中美欧建筑结构抗震设计对比
发布时间：2021-12-15 22:32
抗震设计规范的制定与各国的建筑抗震设防水准及结构设计可靠度水平有关,同时还与各国的技术发展水平、经济实力和行政决策紧密相关,因此,各规范之间存在着显著的差别。本文从抗震设防等级与设防目标、地震作用计算与反应谱曲线等方面对中美欧抗震设计规范的差异进行了分析,详细阐述了三本规范之间的差别。按照三本规范中的有关条文,通过变换基本参数确定同一地区、相同场地条件下的反应谱曲线,根据计算结果对比分析了中美欧抗震规范中设计地震作用的取值标准。针对同一建筑结构,根据三本规范分别计算了结构的底部总剪力以及各层的剪力分布。结果表明,中国规范较欧洲规范偏于保守,与美国规范的差别与结构体系有关。该研究为我国建筑抗震设计规范的修订人员及抗震设计研究人员了解熟悉国外的抗震规范提供了帮助,有助于今后我国抗震规范与国际接轨。
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
EN1998中的反应谱曲线Fig.1Responsespectrumcorrespondingtodifferent(b)场地类别为A~E时
第5期张艳青，等：中美欧建筑结构抗震设计对比2293(a)场地类别为A~E时，Ⅰ类弹性反应谱(5%阻尼比)(classⅠelasticresponsespectrum(5%dampingratio)inA~Etypessites)(b)场地类别为A~E时，Ⅱ类弹性反应谱(5%阻尼比)(classⅡelasticresponsespectrum(5%dampingratio)inA~Etypessites)图1EN1998中的反应谱曲线Fig.1ResponsespectrumcorrespondingtodifferentgroundtypesinEN19983.3.3场地效应的影响国内外大量的强地面运动资料表明，场地类型对地面运动有较大的影响，不同场地结构物震害的严重程度差别很大，因此计算地震作用时应考虑场地效应影响。中美欧抗震规范均对建筑场地类别进行了划分。我国抗震规范根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度将场地划分为了4类。在反应谱曲线中通过特征周期gT来考虑场地类别对地面运动的影响。图2为不同类场地的反应谱比较，图中地震影响线采用设计基本地震加速度进行了归一化，消除了设防标准的影响。可以看出，场地条件的不同仅改变反应谱的形状，并不改变反应谱的峰值。图2GB50011中场地类别对反应谱的影响Fig.2InfluenceofgroundtypesonresponsespectruminGB50011EN1998规范根据30m范围内土的平均剪切波速将场地划分为了7类，即A~E以及s1S类、s2S类。当场地条件属于s1S、s2S时，地震作用的确定需要进行特别研究。A~E类场地条件下，通过土系数S及反应谱上拐点周期值BT、CT、DT来反映场地的影响，如图1所示。从图中可以看出，不同地震区，只要场地类型相同，反应谱曲线上的BT、CT、DT就是相同的，不同类场地条件下S值的不同导致了反应谱峰值的变化。IB
вΦ髡?凳?R分别为5.5和8.5；EN1998中，分别采用中延性及高延性框架，q的取值分别为q3.9(DCM)和q5.85(DCH)。从前面的讨论可以看出，按照各规范计算地震剪力时，本质上都是表示成了结构静力荷载的一个百分比，可以写成FG的形式，对于我国规范GB50011，为水平地震影响系数；对于IBC2018，为地震系数DSsRSIC；对于EN1998，为dS。GB50011中基本地震参数与EN1998和IBC2018中基本地震参数之间的转换依据文献[8]。从图3和图4中可以得出如下结论。1)对于不需调整的基岩场地，当基本地面加速度为0.1g时，GB50011算得的反应谱平台与IBC2018规范中等延性框架的反应谱平台高度大致相等；当基本地面加速度为0.2g时，GB50011算得的平台高度高于IBC2018规范中等延性框架的反应谱平台高度。另外，在所有的曲线中，按EN1998中的高延性框架算得的反应谱平台高度总是最低。2)在长周期段，依据美国规范算得的反应值均比较校由于欧洲规范中给出了当CT≤T时，反应谱值dgST≥a的规定，所以依据该规范算得的值在大于某一特定的周期后为常数。按照我国规范算得的结果较大，主要是因为我国规范中，将强震记录中所观测到的长周期段中变化规律为2.0331T的二次下降曲线，调整为了下降曲率为0.02的直线下降段，实际上在长周期段提高了抗震作用。3)随着场地剪切波速的降低，依据GB50011算得的反应谱平台高度不变，而根据IBC2018及EN1998算得的反应谱平台均逐渐提高(均乘了一个大于的系数)，甚至会超过GB50011的平台高度。可见，依据欧美规范算得
【参考文献】：
期刊论文
[1]型钢再生混凝土柱-钢梁组合框架节点地震损伤研究[J]. 马辉,张妮娜,刘云贺,王振山,梁炯丰. 应用力学学报. 2018(03)
[2]中、美规范在建筑结构抗震设计中的对比[J]. 朱春明,钱鹏. 钢结构. 2018(04)
[3]基于梁-柱连接转动模型变截面门式刚架抗震承载力分析[J]. 王振山,苏明周,李志强,马辉,田建勃. 应用力学学报. 2017(06)
[4]中欧抗震设计规范的对比[J]. 陈亮,陈昌斌,王庶懋. 武汉大学学报(工学版). 2013(S1)
[5]中美欧水平地震作用的比较[J]. 卢华喜,梁平英,杨峻,仇早生. 世界地震工程. 2010(01)
[6]从中国、美国、欧洲抗震设计规范谱的比较 探讨我国的抗震设计反应谱[J]. 余湛,石树中,沈建文,刘峥. 震灾防御技术. 2008(02)
[7]弹塑性反应谱及其在抗震设计中的应用[J]. 丁建国. 南京理工大学学报(自然科学版). 2007(06)
[8]欧洲规范8与中国抗震设计规范关于抗震设防目标和地震作用的比较[J]. 范力,赵斌,吕西林. 结构工程师. 2006(06)
[9]中美欧抗震设计规范地震动参数换算关系的研究[J]. 罗开海,王亚勇. 建筑结构. 2006(08)
硕士论文
[1]中欧建筑结构抗震设计规范对比[D]. 宋阳.武汉工程大学 2014
[2]中美欧规范钢筋混凝土框架结构抗震设计对比研究[D]. 曹继涛.西安建筑科技大学 2013
[3]中日欧现有建筑抗震性能评估方法比较研究[D]. 罗琨.北京交通大学 2011
[4]中、美、欧、日建筑抗震规范地震作用对比研究[D]. 李慧.哈尔滨工业大学 2011
[5]中、日、美三国抗震设计反应谱及隔震设计方法比较研究[D]. 李婕.广州大学 2006
本文编号：3537260
【文章来源】：应用力学学报. 2020,37(05)北大核心CSCD
【文章页数】：11 页
【部分图文】：
EN1998中的反应谱曲线Fig.1Responsespectrumcorrespondingtodifferent(b)场地类别为A~E时
第5期张艳青，等：中美欧建筑结构抗震设计对比2293(a)场地类别为A~E时，Ⅰ类弹性反应谱(5%阻尼比)(classⅠelasticresponsespectrum(5%dampingratio)inA~Etypessites)(b)场地类别为A~E时，Ⅱ类弹性反应谱(5%阻尼比)(classⅡelasticresponsespectrum(5%dampingratio)inA~Etypessites)图1EN1998中的反应谱曲线Fig.1ResponsespectrumcorrespondingtodifferentgroundtypesinEN19983.3.3场地效应的影响国内外大量的强地面运动资料表明，场地类型对地面运动有较大的影响，不同场地结构物震害的严重程度差别很大，因此计算地震作用时应考虑场地效应影响。中美欧抗震规范均对建筑场地类别进行了划分。我国抗震规范根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度将场地划分为了4类。在反应谱曲线中通过特征周期gT来考虑场地类别对地面运动的影响。图2为不同类场地的反应谱比较，图中地震影响线采用设计基本地震加速度进行了归一化，消除了设防标准的影响。可以看出，场地条件的不同仅改变反应谱的形状，并不改变反应谱的峰值。图2GB50011中场地类别对反应谱的影响Fig.2InfluenceofgroundtypesonresponsespectruminGB50011EN1998规范根据30m范围内土的平均剪切波速将场地划分为了7类，即A~E以及s1S类、s2S类。当场地条件属于s1S、s2S时，地震作用的确定需要进行特别研究。A~E类场地条件下，通过土系数S及反应谱上拐点周期值BT、CT、DT来反映场地的影响，如图1所示。从图中可以看出，不同地震区，只要场地类型相同，反应谱曲线上的BT、CT、DT就是相同的，不同类场地条件下S值的不同导致了反应谱峰值的变化。IB
вΦ髡?凳?R分别为5.5和8.5；EN1998中，分别采用中延性及高延性框架，q的取值分别为q3.9(DCM)和q5.85(DCH)。从前面的讨论可以看出，按照各规范计算地震剪力时，本质上都是表示成了结构静力荷载的一个百分比，可以写成FG的形式，对于我国规范GB50011，为水平地震影响系数；对于IBC2018，为地震系数DSsRSIC；对于EN1998，为dS。GB50011中基本地震参数与EN1998和IBC2018中基本地震参数之间的转换依据文献[8]。从图3和图4中可以得出如下结论。1)对于不需调整的基岩场地，当基本地面加速度为0.1g时，GB50011算得的反应谱平台与IBC2018规范中等延性框架的反应谱平台高度大致相等；当基本地面加速度为0.2g时，GB50011算得的平台高度高于IBC2018规范中等延性框架的反应谱平台高度。另外，在所有的曲线中，按EN1998中的高延性框架算得的反应谱平台高度总是最低。2)在长周期段，依据美国规范算得的反应值均比较校由于欧洲规范中给出了当CT≤T时，反应谱值dgST≥a的规定，所以依据该规范算得的值在大于某一特定的周期后为常数。按照我国规范算得的结果较大，主要是因为我国规范中，将强震记录中所观测到的长周期段中变化规律为2.0331T的二次下降曲线，调整为了下降曲率为0.02的直线下降段，实际上在长周期段提高了抗震作用。3)随着场地剪切波速的降低，依据GB50011算得的反应谱平台高度不变，而根据IBC2018及EN1998算得的反应谱平台均逐渐提高(均乘了一个大于的系数)，甚至会超过GB50011的平台高度。可见，依据欧美规范算得
【参考文献】：
期刊论文
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[5]中美欧水平地震作用的比较[J]. 卢华喜,梁平英,杨峻,仇早生. 世界地震工程. 2010(01)
[6]从中国、美国、欧洲抗震设计规范谱的比较 探讨我国的抗震设计反应谱[J]. 余湛,石树中,沈建文,刘峥. 震灾防御技术. 2008(02)
[7]弹塑性反应谱及其在抗震设计中的应用[J]. 丁建国. 南京理工大学学报(自然科学版). 2007(06)
[8]欧洲规范8与中国抗震设计规范关于抗震设防目标和地震作用的比较[J]. 范力,赵斌,吕西林. 结构工程师. 2006(06)
[9]中美欧抗震设计规范地震动参数换算关系的研究[J]. 罗开海,王亚勇. 建筑结构. 2006(08)
硕士论文
[1]中欧建筑结构抗震设计规范对比[D]. 宋阳.武汉工程大学 2014
[2]中美欧规范钢筋混凝土框架结构抗震设计对比研究[D]. 曹继涛.西安建筑科技大学 2013
[3]中日欧现有建筑抗震性能评估方法比较研究[D]. 罗琨.北京交通大学 2011
[4]中、美、欧、日建筑抗震规范地震作用对比研究[D]. 李慧.哈尔滨工业大学 2011
[5]中、日、美三国抗震设计反应谱及隔震设计方法比较研究[D]. 李婕.广州大学 2006
本文编号：3537260
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