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中美混凝土抗震设计标准比照
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目录
1概述 3
中美混凝土抗震设计规范对比
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2荷载组合 4
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3抗震设计基本原则 8
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4抗震设计方法 13
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5抗震设计反应谱 15
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中美混凝土抗震设计规范对比
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6地震作用计算方法 20
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(ASCE:equivalentlateralforceprocedure) 21
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(ASCE:equivalentlateralforceprocedure) 23
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7结语 27
参考文献 28
1概述
近来我国在国际上承担的工程工程越来越多,很多国家和地区都要求采用美国标准设计,因此有必要学****美国标准,并理解美国标准和我国标准间的差异。本文比照了中美两国标准中关于荷载组合、抗震设计根本原那么(主要比照抗震设防目的和水准、建筑设计和建筑构造的规那么性这两方面的内容)、抗震设计方法这三方面的内容。比照的标准介绍如下:
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ASCE/SEI7—10:是按概率极限状态设计原那么和构造可靠度理论编制的,统一了美国各种构造设计标准的根本设计原那么和荷载取值标准(包括地震作用的取值标准)及荷载效应的组合原那么和计算公式、荷载分项系数及组合系数的取值规定等,类似于我国的荷载标准,并包括了类似于我国抗震标准中的抗震设防标准、地震动参数及地震作用的取值标准等内容。
UBC97:UniformBuildingCode,UBC-—《统一建筑标准》是美国第一个带有建筑抗震内容的标准,第一版于1927年出版,由“国际建筑官员协会"(InternationalConferenceofBuildingOfficials,即ICBO)出版发行,主要用于美国西部各州,是被广泛采用的标准之一。
IBC-2003:IBC标准第一版于2000年公布,每三年修订一次,自此,其他3本通用标准便不再更新,IBC标准逐渐成为了美国全国唯一的通用建筑标准。IBC标准的公布和施行,取代了UBC、SBC和NBC等标准,,IBC大多引用了ASCE7—10的内容。可以把IBC视为一个标准门户,由它通向各个专门标准。
《建筑抗震设计标准》(GB50011—2020):《建筑抗震设计标准》是中华人民共和国国家标准,由中华人民共和国住房和城乡建立部主编。按该标准进展抗震设计的建筑,其根本的抗震设防目的是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体构造不受损坏或不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。使用功能或其他方面有专门要求的建筑,当采用抗震性能化设计时,具有更详细或更高的抗震设防目的。
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《建筑构造荷载标准》(GB50009-2021):《建筑构造荷载标准》也是中华人民共和国国家标准,由中华人民共和国住房和城乡建立部主编。该标准适用于建筑工程的构造设计,建筑构造设计中涉及的作用应包括直接作用(荷载)和间接作用,而该标准仅对荷载和温度作用作出规定,有关可变荷载的规定同样适用于温度作用.
2荷载组合
通过阅读美国标准《MinimumDesignLoadsforBuildingandOtherStructures》(ASCE/SEI7-10)和中国标准《建筑构造荷载标准》(GB50009—2021)、《建筑抗震设计标准》(GB50011-2020)关于荷载组合的规定,比照和分析中美荷载组合的异同,加深对中国标准荷载组合规定的理解,初步理解美国标准对荷载组合的相关规定。

中国设计标准中的荷载组合是根据现行(GB50009-2021)、《建筑抗震设计标准》(GB50011—2020)的有关规定,结合建筑的自身特点制定的。标准给出的荷载组合表达式都是以荷载和荷载效应有线性关系为前提,并且要求建筑构造设计应根据使用过程中在构造上可能同时出现的荷载,按承载才能极限状态和正常使用极限状态分别进展荷载组合,并应取各自的最不利的组合进展设计。
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对于承载才能极限状态,应按荷载的根本组合或偶尔组合计算荷载组合的效应设计值,并应采用以下设计表达式进展设计:
式中:——构造重要性系数,应按各有关建筑构造设计标准的规定采用;
——荷载组合的效应设计值;
——构造构件抗力的设计值,应按各有关建筑构造设计标准的规定取值。
根本组合
荷载根本组合的效应设计值,应从以下荷载组合值中取最不利的效应设计值确定:
1)由可变荷载控制的效应设计值,按下式计算:
式中:——第j个永久荷载的分项系数;
——第i个可变荷载的分项系数;
——第i个可变荷载考虑设计使用年限的调整系数,其中为主导可变荷载考虑设计使用年限的调整系数;
--按第j个永久荷载标准值计算的荷载效应值;
--按第i个可变荷载标准值计算的荷载效应值,其中为诸可变荷载效应中起控制作用者;
-—第i个可变荷载的组合值系数;
m——参和组合的永久荷载数;
n-—参和组合的可变荷载数。
2)由可变荷载控制的效应设计值,按下式计算:
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3)根本组合的荷载分项系数,应按以下规定采用:
a)永久荷载的分项系数应符合以下规定:
当永久荷载效应对构造不利时,对由可变荷载效应控制的组合应取11。2,;        
当永久荷载效应对构造有利时,.
b)可变荷载的分项系数应符合以下规定:        
对标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面构造的活荷载,;
其他情况,.
c)对构造的倾覆、滑移或漂浮验算,荷载的分项系数应满足有关的建筑结构设计标准的规定。
2、偶尔组合
中国标准指明对于偶尔组合、偶尔荷载的代表值不乘分项系数;和偶尔荷载同时出现的其他荷载可根据观测资料和工程经历采用适当的代表值;其次,对偶尔设计状况,不必同时考虑两种偶尔荷载;第三,设计时应区分偶尔事件发生时和发生后的两种不同设计状况.
2。1。2正常使用极限状态的荷载组合
正常使用极限状态的构造设计主要是验算构造在正常使用条件下的变形、裂缝、沉降、振幅、加速度或应力等,并控制它们不超过限值,按下式进展设计:
式中:C—-构造或构造构件到达正常使用要求的规定限值,例如变形、裂缝、沉降、振幅、加速度或应力等的限值,应按各有关建筑构造设计标准的规定采用。
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中国标准给出短期和长期两种效应的组合:当考虑短期荷载效应时,可根据不同的设计要求,分别采用荷载的标准组合或频遇组合;当考虑长期荷载效应时,采用准永久组合。
荷载标准组合的效应设计值应按下式计算:
荷载频遇组合的效应设计值应按下式计算:
荷载准永久组合的效应设计值应按下式计算:
2。2美国标准荷载组合
美国荷载标准关于荷载组合的规定也是基于一阶受力分析的根底上的,并且也要求构造设计应根据使用过程中在构造上可能同时出现的荷载,按承载才能极限状态和正常使用极限状态分别进展荷载组合,并应取各自的最不利的效应组合进展设计。
。1承载才能极限状态的荷载组合
1、根本组合
美国标准给出了两种根本荷载组合,分别为极限强度设计的荷载组合(Combiningfactorloadsusingstrengthdesign)和容许强度设计的荷载组合(Combiningnominalloadsusingallowablestressdesign)。这两种组合都可以用于构造强度验算,但需分别应用于不同的设计方法:荷载抗力系数设计法(LRFD)和容许应力设计法(ASD)。表1为美国的根本荷载组合的表达式
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:
表1美国标准的荷载根本组合
用于极限强度涉及到荷载根本组合
用于容许强度设计的荷载根本组合
1)1。4(D+F)
1)D+F
2)1。2(D+F+T)+(L+H)+0。5(Lr或S或R)
2)D+H+F+L+T
3)1。2D+1。6(Lr或S或R)+(L或0。8W)
3)D+H+F+(Lr或S或R)
4)1。2D++L+(Lr或S或R)
4)D+H+F+(L或T)+(Lr或S或R)
5)1。2D++L+
5)D+H+F+()
6)++
6)D+H+F+()+0。75L+(Lr或S或R)
用于极限强度涉及到荷载根本组合
用于容许强度设计的荷载根本组合
7)0。9D+1。0E+1。6H
7)+W+H
8)0。6D+0。7E+H
其中:D为恒荷载;L为活荷载;Lr为屋顶活荷载;S为雪荷载;R为雨水荷载;W为风荷载;E为地震荷载;F为有明确压力及高度峰值的流体荷载;H为由土、地下水或大量材料产生的压力;T为自应变荷载.
偶尔组合
美国标准提出特殊情况的荷载组合(Loadcombinationsforextraordinaryevents,即对应中国的偶尔组合)需要有适用的标准和标准或权威部门的规定
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,构造强度和稳定必须可以抵抗特殊情况的荷载效应如火灾、爆炸和冲击荷载。对于偶尔设计状况,应采用偶尔组合。美国标准仅在条文说明中给出了建议的组合形式,其中偶尔荷载的荷载系数也是取1。0。
2。1。2正常使用极限状态的荷载组合
美国标准仅在附录中提及关于正常使用极限状态构造设计的一些要求,并在条文说明中给出了相应的组合形式。表2为美国标准的正常使用极限状态的荷载组合情况:
表2 美国标准的正常使用极限状态的荷载组合
短期荷载效应的组合
长期荷载效应的组合
D+L
D+
D+0。5L
D++

中国标准的荷载组合和美国标准的荷载组合在组合概念上是相似的,:1)中国标准中考虑地震荷载的组合时,风荷载的组合值系数,,风荷载起控制作用的建筑采用0。2,其中风荷载起控制作用指风荷载和地震作用产生的总剪力和倾覆力矩相当的情况,而美国荷载标准那么明确指出地震作用和风荷载可以不同时组合;2)中国标准的荷载组合的设计值中采用了荷载分项系数的方式,荷载分项系数是根据荷载不同的变异系数和荷载的详细组合情况(包括不同荷载的效应比),和和抗力有关的分项系数的取值程度等因素确定的,而美国标准中未提出“荷载分项系数"的概念,但根据表2美国标准的荷载根本组合,我们可以得到类似荷载分项系数的荷载系数。[1]