中美抗震规范的比较与转换汇总

中美抗震规范的比较与转换中美抗震规范的比较与转换设备室：蒋小文2013年10月第一部分地震规范基本概念介绍中美地震规范建（构）筑物设防类别（或风险级别）场地土类别延性系数设防目标（包括重现期）地震分组（震源类型）周期地震烈度（地震分区）地震动参数区划图（地震分区图）反应谱曲线地震作用设计方法第一部分地震规范基本概念介绍中美地震规范规范项目国标美国规范欧洲规范StandardCodeASCE7NBCSBCUBCIBCEurocode8最新版GB50011-2010《建筑抗震设计规范》ASCE7-2010《MinimumDesignLoadsforbuildingsandotherStructures》（国家指导性）《TheBOCANationalBuildingCode》（地方性，基于ASCE7编制）《StandardBuildingCode》（地方性，基于ASCE7编制）《UniformBuildingCode》UBC-1997（地方性）《InternationalBuildingCode》IBC-2009统一了NBC，SBC，UBCEurocodesPrEN1998（目前世界上真正意义上的按性能设计的规范PBSD(performance-basedseismicdesign)历年版本TJ11-74TJ11-78GBJ11-89GB50011-2001GB50011-2010ASCE-88ASCE-93ASCE-95ASCE7-98ASCE7-02/05ASCE7-2010UBC-1997IBC-2000IBC-2003IBC-2006IBC-2009配套规范GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》GB18306-2001《中国地震动参数区划图》适用区域全中国全美国美国的东北部美国的东南部美国的西部全美国2010年后（全欧洲）出版机构住建部美国土木工程师学会国际建筑公务员委员会和法规管理机构(BOCA)国际南方建筑法规委员会国际建筑公务员委员会国际规范委员会欧洲标准委员会第一部分地震规范基本概念介绍建（构）筑物设防类别（或风险级别）标准类别GB50011UBCIBC/ASCE7甲类使用经批准的地震安全性评价的结果且高于本地区的设防烈度重要设施1.25IV1.500乙类不变危险设施1.25III1.25丙类不变特殊建构筑物1.00II1.00丁类不变标准建构筑物1.00I1.00其它结构物1.00*结论：对于石油化工装置直立设备，在抗震设计时，如采用中国规范，按标准设防类（丙类考虑）；如采用美国规范（无论是UBC，IBC还是ASCE7），重要性系数都取I=1.00。第一部分地震规范基本概念介绍场地土类别*建（构）筑物所在场地的土层软硬程度和覆盖层厚度，对判定场地土类型具有决定性的影响，从而导致建（构）筑物对同一地震烈度下的地震响应有较大差别（不同场地土类别具有不同的特征周期）。GB50011UBCIBC/ASCE7根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度根据等效剪切波速、平均标准贯入系数以及平均不排水抗剪强度根据等效剪切波速、平均标准贯入系数以及平均不排水抗剪强度I0岩石、坚硬土或软岩石SA硬基岩A硬基岩I1SB基岩B基岩II中硬土SC致密土层或软基岩C致密土层或软基岩III中软土SD坚硬土层D坚硬土层IV软弱土SE一般土壤E一般土壤SF在地震作用下存在潜在危险的土壤，需专门测定F在地震作用下存在潜在危险的土壤，需专门测定第一部分地震规范基本概念介绍场地土类别*结论：（1）中美规范中场地土类别的大致对应关系可见下表，方便在地震参数转换时予以考虑；（2）ASCE7中指出“如果场地的土壤特性具体信息不充分，在不能确定场地的级别情况下，都可划分为D类”第一部分地震规范基本概念介绍延性系数*结构、构件或构件的某个截面从屈服开始到达最大承载能力或到达以后而承载能力还没有明显下降期间的变形能力，即为延性。延性指当地震迫使结构发生较大的非线性变形时，结构仍能维持其初始强度的能力，是结构超过弹性阶段的变形能力，它是结构抗震能力强弱的标志。延性系数也可理解为地震力降低系数。我国规范规定把设防烈度地震作用降低约3（精确值为2.86）倍来进行承载力设计，即设防烈度地震作用反应谱除以地震承载力降低系数3，而得到设计所用的反应谱。第一部分地震规范基本概念介绍延性系数*结论：（1）中国规范没有延性等级的划分，对于所有的结构，折减系数（延性系数）都为2.86；（2）美国规范中对于不同的的结构具有不同延性等级，即折减系数（延性系数）不同，对于石油化工钢制直立设备：UBC中R=2.9，IBC/ASCE7中R=3.0。第一部分地震规范基本概念介绍设防目标（包括重现期）*超越概率：在一定时期内（例如50年），工程场地可能遭遇大于或等于给定的地震烈度值或地震动参数值的概率重现期为n，年发生概率，在年限T内，发生地震烈度超过给定地震烈度的概率由上式可得到：1n1TPeln1TnP第一部分地震规范基本概念介绍设防目标（包括重现期）GBUBCASCE7IBC设防目标采用“三水准设防目标，两阶段设计步骤”的抗震设计思想。三水准设防目标即所谓的“小震（多遇地震）不坏，中震（基本烈度地震）可修，大震（罕遇地震）不倒”仅采用单一的设防水准。抗震设计的目的主要是避免主结构破坏和人员伤亡，并不限制损坏或维护功能丧失程度。采用两水准设防思想。抗震目标：“为设计、建造抗震建筑物提供最低标准”。采用两水准设防思想。抗震目标：“每个结构和结构部分，包括永远附在结构上的非结构组件、结构支撑物和附属结构都要设计并建为可抵抗满足ASCE7要求的地震移动产生的效应”。超越概率重现期小震（多遇地震）50年超越概率63.2%，重现期50年。中震（基本烈度地震）50年超越概率10％，重现期475年。大震（罕遇地震）50年超越概率2％～3％（7度区3%，9度区2%），重现期为1642年～2475年。以50年超越概率为10%的地震作用作为基准设防地震作用，重现期为475年以50年超越概率2％（重现期2475年）作为“最大考虑地震MCE（MAXIMUMCONSIDEREDEARTHQUAKE”；而以“最大考虑地震”的2/3作为“设计地震”来实现其抗震目标，“设计地震”对应的50年超越概率为5%~10%，其中美国中东部地区为5%，美国西部地区为10%。以50年超越概率2％（重现期2475年）作为“最大考虑地震MCE（MAXIMUMCONSIDEREDEARTHQUAKE”；而以“最大考虑地震”的2/3作为“设计地震”来实现其抗震目标，“设计地震”对应的50年超越概率为5%~10%，其中美国中东部地区为5%，美国西部地区为10%。第一部分地震规范基本概念介绍设防目标（包括重现期）*结论：（1）美国UBC规范采用单一水准设防思想，重现期与中国规范基本烈度地震一样，根据其设防目标是为了防止倒塌，则相当于中国规范中的“大震”；（2）美国ASCE7，IBC采用两水准设防思想，其对应的“设计地震”和“最大考虑地震”重现期与中国规范的基本烈度地震和罕遇地震一样，即相当于中国规范中的“中震”和“大震”。第一部分地震规范基本概念介绍地震分组（震源类型）GBUBCASCE7IBC地震分组：第一组、第二组和第三组根据震级大小以及断层滑移量将震源类型分为3类，分别为A，B，C貌似没有震源类型的概念，但在抗震设计中对于震级和震中距对结构的影响是有所体现*结论：（1）中国规范有明确的地震分组的概念，在美国UBC规范中也有类似的概念（震源类型）。地震分组适用于中国规范所有的地震场合，而美国UBC规范震源类型只适用于地震分区为4的场合；（2）美国IBC和ASCE7中没有明确的地震分组或震源类型的概念，但其在抗震设计中针对震级和震中距对结构的影响是有所体现（体现在反应谱曲线上）；（3）对于地震分组或震源类型，中美规范不具有可比。第一部分地震规范基本概念介绍周期GBUBCIBC/ASCE7自振周期TT1，T2，T3结构按某一振型完成一次自由振动所需要的时间，是结构固有的特性自振周期T自振周期T特征周期Tg抗震设计用的地震影响系数曲线的下降段起始点所对应的周期值，与地震震级、震中距和场地土类别等因素有关。按（地震动反应谱特征周期区划图,地震动反应谱特征周期调整表）查取。特征周期Ts其中Cv，Ca为与地震分区和场地土类别有关的系数近似基本周期Ta允许不进行结构力学分析，而采用经验公式求得近似基本周期。T0反应谱曲线平台段起始周期长周期过渡周期TL与地震分区及震级有关，以区划图的形式给出T0反应谱曲线平台段起始周期Ts反应谱曲线平台段结束周期2.5svaTCC00.2sTT第一部分地震规范基本概念介绍周期*结论：（1）中国规范和美国UBC规范类似，都采用场地土特性与地震分组（对于UBC为地震分区）来确定特征周期；（2）IBC、ASCE7：以区划图的方式给出，类似于GB中的“中国地震动反应谱特征周期区图”。第一部分地震规范基本概念介绍地震烈度（地震分区）GB：震级：指一次地震所释放的能量大小，震级越高释放能量越大。国际通常采用里氏震级作为度量，里氏震级共有十二级。地震烈度：一次实际地震只有一个震级，但每次地震在地震影响区域的不用地点其地面设施和设备破坏程度不尽相同。因此，把某一地区遭受了地震的工程设施和设备宏观破坏程度称之为地震烈度。目前，地震烈度是按宏观破坏情况进行评定，并把宏观破坏现象与烈度对应起来形成表格，即为国际通行的麦卡里烈度表。麦卡里烈度表把地震烈度分为12度地震基本烈度：地震基本烈度是具有一定发生概率的烈度值，是某一地区多年地震统计的最高地震烈度（一个概率统计的烈度）抗震设防烈度：抗震设防烈度是对建（构）筑物的抗震性能的要求，它不仅和当地的地震基本烈度有关，还和建（构）筑物本身的要求有关。甲级、乙级、丙、丁级设防烈度是不同的。一般情况下，抗震设防烈度可采用基本烈度。f地震烈度=震级，震源深度，震中距，地震波传播介质第一部分地震规范基本概念介绍地震烈度（地震分区）GB：GB50011适用于设防烈度为6、7、8、9度地区建（构）筑工程的抗震设计以及隔震、消能减震设计；抗震设防烈度大于9度地区建（构）筑工程以及行业有特殊要求的工业建筑，抗震设计应按有关专门规定执行。第一部分地震规范基本概念介绍地震烈度（地震分区）UBC：UBC中将地震分区（类似中国规范中抗震设防烈度），且分为（0）、1、2A、2B、3、4区，见下表。每个分区对应一地震分区系数Z，Z实际上可理解为地震加速度的峰值。第一部分地震规范基本概念介绍地震烈度（地震分区）ASCE7/IBC：对于地震设计类别根据建筑物风险类别以及该建筑物所处地的设计地震下加速度反应谱值，分为A、B、C、D、E、F五类。1DSDsS第一部分地震规范基本概念介绍地震烈度（地震分区）*结论：（1）根据地震加速度值，GB中的设防烈度与UBC中的地震分区有如下基本对应关系，但不是绝对地能一一对应。设计基本地震加速度值0.05g0.075g0.10g0.15g0.20g0.30g0.40gGB500116度6.5度7度7度强8度8度强9度UBC——1——2A2B34（2）UBC地震分区与IBC地震类别的对应关系UBC97地震分区0，12A，2B3，4IBC/ASCE7地震类别A，BCD，E，F第一部分地震规范基本概念介绍地震动参数区划图（地震分区图）*地震动——《建筑抗震设计规范》疑问解答中对地震动的解释：中国规范与美国ASCE7/IBC都提供了地震动的参数区划图，只有提供这些参数，才能依此绘制出用来进行抗震设计的反应谱曲线或地震影响系数曲线。第一部分地震规范基本概念介绍地震动参数区划图（地震分区图）*GB——中国地震动参数区划图GB18306-2001中给出了两张区划图：中国地震动峰值加速度区划图和中国地震动反应谱特征周期区划图。中国地震动峰值加速度区划图中国地震动反应谱特征周期区划图*UBC——美国UB