程學(xué)院碩士學(xué)位論文A b s t r a c tT h i sp a p e rc o m p a r e ds o l n ep r o v i s i o n so fs e i s m i ca c t i o nc a l c u l a t i o na m o n gt h ec u r r e n tC h i n e s e“c o d ef o rs e i s m i cd e s i g no fb u i l d i n g s”G B 5 0 011-2 0 01(2 0 0 8e d i t i o n)a n dt h el a t e s tU S r e p r e s e n t a t i v en o r m sI B C 2 0 0 6(I n t e r n a t i o n a lB u i l d i n gC o d e，2 0 0 6e d i t i o n)，a n dA S C E 7 2 0 0 5(M i n i m u mD e s i g nL o a d sf o rB u i l d i n g sa n dO t h e rS t r u c t u r e sA S C E S E I7 0 5)，t h e nt h r o u g ha9 一l a y e rs t e e lf r a m es t r u c t u r e si ns e i s m i cd e s i g no fh i g h-i n t e n s i t ya r e a s，b a s e do nt h eU S s t e e ls e i s m i cs t a n d a r d sA I S C 一2 0 0 5(S e i s m i cP r o v i s i o n sf o rS t r u c t u r a lS t e e lB u i l d i n g sA N S I A I S C3 4 1-0 5)，s t u d yt h es e i s m i cm e a s u r e sd i f f e r e n c eb e t w e e nt h et w oc o u n t r i e s T h ep a p e rc o m p a r e ds e i s m i cf o r t i f i c a t i o ns t a n d a r d，s e i s m i cd e s i g nm e t h o d，s t r u c t u r a ls y s t e mt y p e sa n db u i l d i n gs t r u c t u r er e g u l a r i t y,s e l e c t i o no fs e i s m i ca c t i o nc a l c u l a t i o nm e t h o da n dt h ec a l c u l a t i n go fb a s es h e a rm e t h o d，i ts h o w st h a tt h e r eh a v eo b v i o u sd i f f e r e n c eo fs e i s m i ca c t i o nc a l c u l a t i o nm e t h o db e t w e e nt h et w oc o u n t r i e s，i ts h o w st h a tt h eA m e r i c as t r u c t u r a ld u c t i l i t yc o n c e p ti sm o r ec l e a r l y,a n dt h er e l a t i o nb e t w e e ns e i s m i ca c t i o na n ds t r u c t u r a ld u c t i l i t ya r em o r ec l e a r e r T h r o u g han i n e-l a y e rs p e c i a lm o m e n t-r e s i s t i n gs t e e lf l a m es t r u c t u r es e i s m i cd e s i g nt oq u a n t i t a t i v e l yc o m p a r e dt h eb a s es h e a rm e t h o ds e i s m i ca c t i o nc a l c u l a t i o n，f l a m ej o i n td e s i g n(s t r o n gc o l u m n w e a kb e a m)，s e i s m i cm e a s u r e s(f r a m eb e a ma n dc o l u m np l a t ew i d t h t h i c k n e s sr a t i o，f r a m ec o l u m ns l e n d e r n e s sr a t i o)，i ts h o w st h a tt h eA m e r i c as e i s m i cd e s i g nc o d er e q u i r et h es t r u c t u r eh a v eh i 曲e rd u c t i l i t ya n ds e i s m i cm e a s u r e st od os e i s m i cd e s i g na th i g h-i n t e n s i t ya r e a s，s e i s m i cd e s i g nc o n c e p t si sK e y w o r d s：s e i s m i cc o d e，s e i s m i ca c t i o n,s e i s m i cf o r c er e d u c t i o nf a c t o r,s t e e lf r a m es t r u c t u r e，s e i s m i cm e a s u r e sI I筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM琺京建麓工程學(xué)院碩士學(xué)位論文1 1 背景介紹第一章緒論千百年來(lái)，人類遭受了無(wú)數(shù)次的地震災(zāi)害，飽受痛苦。人們?cè)诘卣鸢l(fā)生后總結(jié)震害經(jīng)驗(yàn)，不斷探索抵御地震的方法，從而誕生了各種抗震設(shè)防思想及理論，要想減輕地震災(zāi)害，首先必須進(jìn)行合理的抗震設(shè)防，由于不同國(guó)家的抗震設(shè)計(jì)方法不同，對(duì)于做國(guó)外工程的設(shè)計(jì)人員來(lái)說(shuō)，就要掌握和理解該國(guó)的抗震設(shè)計(jì)思想和理念。近年來(lái)，已有不少專家學(xué)者進(jìn)行外國(guó)抗震規(guī)范的研究和中外抗震規(guī)范的比較，相應(yīng)的科研成果有：美國(guó)統(tǒng)一建筑規(guī)范中的抗震設(shè)計(jì)【l】、U B C 規(guī)范與建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范地震荷載轉(zhuǎn)換方法【2 J、中美歐抗震設(shè)計(jì)規(guī)范地震動(dòng)參數(shù)換算關(guān)系的研究【3 1、中歐建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范地震作用取值的比較【4 1、中日歐美抗震規(guī)范結(jié)構(gòu)影響系數(shù)的構(gòu)成及其對(duì)塑性變形需求的影響【5】等，可見(jiàn)，中國(guó)的抗震工作人員已經(jīng)開(kāi)始對(duì)外國(guó)的抗震規(guī)范重視程度越來(lái)越高了，事實(shí)證明，通過(guò)比較中外抗震規(guī)范和對(duì)外國(guó)規(guī)范進(jìn)行研究從而改善我國(guó)的抗震設(shè)計(jì)方法、提高我國(guó)的抗震設(shè)防水平是很有必要的，帶來(lái)的幫助也是巨大的。我國(guó)現(xiàn)行的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 版)【6 1，是在建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1 的基礎(chǔ)上汶川地震(2 0 0 8 5 1 2)后進(jìn)行的一次抗震規(guī)范局部修訂。這次修訂，將汶川地震后不同結(jié)構(gòu)形式的震害經(jīng)驗(yàn)按不同烈度進(jìn)行科學(xué)總結(jié)，對(duì)設(shè)防分類、結(jié)構(gòu)構(gòu)件的基本要求、防震縫、山區(qū)場(chǎng)地、非結(jié)構(gòu)構(gòu)件、樓梯間等條款的規(guī)定進(jìn)行了改動(dòng)和調(diào)整。美國(guó)的抗震規(guī)范體系比較雜亂，沒(méi)有全國(guó)范圍內(nèi)統(tǒng)一的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，而是有很多的規(guī)范種類，比如美國(guó)的南部地區(qū)主要使用S B C(S t a n d a r dB u i l d i n gC o d e)規(guī)范，美國(guó)的東部和中西部地區(qū)主要使用N B C(N a t i o n a lB u i l d i n gC o d e)規(guī)范，美國(guó)西部的很多個(gè)州采用U B C(U n i f o r mB u i l d i n gC o d e)規(guī)范，另外，美國(guó)還有一些專門為起草和修訂規(guī)范條文提供參考的技術(shù)性指導(dǎo)文件，如N a t i o n a lE a r t h q u a k eH a z a r d sR e d u c t i o nP r o g r a m 7 L-N E H R P(國(guó)家地震災(zāi)害減輕計(jì)劃)的抗震推薦條款為A S C E 和I B C 提供參考，U B C 以S E A O C 為藍(lán)本等。因此，在某一地區(qū)可能同時(shí)有多本規(guī)范實(shí)施。美國(guó)主要的抗震規(guī)范(文件)有：N E H R P、筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文S E A O C 8 1、A S C E 7 9 1、U B C 1 0 1、I B C 等【l l】。下面付仃捌7-4 姒4-刪疋J 以興叮目肚及 1 A-J 機(jī)構(gòu)列于表1 1 中。表1 1美國(guó)主要抗震規(guī)范(文件)g o 其相應(yīng)發(fā)行機(jī)構(gòu)組織(發(fā)行)機(jī)構(gòu)w o r g a n i z a t i o n s抗震規(guī)范(規(guī)定卜_ d o c u m e n t sB u i l d i n gS e i s m i cS a f e t yC o u n c i l B S S CN E H R P-N a t i o n a lE a r t h q u a k eH a z a r d sR e d u c t i o n建筑地震安全理事會(huì)P r o g r a m 國(guó)家地震災(zāi)害減輕計(jì)劃S t r u c t u r a lE n g i n e L：q$A s s o c i a t i o no fS E A O CR e c o m m e n d e dL a t e r a lF o r c eC a l i f o r n i a 加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)R e q u i r e m e n t sa n dC o m m e n t a r yA m e r i c a nS o c i e t yo fC i v i lE n g i n e e r s-A S C EM i n i m u mD e s i g nL o a d sf o rB u i l d i n g sa n dO t h e r美國(guó)士木工程師協(xié)會(huì)S t r u c t u r e s 建筑與其它結(jié)構(gòu)最小設(shè)計(jì)荷載標(biāo)準(zhǔn)I n t e r n a t i o n a lC o n f e r e n c eo fB u i l d i n gU B C-U n i f o r mB u i l d i n gC o d eO f f i c i a l s I C B O 國(guó)際建筑官員協(xié)會(huì)統(tǒng)一建筑規(guī)則I n t e r n a t i o n a lC o d eC o u n c i l I C CI B C-I n t e m a t i o n a lB u i l d i n gC o d e國(guó)際規(guī)范委員會(huì)國(guó)際建筑規(guī)則由于美國(guó)規(guī)范體系較亂，在國(guó)際市場(chǎng)上難以推廣應(yīng)用【1 2】，且各規(guī)范發(fā)展快慢不統(tǒng)一，這就迫切需要尋求全美統(tǒng)一的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范，于是由出版S B C、N B C、U B C 的三家機(jī)構(gòu)聯(lián)合成立了I C C，出版I B C(I n t e m a t i o n a lB u i l d i n gC o d e)國(guó)際建筑規(guī)則，第一版是2 0 0 0 年出版的I B C 2 0 0 0，每三年一版，I B C 2 0 0 6 1 3】是其最新的版本，目前，I B C 2 0 0 6 在美國(guó)得到了廣泛的應(yīng)用。I B C 2 0 0 6 吸收了美國(guó)最新的研究成果，代表著美國(guó)未來(lái)抗震設(shè)防標(biāo)準(zhǔn)的發(fā)展方向，所以它的內(nèi)容值得我們關(guān)注和研究。另外，在美國(guó)對(duì)不同結(jié)構(gòu)進(jìn)行抗震設(shè)計(jì)時(shí)，還需要針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)類型來(lái)結(jié)合相應(yīng)的專門規(guī)范。例如，鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)一般要參考美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)協(xié)會(huì)A I S C 出版發(fā)行的文件或規(guī)范，混凝土設(shè)計(jì)要參考美國(guó)混凝土協(xié)會(huì)A C I 出版的文件。本文鋼框架結(jié)構(gòu)抗震措施部分內(nèi)容主要參考S e i s m i cP r o v i s i o n sf o rS t r u c t u r a lS t e e lB u i l d i n g s 1 4】(鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范)，由A m e r i c a nI n s t i t u t eo fS t e e lC o n s t r u c t i o n(A I S C)W,版發(fā)行。美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)抗震的規(guī)范已有2 0 年歷史了，早在1 9 8 8 年的“加州結(jié)構(gòu)工程師協(xié)會(huì)”(S E A O C)“藍(lán)皮書”里第一次較系統(tǒng)的對(duì)鋼結(jié)構(gòu)抗震有了規(guī)定，A I S C 作為一個(gè)專門的鋼結(jié)構(gòu)規(guī)范，于1 9 9 0 年第一次正式出版，后經(jīng)9 22筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM娃京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文年、9 7 年、0 2 年的不斷修訂，直到現(xiàn)在的2 0 0 5 最新版。本文在研究鋼框架結(jié)構(gòu)抗震措施部分內(nèi)容時(shí)要參考S e i s m i cP r o v i s i o n sf o rS t r u c t u r a lS t e e lB u i l d i n g sA N S IA I S C3 4 1 0 5(下文簡(jiǎn)寫為A I S C 2 0 0 5)鋼結(jié)構(gòu)抗震規(guī)范。汶川地震后，我國(guó)及時(shí)將建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的某些條文內(nèi)容進(jìn)行調(diào)整，出臺(tái)G B 5 0 0 1 1-2 0 0 1(2 0 0 8 版)，提高了我國(guó)的抗震設(shè)防水平。美國(guó)自9 0 年代以來(lái)也是對(duì)規(guī)范不斷的修訂，改動(dòng)較大，I B C 2 0 0 6 綜合多種規(guī)范，為新時(shí)期美國(guó)抗震規(guī)范的典型代表，展現(xiàn)美國(guó)的最新抗震研究成果的應(yīng)用情況。對(duì)兩者進(jìn)行比較，具有重大意義：(1)比較兩國(guó)在抗震設(shè)計(jì)方法上的異同點(diǎn)，為抗震設(shè)計(jì)和研究工作提供參考；(2)反映兩國(guó)抗震設(shè)防的安全水平；(3)反映各自對(duì)抗震設(shè)計(jì)研究成果的具體應(yīng)用情況；(4)展望兩國(guó)未來(lái)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范的修訂趨勢(shì)。1 2 研究?jī)?nèi)容本文比較研究了我國(guó)現(xiàn)行建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范G B5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 版)與美國(guó)I B C 2 0 0 6、A S C E S E I7 0 5 規(guī)范(是一本荷載標(biāo)準(zhǔn)，一般用作其他規(guī)范條文的參考基礎(chǔ)。其還在不斷發(fā)行修訂版，最新版本為2 0 0 5 年版，下文簡(jiǎn)寫為A S C E7-0 5)地震作用計(jì)算的不同；在此基礎(chǔ)上，結(jié)合美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S e i s m i cP r o v i s i o n sf o rS t r u c t u r a lS t e a lB u i l d i n g s 1 4 J(A I S C 2 0 0 5)，通過(guò)一個(gè)9 層鋼框架結(jié)構(gòu)在高烈度區(qū)的抗震設(shè)計(jì)，定量研究了兩國(guó)抗彎鋼框架設(shè)計(jì)中抗震措施的不同。另外，進(jìn)行比較時(shí)還參考了我國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范G B5 0 0 1 7 2 0 0 3 ”】、高層民用建筑鋼結(jié)構(gòu)技術(shù)規(guī)程J G J 9 9 9 8 t M】、建筑工程抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)G B 5 0 2 2 3 2 0 0 8 t 1 7 1，以及美國(guó)S d s m i eD e s i g nM a n u a l 1 釘，現(xiàn)代美國(guó)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)手冊(cè)【1 9 1、L O A D&R E S I S T A N C EF A C T O RD E S I G N t 2 0 1 等規(guī)范和工具書。結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)包括地震作用計(jì)算與抗震措施兩個(gè)方面，本文比較研究的內(nèi)容主要包括中美抗震規(guī)范關(guān)于地震作用計(jì)算和鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震措施兩大部分內(nèi)容。比較研究了地震作用計(jì)算的主要影響因素包括抗震設(shè)防目標(biāo)、設(shè)計(jì)方法，結(jié)構(gòu)體系類型和規(guī)則性，地震作用計(jì)算方法的分類與選定，靜力計(jì)算方法一底部剪力法等方面；比較鋼框架結(jié)構(gòu)抗震措施的內(nèi)容主要有框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(強(qiáng)柱弱梁)、抗震措施(框架梁、柱板件寬厚比，框架柱長(zhǎng)細(xì)比)。本文最后通過(guò)一個(gè)9 層的抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)(S p e c i a l 等級(jí))在高烈度區(qū)的抗3筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北東建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文震設(shè)計(jì)，定量分析了兩國(guó)規(guī)范在采用底部剪力法進(jìn)行地震作用計(jì)算、框架節(jié)點(diǎn)設(shè)計(jì)(強(qiáng)柱弱梁)、抗震措施(框架梁、柱板件寬厚比，框架柱長(zhǎng)細(xì)比)的設(shè)計(jì)差異，并給出結(jié)論和建議。4筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建友工程學(xué)院碩士學(xué)位論文第二章兩國(guó)規(guī)范地震作用計(jì)算比較2 1 抗震設(shè)計(jì)的原則2 1 1 抗震設(shè)防目標(biāo)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范G B5 0 0 1 1-2 0 0 1(2 0 0 8 版)延續(xù)“8 9 規(guī)范”提出的“小震不壞、中震可修、大震不倒”三水準(zhǔn)抗震設(shè)防目標(biāo)，即：當(dāng)建筑物遭受低于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度的多遇地震時(shí)，一般不受損壞或不需修理而可繼續(xù)使用；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)，可能損壞，但經(jīng)一般修理或不需修理仍可繼續(xù)使用；當(dāng)遭受高于本地區(qū)抗震設(shè)防烈度預(yù)估的罕遇地震時(shí)，不致使結(jié)構(gòu)倒塌或發(fā)生危及生命的嚴(yán)重破壞【2 1 1。小震強(qiáng)度的地震對(duì)應(yīng)5 0 年超越概率6 3 2；中震為5 0 年超越概率1 0；大震為5 0 年超越概率2-3。I B C 2 0 0 6 本身沒(méi)有給出分層次的抗震設(shè)防目標(biāo)。但其參考文件N E H R P 2 0 0 3 t 2 2】給出的抗震設(shè)防目標(biāo)是分等級(jí)的。N E H R P 2 0 0 3 版規(guī)定：對(duì)于“設(shè)計(jì)地震地面運(yùn)動(dòng)(d e s i g ne a r t h q u a k eg r o u n dm o t i o n)”，要求大多數(shù)結(jié)構(gòu)的損傷是可以修復(fù)的(中震可修)，對(duì)重要的建筑或設(shè)施，所導(dǎo)致的損傷要求不能影響其連續(xù)使用功能；對(duì)于“超過(guò)設(shè)計(jì)等級(jí)的地震地面運(yùn)動(dòng)，要使結(jié)構(gòu)倒塌的可能性較低(大震不倒)。I B C 2 0 0 6 中“最大考慮地震”(m a x i m u mc o n s i d e r e de a r t h q u a k e，簡(jiǎn)稱M C E)的地震強(qiáng)度等級(jí)為5 0 年超越概率2，重現(xiàn)期2 4 7 5 年，其“設(shè)計(jì)地震”是由“最大考慮地震 乘以2 3 的折減系數(shù)得到的【2 3 1。I B C 2 0 0 6 有公式=導(dǎo)和j，s o。=。，其中、。分別為短周期和1 秒周期的最大譜反應(yīng)加速度j(s p e c t r a lr e s p o n s ea c c e l e r a t i o n)，、1 分別為短周期和1 秒周期的設(shè)計(jì)譜反應(yīng)加速度(附錄1 為本文的主要符號(hào)說(shuō)明)。折減后的“設(shè)計(jì)地震 就是上段提到的設(shè)計(jì)地震地面運(yùn)動(dòng)，接近我們國(guó)家的中震，“超過(guò)設(shè)計(jì)等級(jí)的地面運(yùn)動(dòng)”就是針對(duì)“最大考慮地震，對(duì)應(yīng)5 0 年超越概率2，相應(yīng)于我們國(guó)家的大震。從上面的內(nèi)容可以看出，中國(guó)抗震規(guī)范與美國(guó)I B C 2 0 0 6 規(guī)范在抗震設(shè)防目標(biāo)上是基本一致的，都要求滿足“中震可修、“大震不倒”的原則，此外，中國(guó)規(guī)范還要求滿足“小震不壞，小震概念是我們國(guó)家所特有的。5筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建曩工程學(xué)院碩士學(xué)位論文2 1 2 抗震設(shè)計(jì)方法的比較結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)需要考慮地震作用計(jì)算和抗震措施這兩方面。中國(guó)抗震規(guī)范G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 版)的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)驗(yàn)算分為兩個(gè)階段：第一階段為小震下的承載力驗(yàn)算；第二階段為大震下的彈塑性變形驗(yàn)算。在第一階段，我國(guó)抗震規(guī)范將地震強(qiáng)度5 0 年超越概率1 0 的中震，使用統(tǒng)一的折減系數(shù)2 8，折減N d,震，在小震下依據(jù)于彈性反應(yīng)譜理論進(jìn)行完全彈性的地震作用計(jì)算。I B C 2 0 0 6 采用的地震強(qiáng)度為5 0 年超越概率2(“大震”)，然后乘以2 3，折減得到設(shè)計(jì)地震(接近中震)【2 4 ，依據(jù)于彈塑性反應(yīng)譜理論，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)類型其延性系數(shù)u 不同，由彈塑性反應(yīng)譜I 卜|l 的關(guān)系得到相應(yīng)的地震作用折減系數(shù)R 的值，將彈性分析得到的地震作用除以R，得到體系所需的設(shè)計(jì)強(qiáng)度。I B C 2 0 0 6 除了根據(jù)結(jié)構(gòu)體系類型的不同來(lái)劃分延性等級(jí)，從而影響R 取值外，還將同一種結(jié)構(gòu)類型分為三個(gè)不同的延性等級(jí)：“S p e c i a l 、“I n t e r m e d i a t e 和“O r d i n a r y，“S p e c i a l 等級(jí)具有較高的延性，“O r d i n a r y”延性較低，結(jié)構(gòu)延性通過(guò)不同的抗震措施得到保證。延性等級(jí)越高，體系的延性系數(shù)u 越大，地震作用折減系數(shù)R 也越大，得到的地震作用就越小。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)時(shí)，I B C 2 0 0 6 規(guī)范對(duì)于同一種結(jié)構(gòu)類型允許設(shè)計(jì)者采用不同的延性等級(jí)，從而得到不同的地震作用；而中國(guó)規(guī)范對(duì)于同一研究對(duì)象，其地震作用值是相同的。表2 1 列出了I B C 2 0 0 6 規(guī)范中抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)三個(gè)延性等級(jí)的地震作用折減系數(shù)：表2 1I B C 2 0 0 6 規(guī)范中抗彎鋼框架體系地震作用折減系數(shù)R等級(jí)I B C 2 0 0 6S p e c i a l8I n t e r m e d i a t e4 5O r d i n a r y3 5可見(jiàn)，相對(duì)于我國(guó)統(tǒng)一的折減系數(shù)2 8 而言，I B C 2 0 0 6 對(duì)各延性等級(jí)的地震作用折減系數(shù)R 取值較大，這樣得到的地震作用就小，這就需要更高的延性來(lái)保證結(jié)構(gòu)不倒塌，可以說(shuō)，美國(guó)規(guī)范對(duì)結(jié)構(gòu)的延性概念更清晰。地震作用折減系6筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文數(shù)R 在“2 3 建筑結(jié)構(gòu)體系 一節(jié)還要進(jìn)行詳細(xì)介紹。中美兩國(guó)抗震設(shè)計(jì)的基本設(shè)計(jì)地震都依據(jù)5 0 年超越概率1 0 的“中震，但兩國(guó)規(guī)范的抗震設(shè)計(jì)方法因?yàn)镮 B C 2 0 0 6 使用了因結(jié)構(gòu)體系類型和延性等級(jí)的不同而采用不同的R 值而有很大差異。我國(guó)抗震規(guī)范較為獨(dú)特的是在小震下進(jìn)行地震作用計(jì)算，依據(jù)于彈性反應(yīng)譜理論，使結(jié)構(gòu)在小震下保持彈性，地震作用計(jì)算主要計(jì)算承載力是否滿足要求，不考慮結(jié)構(gòu)的塑性耗能，從而保證結(jié)構(gòu)小震不壞，結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求由內(nèi)力調(diào)整與抗震措施單獨(dú)進(jìn)行考慮。設(shè)計(jì)人員把握中國(guó)抗震規(guī)范進(jìn)行結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)相對(duì)較簡(jiǎn)單，因?yàn)椴挥眠x擇地震作用折減系數(shù)，但是，如何保證抗震措施在地震作用計(jì)算時(shí)未體現(xiàn)，對(duì)設(shè)計(jì)者來(lái)說(shuō)設(shè)計(jì)目標(biāo)是隱含的。I B C 2 0 0 6 采用彈塑性反應(yīng)譜理論，在進(jìn)行地震作用計(jì)算時(shí)同時(shí)考慮結(jié)構(gòu)的塑性耗能要求，地震作用計(jì)算與抗震措施兩者緊密結(jié)合，在設(shè)計(jì)過(guò)程中同時(shí)控制地震作用與結(jié)構(gòu)塑性耗能能力，體現(xiàn)了抗震設(shè)計(jì)的雙重要求，設(shè)計(jì)目標(biāo)較明確，設(shè)計(jì)者可以采取不同的“地震作用一延性組合，設(shè)計(jì)時(shí)有較大的靈活性，但應(yīng)用起來(lái)比中國(guó)規(guī)范復(fù)雜。因此，中美兩國(guó)規(guī)范的抗震設(shè)計(jì)方法差異很大，I B C 2 0 0 6 的延性概念更清晰。2 2 建筑物用途與重要性的分類及影響中美兩國(guó)抗震規(guī)范都考慮了建筑物的用途與重要性的分類，將建筑物劃分為不同的重要性等級(jí)。1、中國(guó)建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 年版)根據(jù)建筑物的重要性進(jìn)行抗震設(shè)防類別的劃分，如下所述：特殊設(shè)防類：重大的使用上有特殊要求的建筑，簡(jiǎn)稱甲類；重點(diǎn)設(shè)防類：生命線等建筑，簡(jiǎn)稱乙類：標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類：一般重要的大量的建筑，簡(jiǎn)稱丙類；適度設(shè)防類：次要建筑，簡(jiǎn)稱丁類。汶川地震后對(duì)抗震規(guī)范的修訂，進(jìn)一步突出了設(shè)防類別劃分是側(cè)重于使用功能和災(zāi)害后果的區(qū)分，并更強(qiáng)調(diào)體現(xiàn)對(duì)人員安全的保障。汶川地震表明，嚴(yán)格按照規(guī)范進(jìn)行設(shè)計(jì)、施工和使用的建筑，當(dāng)遭遇比設(shè)防烈度高一度的地震作用時(shí)，沒(méi)有出現(xiàn)倒塌破壞，有效地保護(hù)了人民的生命安全。因此，絕大部分建筑均可劃7筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文到標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類。2、I B C 2 0 0 6 將建筑物按用途不同分為以下4 種類型(I B C 2 0 0 0 中只有I、I I 和I I I 三種用途分類)：I 破壞時(shí)低災(zāi)害性的建筑：如農(nóng)田，小型儲(chǔ)倉(cāng)等；I I 除其他3 種用途以外的建筑；I I I 災(zāi)害性建筑：如容納超過(guò)3 0 0 個(gè)學(xué)生的建筑，容納5 0 個(gè)以上殘疾病人的建筑，污水處理設(shè)施，儲(chǔ)存有毒和易爆物品的建筑等；重要性建筑：醫(yī)院和可進(jìn)行手術(shù)和應(yīng)急處理的場(chǎng)所，消防站、警察局和應(yīng)急中心建筑，設(shè)計(jì)用作地震、颶風(fēng)及其他突發(fā)情況時(shí)的緊急避難所等。表2 2 中列出了兩國(guó)規(guī)范的建筑物用途及重要性分類及其影響。表2 2 中美規(guī)范中建筑物用途重要性分類及影響G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 年版)I B C 2 0 0 6分重要性分類：用途分類(O c c u p a n c yC a t e g o r y)：類特殊設(shè)防類：需要特殊設(shè)防的重要建I 破壞時(shí)低災(zāi)害性的建筑；筑；I I 除其他3 種用途以外的建筑；重點(diǎn)設(shè)防類：需要提高設(shè)防要求建I 災(zāi)害性建筑(造成人員重大傷亡或次生災(zāi)筑；害)；標(biāo)準(zhǔn)設(shè)防類：除其他三類外的建筑；重要性建筑。適度設(shè)防類：允許適度設(shè)防的不致產(chǎn)(引自I B C 2 0 0 6 表1 6 0 4 5)生次生災(zāi)害的建筑。(詳見(jiàn)建筑抗震設(shè)防分類標(biāo)準(zhǔn)G B 5 0 2 2 3 2 0 0 8 第3 0 2 條)影1 通過(guò)調(diào)整地震烈度來(lái)調(diào)整地震作1 通過(guò)抗震重要性系數(shù)(S e i s m i cI m p o r t a n c e響用；F a c t o r)I，直接調(diào)整地震作用；2 調(diào)整抗震措施等級(jí)；2 與地震強(qiáng)度共同決定抗震設(shè)計(jì)分類(S e i s m i c3 決定地震作用補(bǔ)充計(jì)算(只針對(duì)時(shí)D e s i g nC a t e g o r y)A F，由此選取地震作用計(jì)算程分析與彈塑性變形驗(yàn)算)。方法：3 通過(guò)影響地震分組，影響結(jié)構(gòu)的延性等級(jí)，以采取不同的抗震措施。從表2 2 可以看出，中美兩國(guó)抗震規(guī)范的建筑用途與重要性分類及其影響有8筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北未建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文著類似的對(duì)應(yīng)關(guān)系。I B C 2 0 0 6 規(guī)范的抗震重要性調(diào)整系數(shù)I 對(duì)于一般建筑和次要的建筑取1 0，對(duì)災(zāi)害性的建筑取1 2 5，對(duì)重要建筑取1 5。I B C 2 0 0 6 的抗震設(shè)計(jì)分類A D 是由地震譜反應(yīng)加速度大小與建筑物用途分類共同決定的，包括基于短周期和1 s 周期的譜反應(yīng)加速度的抗震設(shè)計(jì)分類，具體見(jiàn)表2-3、2 4 所示。而抗震設(shè)計(jì)分類為E 類的建筑定義為：用途分類為I、I I 和I I I 類，且位于1 s 周期的譜反應(yīng)加速度S l(t h em a p p e ds p e c t r a lr e s p o n s ea c c e l e r a t i o na t1-s e c o n dp e r i o d)大于等于O 7 5 區(qū)域內(nèi)的建筑；抗震設(shè)計(jì)分類為F類的建筑定義為：用途分類為類，且位于s l 大于等于o 7 5 區(qū)域內(nèi)的建筑。表2 3 基于短周期譜反應(yīng)加速度的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分類(引自I B C 2 0 0 6 表1 6 1 3 5 6(1)用途分類(O c c u p a n c yC a t e g o r y)S D s 值I 或I IIS o s 0 1 6 7 9AAA0 1 6 7 9 一 S o s 0 3 3 9BBCO 3 3 9 一 S o s 0 5 9CCD0 5 9 S o sDDD注：S D S 是指阻尼比5 短周期時(shí)的設(shè)計(jì)譜反應(yīng)加速度值(f i v e-p e r c e n td a m p e dd e s i g ns p e c t r a lr e s p o n s ea c c e l e r a t i o na ts h o r tp e r i o d s)。表2 4 基于1 s 周期譜反應(yīng)加速度的結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)分類(引自I B C 2 0 0 6 表1 6 1 3 5 6(2)用途分類(O c c u p a n c yC a t e g o r y)S D l 值I 或I IIS D I 0 0 6 7 9AAA0 0 6 7 9 一 S D l O 1 3 3 9BBCO 1 3 3 9 一S D I O 2 9CCD0 2 9 一 S mDDD注：S D l 是指阻尼比5 的I s 周期時(shí)的設(shè)計(jì)譜反應(yīng)加速度值(f i v e-p e r c e n td a m p e dd e s i g ns p e c t r a lr e s p o n s ea c c e l e r a t i o na tl-s e c o n dp e r i o d s)。9筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建震工程學(xué)院碩士學(xué)位論文2 3 建筑結(jié)構(gòu)體系2 3 1 建筑物的結(jié)構(gòu)體系類型及其影響中國(guó)的建筑抗震設(shè)計(jì)規(guī)范考慮抗震措施時(shí)要看建筑物的結(jié)構(gòu)體系類型，采取什么樣的措施，主要根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)體系類型具有不同的特點(diǎn)來(lái)確定，從而滿足結(jié)構(gòu)的受力和延性要求，達(dá)到抗震設(shè)計(jì)的目的【2 5 1。I B C 2 0 0 6 針對(duì)不同的結(jié)構(gòu)體系類型，采取不同的地震作用折減系數(shù)R(s e i s m i cf o r c er e d u c t i o nf a c t o r)。前面在2 1 節(jié)比較抗震設(shè)計(jì)方法時(shí)已經(jīng)提到：R 越高，折減地震作用就越多，地震作用值就小。I B C 2 0 0 6 規(guī)范中的結(jié)構(gòu)體系類型對(duì)地震作用計(jì)算與抗震措施都產(chǎn)生影響。I B C 2 0 0 6 將建筑結(jié)構(gòu)體系大致分為以下幾個(gè)大類：承重墻體系、建筑框架體系、抗彎框架體系、雙重體系等，具體見(jiàn)表2 6 所示。表2 6 美國(guó)規(guī)范中的結(jié)構(gòu)體系類型結(jié)構(gòu)體系定義對(duì)應(yīng)我國(guó)結(jié)構(gòu)承重墻體系B e a r i n g由承重墻(b e a r i n gw a l l s)或支撐系統(tǒng)(b r a c i n gW a l lS y s t e ms y s t e m s)承受全部或大部分的豎向荷載(g r a v i t y剪力墻結(jié)構(gòu)l o a d s)；由剪力墻(s h e a rw a l l s)或支撐框架(b r a c e df l a m e s)來(lái)承擔(dān)水平力建筑框架體系B u i l d i n g用完整的空間框架(c o m p l e t es p a c ef r a m e)承擔(dān)豎F r a m eS y s t e m s向荷載；由剪力墻或支撐框架承擔(dān)水平力(1 a t e r a l支撐框架l o a d)抗彎框架體系用完整的空間框架承擔(dān)豎向荷載；水平力主要利M o m e n t-r e s i s t i n g用框架結(jié)構(gòu)中構(gòu)件的彎曲(f l e x u r a la c t i o no f框架結(jié)構(gòu)F r a m eS y s t e m sm e m b e r s)來(lái)承擔(dān)雙重體系(剪力墻與抗用完整的空間框架承擔(dān)豎向荷載；由剪力墻或支彎框架)D u a lS y s t e m s撐框架和特種抗彎框架共同承受水平力(特種抗框架剪力墻彎框架至少能承受2 5 的設(shè)計(jì)基底剪力)，受力大結(jié)構(gòu)小按相對(duì)剛度分配由表2 6，中美兩國(guó)規(guī)范的結(jié)構(gòu)體系類型的劃分有著類似的對(duì)應(yīng)關(guān)系。另外，在上面大的分類前提下，I B C 2 0 0 6 又對(duì)結(jié)構(gòu)體系進(jìn)行了更細(xì)的劃分，1 0筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建笊工程學(xué)院碩士學(xué)位論文以便設(shè)計(jì)人員查取相應(yīng)的R 值。一些常見(jiàn)結(jié)構(gòu)體系類型的地震作用折減系數(shù)R列于表2 7 中。表2 7I B C 2 0 0 6 規(guī)范中不同結(jié)構(gòu)類型對(duì)應(yīng)的R 值結(jié)構(gòu)體系人類結(jié)構(gòu)體系小類延性等級(jí)I B C 2 0 0 6 中R 值O r d i n a r y4鋼筋混凝土剪力墻S p e c i a l5承重墻體系O r d i n a r y2配筋砌體剪力墻I n t e r m e d i a t e3 5S p e c i a l5柱端鉸接7鋼偏心支撐框架柱端剛接8O r d i n a r y3 2 5建筑框架體系鋼中心支撐框架S p e c i a l6O r d i n a r y5鋼筋混凝土框架剪力墻S p e c i a l6O r d i n a r y3鋼筋混凝土抗彎框架I n t e r m e d i a t e5S p e c i a l8抗彎框架體系O r d i n a r y3 5抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)I n t e r m e d i a t e4 5S p e c i a l8O r d i n a r y6雙重體系抗彎框架剪力墻S p e c i a l7注：I B C 2 0 0 6 的R 值引自A S C E 7-2 0 0 5 的表1 2 2 1。由表2 7 可以看出，同樣是“S p e c i a l 延性等級(jí)，抗彎鋼框架結(jié)構(gòu)的地震作用折減系數(shù)R 為8，而鋼筋混凝土剪力墻和配筋砌體剪力墻結(jié)構(gòu)的R 值則為5，差別是很顯然的。2 3 2 建筑結(jié)構(gòu)不規(guī)則性建筑物結(jié)構(gòu)體系是否規(guī)則對(duì)地震作用產(chǎn)生的影響很大，可能造成的影響也有筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文很多種。理論分析與震害研究結(jié)果均表明，不規(guī)則的建筑結(jié)構(gòu)體系對(duì)建筑抗震非常不利。中美兩國(guó)抗震規(guī)范都對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)體系的規(guī)則性有較為細(xì)致的考慮。結(jié)構(gòu)不規(guī)則包括平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則，下面分別討論。對(duì)于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則，G B 5 0 0 1 1-2 0 0 1(2 0 0 8 版)規(guī)范包括扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、凹凸不規(guī)則、和樓板局部不連續(xù)三種情況。I B C 2 0 0 6 包括1 a 扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、1 b 極端扭轉(zhuǎn)不規(guī)則、2 凹角(R e e n t r a n tc o m e r s)、3 樓板不連續(xù)、4 平面外偏置、5 非平行體系這幾種情況。兩國(guó)對(duì)扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的定義基本一致，都要求樓層的最大彈性水平位移，大于該樓層兩端彈性水平位移平均值的1 2 倍；I B C 2 0 0 6 還對(duì)極端扭轉(zhuǎn)不規(guī)則做出規(guī)定，要求上述值為1 4，并且樓板為剛性或半剛性的，另外幾種不規(guī)則性的比較類似于扭轉(zhuǎn)不規(guī)則的比較，列于表2 8 中。表2 8中美兩國(guó)抗震規(guī)范關(guān)于結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則的比較不規(guī)則類型定義G B 5 0 0 11-2 0 0 1(2 0 0 8 版)I B C 2 0 0 6扭轉(zhuǎn)不規(guī)則樓層的最人彈性水平位1 2 倍1 2 倍，包括附加扭矩極端扭轉(zhuǎn)不移，大于該樓層兩端彈1 4 倍，樓板為剛性或規(guī)則性水平位移平均值的半剛性的結(jié)構(gòu)平面凹進(jìn)一側(cè)的尺凹凸不規(guī)則寸，大于相應(yīng)投影方向3 0 1 5 總尺寸的樓板的尺寸和平面剛度5 0，(或洞面積大于該層5 0，(或從一層到下一急劇變化，比如有效樓樓板不連續(xù)樓面面積的3 0，或有較層有效樓板剛度改變板寬度小于該層樓板寬度的大的樓層錯(cuò)層)超過(guò)5 0)平面外偏置：側(cè)力傳遞路線不連續(xù)，如豎向構(gòu)件偏置在外面；(I B C 2 0 0 6)非平行體系：豎向的側(cè)力承載構(gòu)件或抗側(cè)力構(gòu)件對(duì)于抗側(cè)力體系的主正交軸不平行或不對(duì)稱。(I B C 2 0 0 6)對(duì)于結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則，G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 版)規(guī)范包括側(cè)向剛度不規(guī)則、豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)和樓板承載力突變?nèi)N情況。I B C 2 0 0 6 包括1 a 剛度不規(guī)1 2筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文則、l b 極端剛度不規(guī)則、2 重量W e i g h t(或質(zhì)量m a s s)不規(guī)則、3 豎向幾何不規(guī)則、4 豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件在平面內(nèi)不連續(xù)、5 a 承載力不連續(xù)一薄弱層(w e a ks t o r y)、5 b 極端承載力不連續(xù)這幾種情況。對(duì)于側(cè)向剛度不規(guī)則，兩國(guó)規(guī)范的規(guī)定基本一致：都要求某層的側(cè)向剛度小于其相鄰上一層的7 0，或小于其上所相鄰三個(gè)樓層側(cè)向剛度平均值的8 0；I B C 2 0 0 6 還對(duì)極端剛度不規(guī)則的結(jié)構(gòu)做出規(guī)定，要求上述兩個(gè)數(shù)值分別為6 0 和7 0。對(duì)于樓層承載力不連續(xù)，兩國(guó)規(guī)范的規(guī)定也是一致的，都要求樓層受剪承載力小于其相鄰上一樓層的8 0，I B C 2 0 0 6 對(duì)于極端承載力不連續(xù)的結(jié)構(gòu)，要求上述值為6 5。另外幾種豎向不規(guī)則的定義稍有差別，見(jiàn)表2 9 所示。表2 9 結(jié)構(gòu)豎向不規(guī)則規(guī)范豎向不規(guī)則定義G B 5 0 0 1 1 側(cè)向剛度不規(guī)則；2 0 0 l(2 0 0 8豎向抗側(cè)力構(gòu)件不連續(xù)：豎向抗側(cè)力構(gòu)件的內(nèi)力由梁、桁架等水平轉(zhuǎn)換構(gòu)件版)向下傳遞；樓層承載力突變；I B C 2 0 0 61 a 岡0 度不規(guī)則：1 b 為極端剛度不規(guī)則；2 重量W e i g h t(或質(zhì)量m a s s)不規(guī)則：任何一層有效質(zhì)量為相鄰層的有效質(zhì)量1 5 0 以上，可視為質(zhì)量不規(guī)則；屋頂下一層的質(zhì)量大于屋頂層1 5 0 時(shí)，不視為不規(guī)則：3 豎向幾何不規(guī)則：任何層抗側(cè)力結(jié)構(gòu)的水平尺寸為相鄰層的1 3 0 以上，單層突出屋面的小房間不考慮在內(nèi)；4 豎向抗側(cè)力結(jié)構(gòu)構(gòu)件在平面內(nèi)不連續(xù)：抗側(cè)力構(gòu)件在平面內(nèi)的偏置部分，其長(zhǎng)度大于這些構(gòu)件的長(zhǎng)度：5 a 承載力不連續(xù)一薄弱層(w e a ks t o r y)；5 b 極端承載力不連續(xù)。(1 b、5 b 為新增的類型)由前面結(jié)構(gòu)平面不規(guī)則和豎向不規(guī)則的內(nèi)容可以看出，兩國(guó)規(guī)范包含的幾種筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文不規(guī)則類型能夠?qū)?yīng)上，且其定義也基本致。但美國(guó)I B C 2 0 0 6 對(duì)建筑不規(guī)則的劃分則更為嚴(yán)格細(xì)致，尤其是對(duì)于豎向不規(guī)則結(jié)構(gòu)。2 4 地震作用計(jì)算方法及其選定目前常用的地震作用計(jì)算方法，包括靜力計(jì)算方法和動(dòng)力計(jì)算方法，靜力計(jì)算方法主要有底部剪力法和P u s h-o v e r 分析方法，動(dòng)力方法主要有振型分解反應(yīng)譜法、彈性時(shí)程分析法、彈塑性時(shí)程分析法三種。靜力方法實(shí)質(zhì)上是簡(jiǎn)化了的動(dòng)力方法，在形式上直接用剪力系數(shù)乘以重力荷載(即為重力荷載的一個(gè)百分?jǐn)?shù))，而不進(jìn)行振型組合。這種方法應(yīng)用起來(lái)較為簡(jiǎn)單。靜力方法主要指底部剪力法(這是中國(guó)規(guī)范的叫法)，I B C 2 0 0 6 稱其為等效側(cè)力法(e q u i v a l e n tl a t e r a lf o r c ep r o c e d u r e)，本文為使用方便，將二者統(tǒng)稱為底部剪力法。動(dòng)力方法中應(yīng)用較多的是振型分解反應(yīng)譜法(中國(guó)規(guī)范叫法)，I B C 2 0 0 6 規(guī)范稱為振型反應(yīng)譜分析方法(m o d a lr e s p o n s es p e c t r u ma n a l y s i s)，可統(tǒng)稱為振型分解反應(yīng)譜法。靜力方法與動(dòng)力方法對(duì)不同的研究對(duì)象各有優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)，靜力方法適用于簡(jiǎn)單規(guī)則的結(jié)構(gòu)體系類型，當(dāng)結(jié)構(gòu)越規(guī)則時(shí)，其精確度就越高，此法應(yīng)用簡(jiǎn)單，計(jì)算工作量較??；動(dòng)力方法適用于各種結(jié)構(gòu)體系類型，精確度相對(duì)較高，此法應(yīng)用起來(lái)較復(fù)雜，計(jì)算工作量大，手算可能完不成，需借助計(jì)算機(jī)。兩種方法都有各自的優(yōu)點(diǎn)，無(wú)法相互替代，目前，在兩國(guó)規(guī)范中同時(shí)使用靜力法和動(dòng)力法。對(duì)于不同類型的建筑物，需要采用不同的計(jì)算方法，因此在進(jìn)行地震作用計(jì)算之前，首先要根據(jù)建筑物特性選定合適的計(jì)算方法。中美兩國(guó)規(guī)范均規(guī)定了計(jì)算方法的適用條件，見(jiàn)表2 1 1。從表2 1 1 我們發(fā)現(xiàn)，I B C 2 0 0 6 規(guī)范的地震作用計(jì)算動(dòng)力方法適用范圍為所有建筑，包括靜力法的適用范圍，這是由于當(dāng)使用動(dòng)力方法計(jì)算時(shí)，還要進(jìn)行靜力方法計(jì)算來(lái)對(duì)動(dòng)力計(jì)算的結(jié)果進(jìn)行調(diào)整，實(shí)際上是使結(jié)構(gòu)底部剪力由靜力法得出，而動(dòng)力法只是影響底部剪力值沿豎向的分配情況(即影響樓層地震作用)。中國(guó)規(guī)范對(duì)計(jì)算方法的選取主要依據(jù)于結(jié)構(gòu)自身的特點(diǎn)(如建筑物的高度、結(jié)構(gòu)體系類型、是否規(guī)則等)，其他因素為輔。1 4筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文相比中國(guó)規(guī)范，I B C 2 0 0 6 規(guī)范對(duì)靜力法的適用范圍的條文規(guī)定較為詳細(xì)，考慮了抗震設(shè)計(jì)分類，建筑物用途和規(guī)則性等因素，且適用范圍較寬；I B C 2 0 0 6 規(guī)范的動(dòng)力方法適用于所有建筑，范圍也比中國(guó)規(guī)范寬。表2 1 l兩國(guó)規(guī)范對(duì)選用地震作用計(jì)算方法的比較底中國(guó)規(guī)范高度不超過(guò)4 0 m、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)部構(gòu)，以及近似丁單質(zhì)點(diǎn)體系的結(jié)構(gòu)剪I B C 2 0 0 6抗震設(shè)計(jì)分類B F，用輕型框架(1 i g h t f r a m e d)建造的用途分類為I、I I 類力且不超過(guò)3 層的建筑：法抗震設(shè)計(jì)分類B F，用途分類為I、I I 類且不超過(guò)2 層的建筑；適抗震設(shè)計(jì)分類B、C，其它所有建筑；用抗震設(shè)計(jì)分類D、E、F 類，所有結(jié)構(gòu)都是用輕型框架建造，周期T 3 5 T s條的規(guī)則建筑；件抗震設(shè)計(jì)分類D、E、F 類，T 一瓦)短周期和l s 周期的設(shè)計(jì)譜反應(yīng)加速度；S。為阻尼比5 Nl s 周期的最大考慮地震譜反應(yīng)加速度：R 為地震作用折減系數(shù)；I 為重要性系數(shù)；T 為結(jié)構(gòu)基本周期；瓦為長(zhǎng)周期過(guò)渡周期(1 0 n g p e r i o dt r a n s i t i o np e r i o d)。影響C。N N 素g：結(jié)構(gòu)體系類型、結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)、地震強(qiáng)度、場(chǎng)地類型、地震頻譜特征、結(jié)構(gòu)周期和結(jié)構(gòu)阻尼。兩國(guó)規(guī)范的底部剪力計(jì)算公式可以統(tǒng)一寫成礦=c。礦的形式，即底部剪力值為重力荷載的一個(gè)百分?jǐn)?shù)，c。稱為基底剪力系數(shù)。I B C 2 0 0 6 的底部剪力公式在形式上不用改動(dòng)。中國(guó)規(guī)范的艮=a t G q 寫為V=C s W 后，因?yàn)镚。q=0 8 5 W，所以有c。=0 8 5 a。，0 8 5 是考慮高振型的影響。此剪力系數(shù)C。的影響因素有：地震強(qiáng)度、場(chǎng)地類型、地震頻譜特征、結(jié)構(gòu)周期和結(jié)構(gòu)阻尼?？梢?jiàn)，中美兩國(guó)規(guī)范的底部剪力計(jì)算方法在形式上是一致的，都是重力荷載的一個(gè)百分?jǐn)?shù)。但I(xiàn) B C 2 0 0 6 確定基底剪力系數(shù)時(shí)考慮的因素更多，較嚴(yán)格。2 5 2 樓層地震作用計(jì)算在計(jì)算結(jié)構(gòu)底部剪力時(shí)，如果不考慮高階振型的影響，則樓層地震作用的理想計(jì)算公式可寫為：互：旦如式(2 一1)G，日產(chǎn)l下面將中美兩國(guó)規(guī)范考慮樓層地震作用的計(jì)算公式列于表2 1 2 中進(jìn)行對(duì)比。由表2 1 2 可見(jiàn)，G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 年版)規(guī)范與I B C 2 0 0 6 規(guī)范的樓層地震作用計(jì)算公式都與理想計(jì)算公式(2 1)類似，但有所不同，主要是考慮了高振型的影響。動(dòng)力學(xué)研究表明，柔性建筑物且層數(shù)較多時(shí)，高振型的影響更為顯著。中國(guó)規(guī)范采用在建筑物頂部加集中力的方法應(yīng)對(duì)高振型影響，I B C 2 0 0 6 則是一D L，褊糯亓嚴(yán)筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建簌工程學(xué)院碩士學(xué)位論文改進(jìn)了計(jì)算公式，在質(zhì)點(diǎn)高度上進(jìn)行加權(quán)處理取乘方。兩者的差距將在鋼框架算例分析時(shí)做出討論。表2 1 2 樓層地震作用計(jì)算公式的比較規(guī)范計(jì)算公式G B 5 0 0 1 1質(zhì)點(diǎn)f 的水平地震作用標(biāo)準(zhǔn)值：E：粵吆(1 一以)，只=萬(wàn)。吆2 0 0 1G，日(2 0 0 8 版)j=l式中，如為底部剪力值；為項(xiàng)部附加水平地震作用：6。為頂部附加地震作用系數(shù)；G，、G，為質(zhì)點(diǎn)i，J 的重力荷載代表值；日，、H，分別為質(zhì)點(diǎn)i，J的計(jì)算高度。I B C 2 0 0 6質(zhì)點(diǎn)f 的水平地震作用為：E：甚y，w，h jj=l式中，k 是一個(gè)與結(jié)構(gòu)周期有關(guān)的指數(shù)：當(dāng)T O 5 s 時(shí)，k=l；當(dāng)T 2 5 s 時(shí)，k=-2；當(dāng)T 在0 5 s 和2 5 s 之間時(shí)，后值按線性內(nèi)插法計(jì)算。w f、W J 為質(zhì)點(diǎn)i，的重力荷載代表值；h，、h j 分別為質(zhì)點(diǎn)i、的計(jì)算高度。2 6 本章小結(jié)中美兩國(guó)規(guī)范的抗震設(shè)防目標(biāo)基本一致，都要求中震可修、大震不倒，另外我國(guó)規(guī)范還要求小震不壞；兩國(guó)的抗震設(shè)計(jì)方法有很大差異，I B C 2 0 0 6 采用彈塑性反應(yīng)譜R u 理論，根據(jù)不同的結(jié)構(gòu)體系類型的延性不同，選取地震作用折減系數(shù)R(取值范圍為3 到8 5)，來(lái)折減地震作用，相比我國(guó)中震折減系數(shù)統(tǒng)一使用2 8，I B C 2 0 0 6 對(duì)地震作用的折減約為我國(guó)的2 -3 倍，這樣得到的地震作用就小，需要結(jié)構(gòu)有更高的延性來(lái)保證不倒塌。I B C 2 0 0 6 的結(jié)構(gòu)體系類型的劃分與中國(guó)規(guī)范一致；對(duì)結(jié)構(gòu)不規(guī)則性的判定也基本一致，I B C 2 0 0 6 考慮的結(jié)構(gòu)不規(guī)則內(nèi)容更細(xì)致全面；中國(guó)規(guī)范當(dāng)結(jié)構(gòu)不規(guī)則時(shí)地震作用計(jì)算都需要用動(dòng)力方法(如振型分解反應(yīng)譜法等)，靜力方法受到限1 7筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建麓工程學(xué)院碩士學(xué)位論文制，I B C 2 0 0 6 對(duì)多數(shù)建筑需要用動(dòng)力方法，但也有可以使用靜力方法的情況。中美兩國(guó)規(guī)范地震作用計(jì)算的靜力方法和動(dòng)力方法都以底部剪力法和振型分解反應(yīng)譜法為主，I B C 2 0 0 6 的計(jì)算方法適用范圍更寬。中美兩國(guó)規(guī)范底部剪力法計(jì)算公式在形式上一致，但I(xiàn) B C 2 0 0 6 的基底剪力系數(shù)的取值范圍有較嚴(yán)格的規(guī)定。對(duì)于樓層地震作用，中美兩國(guó)都考慮了高振型的影響，但表現(xiàn)方式不同，中國(guó)規(guī)范是在建筑頂部加集中力，I B C 2 0 0 6 是在質(zhì)點(diǎn)高度上進(jìn)行加權(quán)處理取乘方。筑龍網(wǎng) WWW.ZHULONG.COM北京建筑工程學(xué)院碩士學(xué)位論文3 1 概述第三章兩國(guó)規(guī)范鋼框架結(jié)構(gòu)的抗震措施比較結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)包括地震作用計(jì)算和抗震措施，通過(guò)地震作用計(jì)算來(lái)保證結(jié)構(gòu)滿足承載力與變形要求，通過(guò)抗震措施來(lái)保證結(jié)構(gòu)具有良好的延性。本章將對(duì)中美兩國(guó)規(guī)范鋼框架結(jié)構(gòu)抗震措施進(jìn)行比較。比較兩國(guó)規(guī)范的抗震措施，就要從兩個(gè)方面進(jìn)行考慮：一是調(diào)整地震作用計(jì)算結(jié)果，使結(jié)構(gòu)具有良好的延性或者使結(jié)構(gòu)具有良好的屈服構(gòu)型；二是采取構(gòu)造措施，直接提高結(jié)構(gòu)延性。G B 5 0 0 1 1 2 0 0 1(2 0 0 8 年版)規(guī)范對(duì)地震作用的調(diào)整，主要放在了各種結(jié)構(gòu)類型(對(duì)應(yīng)規(guī)范各章)的計(jì)算要點(diǎn)中，同時(shí)鋼結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范G B 5 0 0 1 7 2 0 0 3也有涉及。美國(guó)有專門的鋼結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范S e i s m i cP