中、美、欧三国抗震规范对比

中国规范GB50011，不管结构类型和延性如何，其 设计反应谱均取为小震弹性谱。由上图可见，对于钢 筋混凝土框架结构，中国规范的小震反应谱（亦即设 计反应谱）与欧洲规范的中等延性等级的设计反应谱 相当，明显大于高等延性等级的设计反应谱。
六、算例和结论
算例（5层钢筋混凝土框架结构）
层高3.5m，板厚120mm，8度（0.20g），一组，II类场地，楼面均布活荷载 2.5kN/m2，附加恒载1.8kN/m2，混凝土C30，钢筋fy＝360Mpa，fyv＝210Mpa。
美国IBC2003
• A-F类场地 • 波速测深30米 • 基岩700~1500米/秒
欧洲prEN1998
• A-E, S1,S2类场地 • 波速测深30米 • 基岩800米/秒
中美规范场地分类换算关系
vs(m/s) 1524
762
II
366 183
03
15
50
A
B
C
D
E
dov(m)
中欧规范场地分类换算关系
4423
2250
2250
2250
2250
1.77% 0.9%
0.9%
0.9%
0.9%
1071
773
615
727
572
0.78% 0.56% 0.45% 0.53% 0.42%
算例结论
• 与IBC-2003相比：对于延性较小的结构，IBC-2001 偏于保守；对于延性较大的结构，GB50011-2001 偏于保守；对于延性适中的结构，两本规范是相当 的。
2.5 TC q T
ag
ag
S
2.5 q
TCTD T2
ag
0 T TB TB T TC
TC T TD TD T 4.0
延性对地震作用的折减通过结构性能系 数q来实现，结构性能系数q不但包含了结构 延性的影响，还包含了结构阻尼等因素的影 响。
欧洲规范prEN1998混凝土结构的基本性能系数q0
结构类型
中等延性等级 高等延性等级
（DCM）
（DCH）
框架体系、双重体系、耦 合墙体系
3.0au/a1
4.5 au/a1
剪力墙体系
3.0
4.0 au/a1
扭转不规则体系
2.0
3.0
倒摆体系
1.5
2.0
注：（1）对于竖向不规则的结构，表中的q0应折减20%；
（2）根据结构布置情况，au/a1在1.0~1.3间取值
针对不同抗震设计类别的结构，IBC2003和ASCE7-02规定了不同的抗震措施：
建筑场地பைடு நூலகம்结构分析模型、分析方法、构 造措施等。
欧洲Eurocodes prEN1998 设计地震（475年重现期）： 结构不应出现局部或整体倒塌。 常遇地震（95年重现期）： 结构不应破坏，保持建筑正常使 用功能。
1.7
San Francisco（旧金山）
1.7
New York City（纽约）
3.3
Charleston（查尔斯顿）
5.0
Memphis（孟菲斯）
5.1
结构抗震设计类别（seismic design category）A-E = f [地震使用分组，设计 地震地面运动参数（0.2秒和1秒周期处的 谱加速度）* 抗震重要性系数（seismic important factor）IE ]
地区性
台湾：小震（中震-1.55度）对应的50年超越概 率几乎达到99%，远大于63.2%；
新疆和西南地区：小震对应的50年超越概率为 52.5~92.5%，在67.5%左右的比率最高；
东北、华北和华南地区：小震对应的50年超越概 为52.5~57.5%，小于63.2%。
大震（中震+1度）对应的50年超越概率，绝大多 数地区均在0.5~0.9%范围内，远小于 2~3%。
1.46%
927
0.67%
901.80 541.10 337.76 649.12 432.82 (140%) (83.8%) (52.3%) (100.5%) (67.0%)
829.68 497.80 310.72 591.84 394.62 (140%) (84.0%) (52.4%) (99.9%) (66.6%)
常遇地震=设计地震 * 折减系数v （重要性I、II类建筑，v=0.4； 重要性III、IV类建筑，v=0.5）
从现在至2010年的5年时间为各国规范向 欧洲统一规范转换的过渡期。在这期间，欧洲各 国的国家规范可以和欧洲统一规范并行，但各国 的国家规范必须按欧洲统一规范的要求，逐步修 正。2010年以后，欧洲将只有欧洲统一规范，各 国的规范只能以附录出现在统一规范内。
8
0.75s
9
0.90s
1.0
0.5
=2% =5% =10% =20%
T =0.35 sec g
0.0
0.0
0
1
2
3
4
5 T(s) 6
0
1
2
3
4
5 T(s) 6
美国IBC2003的弹性设计反应谱（Ss=0.50g，
S1=0.20g）
0.6
S (g) a
0.5 E
0.4
D
=5% S =0.50g
S
S =0.20g 1
S (g) d
GB50011和prEN1998钢筋混凝结构 设计反应谱曲线对比
0.6
GB50011 8度(0.20g),一组 II类场地
prEN1998
M>=5.5 a =0.1.667g
g
Site Class: B
prEN1998弹性反 应谱=5%
0.4
GB50011中震弹性反 应谱=5%
GB50011小震弹性反 应谱=5%
一、抗震设防目标
小震不坏、中震可修、大震不倒
=基于性能的抗震设计？ =基于位移的抗震设计？
=Push-over 分析？
二、地震危险性估计
中国GB50011-2001的三水准问题
基于华北、西北和西南地区45个 城镇的地震危险性分析
小震 I-1.55 中震 I
大震 I+1
高孟潭等人1992年对全国 7000多个场点的地震动危险性分 析结果的统计分析，大震与中震 的地震烈度差值普遍小于1度，而 且具有明显的地区性。
vs,30(m/s)
800
II
360 180
03
15
50
A
B
C
D
dov(m)
五、抗震验算
考虑结构延性的抗震设计
中国GB50011-2001
小震地震作用=中震地震作用 / R（2.85）或 中震地震作用 * C（0.35）
折减后用于截面强度和结构变形验算。 抗震验算 S R / RE
RE －承载力抗震调整系数，按下表采用；
GB50011不管结构延性如何，其设计反 应谱均为小震弹性谱=中震弹性谱 *35 %， 结构延性用抗震承载力调整系数γRE 来表示。
RE 向何处去？
大震下抗倒塌水准是否 相同？
欧洲prEN1998
ag
S
2
3
T TB
(
2.5 q
2 3
)
Sd (T )
ag ag
S S
2.5 q
中、美、欧三国抗震规范对比
中国建筑抗震设计规范 （GB50011-2001） 美国国际建筑规范 （IBC2003）
建筑结构欧洲统一规范 （Eurocodes prEN1998）
谁的地震作用取值大？ 谁的安全度高？ 谁花钱多？ 谁合理？
中国规范下一步怎么走？
1、抗震设防目标 2、地震危险性估计 3、设计反应谱 4、场地分类 5、抗震验算 6、结论
s /d eg S De
0.15
M>=5.5
M>=5.5 =5%
3
Site Class: A
a =1.0g
g
Damping
0.12
E
=2%
C
D
2
=5%
0.09 B
=10%
A
=20%
0.06
1
0.03
0
0.00
0
1
2
3
T(s) 4
0.1
1
T(s) 10
四、场地分类
中国GB50011-2001
• I-IV类场地 • 波速测深20米 • 基岩500米/秒
3. 地震作用：中长周期-美国高， 欧洲、中国低；短周期-中国高， 美、欧低。
4. 抗震措施：中国详尽严格。
谢 谢！
γRE
0.75 0.80 0.70 1.0 0.9 1.0 0.75 0.75 0.80 0.85 0.85
美国IBC2003
Sad Sa R
1
R
2 1
T Ta Tb T Tc'
T Tc
－ 式中，Sad为弹塑性设计反应谱，Sa为 弹性反应谱，R为结构反应修正系数，μ为 结构延性系数，Ta、Tb、Tc‘、Tc为伪速度 谱各拐点的周期值。
R-T-μ的关系曲线
R
5
0.5
0.02
0.1
μ=8
μ=4 GB50011规范R=2.8
μ=2 μ = 1.5 μ=1
1
10
100
T sec
IBC2003与GB50011设计反应谱对比
IBC对于延性不同的结构，尽管具有相 同的设计地震动加速度ADE＝2/3AMCE＝ 0.298g，其设计反应谱也是不相同的；
• 与prEN1998-2003相比：对于高延性结构， GB50011-2001偏于保守；对于中等延性结构，两 本规范的基底剪力相当，但由于荷载组合的差别， GB50011-2001的截面配筋偏于保守。