中美抗震规范的比较与转换文档格式.docx
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EurocodesPrEN1998
（目前世界上真正总义上的按性能设计的规范
PBSD（performancebasedseismicdesign）
历年版本
TJ11-74
TJ11-78
GBJ11-89
GB50011-2001
ASCE-88
ASCE-93
ASCE-95
ASCE7-98
ASCE7-02/05
ASCE7-2010
IBC-2000
IBC-2003
IBC-2006
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
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（B0CA）
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
I疔卷第一部分地震规范基本概念介绍
标准类别
GB5OO11
IBC/ASCE7
甲类
使用经批准的地震安全性评价的结果且高于木地区的设防烈度
重要设施
1.25
IV
1.500
乙类
不变
危险设施
III
丙类
特殊建构筑物
1.00
II
丁类
标准建构筑物
I
其它结构物
*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＞1.00o
*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）。
GB50011
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
I。
岩石、坚硬土或软
Sa
硬基岩
A
1|
岩右
Sb
基岩
B
中硬土
Sc
致密土层或软基岩
C
致密土层或软基岩
中软土
Sd
坚硬土层
D
软弱土
Se
一般土壤
E
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
篷r第—部分地震规范基本概念介绍
（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中指岀“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”
规范名称3
场地土类别大致对附关系（土层等效剪切波速用/•$）心
GE50011V01Z
1°
Ii（>
500>
■
IR-
（250“<
500）心
IIK-
（150<
i\<
250）債
IV（i;
<
150）p
UBC-1997^
IBC-2009^
ASCE7-2010^
-—
E>
15002
Sg⑻P
760<
V.<
1500
Sc（C）4
500<
"
603
—
sc（C）卩
360<
v,<
500卍
Sd（D）卩
250<
1\<
360^
SD〔2?
）卩
180<
250^
（£
*）卩
<
180^
*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。
（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二3.0。
昶鼠第一部分地震规范基本概念介绍
*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〃，年发生概率4,在年限加，发生地震烈度超过给定地震烈度的概率p=i_e-”
由上式可得到：
"
二-話可
GB
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”。
“每个结构和结构部分，包括永远附在结构上的非结构组件、结构支撐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
（MAXIMUM
CONSIDEREDEARTHQUAKE”；
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%O
以50年超越概率2%
（重现期2475年）作为“最大考虑地震MCE
CONSIDEREDEARTHQUAKEw；
（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”o
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。
薩！
答第一部分地震规范基本概念介绍
自振周期卩G丁2,T.
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7；
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
Ts=Cv/2.5Ca其中CC为与血震分耘和a场地土类别有关的系数
近似基本周期儿
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。
To
反应谱曲线平台段起始周期
T.=0.27；
长周期过渡周期兀
与地震分区及震级有关，以区划图的形式给出
反应谱曲线平台段起始周期
反应谱曲线平台段结束周期
周期
（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”。
鑼-第一部分地震规范基本概念介绍
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。
国际通常釆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。
地震烈度于（震级，震源深度，震中距，地震波传播介质）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。
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。
2001版的《中国地震动参数区划图加对标准场地50年超越概率为10%的地震动峰值加速度，分为7个等级，即V0.05g,0.05g>
0.10g,0.15g,0.20g,0.30g和N0・40g°
抗震设防烈度与设计基本地震加速度值的对应关系如表所示「设防烈度为5度（加速度V-0.05g的为抗震不设防区。
表3.2.2抗離设防烈度和设计基本地震加速度值的对应关系
抗靂设防烈度
6
7
8
9
设计基本地震加速度值
0.05g
0-10（0.15）g
0.20（0.30）g
0.40g
注：
g为重力加速度。
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。
TABLE164-SEISMICZONEFACTORI
ZONE
1
2A
2B
3
4
z
0.075
0.15
0.20
0.30
{i.40
NOTE:
ThezoneshallbedeterminedfromtheieismiczonemapinFigure16-2.
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SaSds，分为a、b、c、d、e、F五类。
蟲峯第一部分地震规范基本概念介绍W
♦地屣烈度（地扇区）
（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——对应。
设计基本地震加速度值
0.05g
0.075g
0.10g
0.15g
0.20g
0.30g
6度
6.5度
7度
7度强
8度
8度强
9度
（2）UBC地震分区与IBC地震类别的对应关系
UBC97地震分区
0,1
2A,2B
3,4
IBC/ASCE7地震类别
A,B
D,E,F
1^-第一部分地震规范基本概念介绍4
♦地攏动参数区砺7触劳区图）
*地震动一一《建筑抗震设计规范》疑问解答中对地震动的解释:
地離时'
从離源发出的儼动，以地茂波的方式向各个方向传播，在地面引起一种很不规
则的复杂的运动，既有水平分屋也有竖向分IL一般有三个阶驗开始由小逐渐増大，随后
在最大值附近持续-段时间，然后逐渐袞猱这种运动对房屋建筑产生什么样的破坏作用?
也是一个十分复杂的问感设计上称为塔地震动3包括各个方向的加速度、速度和位移&
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。
*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
*UBC——美国UBC规范中没有地震动参数区划图，但提供了一张全美国的地震分区图。
/地震分区
值得提出的是美国UBC规范以附录的形式给出了美国之外的世界各主要城市的地震UBC分区
*ASCE7/IBC——ASCE7与IBC的地震动区划图完全一样。
一ASCE7中的22章详细描述了此规范用到的地震动区划图。
区划图由美国地质调查局USGS（UnitedStatesGeologicalSurvey）>
建设地震安全委员会抗震设计过程评估组以及美国土木工程师学会地震
分委员会共同完成。
“图22-广22-6为最大考虑地震动参数和的区划图；
-5
EJ
/图22-12^22-16为长周期过渡周期的区划图；
“图22-7~22-11为B类场地土的最大考虑地震地面运动加速度
峰值区划图（单位g/100）o
美国本土可从软件上查询。
或者从美国地质调查局网站在线查询:
http:
//earthquake・usgs・gov/hazards/apps/gis/美国之外的国家或其联邦（海外）领地的地震动参数:
httds:
//Reohazards・uses・gov/secure/designmaps/w/application・php
*GB
地震影响系数最大值匕吨
max
建（构）物最大加速度绝对值和重力加速度的比值。
考虑建（构）物动力放大系数，建（构）物的最大加速度绝对值•生⑴，|比⑴h为最大地面动加速度。
因此,a中国规范中：
/^ax=2・25
地熹地面运动塩值加逾厦
设防烈厦多遇她霹
18
破Co.ig）
35
7JK（o・15g）
55
8度（0.2g）
70
8度（O・3Q
110
140
中奚
50
100
L50
200
300
400
罕遇地熏
1OO
220
310
4G0
510
620
水平地靈歉响系数最大值
多遇地蕊
0.04
0.08
0.12
0.16
0.24
0.32
中雳
0.11
0.23
0.34
0.45
0.68
0.9G
罕遇地察
fl.50
0.72
0.9-0
1.20
L.40
GB中的反应谱曲线是以结构的阻尼比为5%,^=2.25建立的，我们称之为标准反应谱（对于某一给定的设计基本地震加速度，共有12条标准反应谱曲线）。
反应谱曲线分为上升段、平台段、指数下降段和直线下降段。
对于阻尼比不等于5%的结构，对反应谱进行调整。
5.1.5地震影响系数曲线
Q—地震影响系数；
Qmax—地震影响系数最大值；
7-直线下降段的下降斜率调整系数,—衰减指数,
*UBC
C=2.5C“
（36JNO-JL<
a:
UJ-JIJJo0<
J<
X.LOLLJds
FIGURE1€-3—DESIGNRESPONSESPECTRA
1.5Q
T+Ca
0<
T<
7^
，哄T<
T$
T>
Tv
*ASCE7/IBC
耳——反应谱1秒处B类土，租尼比为5%的最大考虑地震下加速度反应谱值心
S.——反应谱02秒〔短:
周期）处B类土，阻尼比为5%的最大考虑地震下加速度反应谱值“
U
」甩=恥「尽丹与场地土类别有关的系数
S织——反应谱1秒处B类土，阻尼比为5%的设计地震下加速度反应谱值心
5良一一反应谱0二秒（短周期）处E类土，阻尼比为5%的设计地震下加速度反应谱值心
J.0
Kri<
xl,T\
FIGURE1L4-1DesignResponseSpectrum・
22・12~22・162
兔=0_2字，亠=二，心长周期过渡周期，以区划图的形式给出（
*结论
（B建立反应谱的基准一样，阻尼比5%,对于石油化工直立设备，按JB/T4710-2005一阶振型的阻尼比为1%〜3%。
（2）反应谱曲线的形状基本一样
*GBGB50011中对于结构抗震计算的方法有：
静态计算方法
地震作用计算方法
『底部剪力法[push-over^^「振型分解反应谱法动态计算方法弹性时程分析法弹塑性时程分析法
乓=士切肿鸥=^a^X[kmkg=a}丫如^mkg振型分解反应谱法总水平地震力
k=\k=\k=\k=l
FEk=axGeq底部剪力法总水平地震力
♦地攏作用设计方法
结构地震作用计算方法有：
静态侧向力计算法和动态侧向力计算法。
静态侧向力计算法基底总水平地震力计算公式：
v=^Lw
RT
*IBC/ASCE7
静态算法（等效侧力法，按12.8）和动态算法（模态分析法，按12.9；
线性时程响应法，按16.1；
非线性时程响应
V=CSW
法，按16.2）o
静态算法基底总地震剪力公式:
（1）当都采用静态算法中的底部剪力法时，GB,UBC,IBC/ASCE7规范具有可比较性；
（2）石油化工直立设备的抗震设计采用的动态算法中的振型分解反应谱法（JB/T4710）,中美规范如何比较？
第二部分地震参数转换
♦为什么要转换
整体引进基础设计的国内项目要求
国内项目中引进设备的抗震验算要求
/涉外工程的要求
割程第二部分地震参数转换♦基本假设L亠
霽设对于石油化工装置直立设备，都按规范静态算法中的底部剪力法进行抗震设计（与JB/T4710-2005考虑不同）；
且对于直立设备这样的多质点体系，规范的重力载荷如G绍w,都以设备的操作重计入。
比=內备GB
y二cjwJJBC比较可知，由于重力载荷都为设备操RT，
作重，因此要使得两个规范讦算的设备底截面的总水平地震力相当，则必须使得转换后的c、,i（或a）能够包络住e（或c、,i）
~RT—
*转换参数
重现期、地震烈度、设计基本地震加速度、设计地震分组、场地土类别
重现期、地震分区、震源类型（类似于GB的地震分组）、震中距、场地土类别
*转换示例
GB-UBC：
以北京为例（GB50011上的参数：
抗震设防烈度为8度、设计基本地震加速度为0・2g、设计地震分组为：
第一组、II类场地土（标准场地土））
转换后UBC参数为：
2B区，场地土类别Sd
♦GBJBC/ASCE7
*转换原则
设备底截而的总水平地震力
作重，因此要使得两个规范计算的设备底截面的总水平地震力相当，则必须使得转换后的—（或a）能够包络住e（或—）
（也）1（也）
重现期、地震烈度、设计基本地震加速
升级会员 