抗震规范应用强度折减系数的现状及分析_翟长海

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倒摆结构 inverted pendu lum
悬臂柱结构 cant ilevered column elem ents
2. 2
美国 N EHRP 规范的说明对强度折减系数做了较好的分析, 并将其表示为 R = RLRd, 式中 RL 为延性折减
2期
翟长海等: 抗震规范应 用强度折减系数的现状及分析
( 1. Schoo l of C ivil Engin eering, H arb in Inst itute of Techno logy, H arb in 150090, Ch in a; 2. Inst itu te of Eng ineering M echan ics, Ch ina E arthqu ake A dm inistrat ion, H arb in 150080, C h ina)
1 世界各国抗震规范关于强度折减系数的相关规定
1. 1 美国规范 强度折减系数在 UBC97规范中称为结构反应修正系数 ( structural response modificat ion factors) R, 规范规
定结构反应修正系数 R 除考虑了结构的能量耗散能力、结构的冗余度、结构自振周期和阻尼的影响外, 还考 虑了附属支撑结构以及结构所用的材料和体系在过去地震中的性能, UBC97根据结构体系的类型给出了相 应的反应折减系数 R, 见表 1。
8. 5
普通钢支撑框架-钢特殊抗弯框架 steel ord inary b raced fram es w ith steel SM R F
6. 5
钢中心支撑框架-钢特殊抗弯框架 steel sp ecial con cent rically braced fram es w ith steel SM RF
收稿日期: 2005- 07- 24; 修订日期: 2005- 09- 08 基金项目: 高等学校博士学科点专项科研基金项目 ( 20030213042 ); 黑龙江省自然科学重点基金项目 ( ZJG 03 - 03 ) 作者简介: 翟长海 ( 1976- ) , 男, 博士, 讲师, 主要从事地震工程研究.
表 1 美国 UBC97规范中规定的结构反应修正系数 R T ab le 1 The struc tura l response m odifica tion factors used in U BC 97
结构体系
R
承重墙体系 bear w all system
轻型木框架剪力板墙 w ood light-fram ed wa lls w ith shear pan els
翟长海 1, 谢礼立 1, 2
( 1. 哈尔滨工业大学 土木工程学院, 黑龙江 哈尔滨 150090; 2. 中国地震局 工程力学研究所, 黑龙江 哈尔滨 150080)
摘要 : 世界上大多数的抗震规范都采用了基于强度的设计 方法, 强度折减系数是基于强度的抗震设计
中确 定设计地震力的关键因素, 提高强度折减系数 的可靠性已 经被认为是 提高现有 抗震规范 可靠性
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地震工程与工程振动
26 卷
采用强度折减系数来设计的。 不同的国家、不同的研究者对于强度折减系数的称谓不同, 如: 在美国的 U BC ( U BC, 1997) [ 1] 中称为结
构反应修正系数 ( R ) ( structural response m odificat ion factor) 、在 欧洲规范 [ 2] ( EC8, 1994) 中称为性能 系数 ( q ) ( behavior facto r) 、在新西兰荷载标准规范 [ 3] ( NZS, 1992) 中称为结构性态系数 ( Sp ) ( structura l perfo rmance factor) 、在日本结构标准规范 [ 4 ] ( IA EE, 1992) 中称为延性因子 ( 1 /D s ) ( ductility facto r) 、我国规范 [ 6~ 9 ] 则 称为结构影响系数 C ( 强度折减系数的倒数 ) 等, 本文为简便起见, 通称为强度折减系数。本文主要介绍了 抗震研究处于世界先进水平的美国 ( UBC97) 、欧洲 ( EC8) 、日本、墨西哥、加拿大、中国等国家抗震规范中强 度折减系数取值的有关规定, 然后给出了各国学者关于规范规定的强度折减系数的一些重要讨论和分析, 最 后指出了世界各国应用强度折减系数过程中存在的问题, 讨论了需进一步研究的问题。这样, 可以通过分析 比较世界各国的抗震设计规范, 及时跟踪世界规范的发展趋势, 借鉴其它国家在抗震方面的宝贵经验, 从而 不断改进我国的抗震规范。
完全屈服。结构中的第一个塑性铰相当于单自由度体系的屈服, 故结构的强度折减系数是相对于第一个塑
性铰而言的, 而不是相对于结构完全屈服而言的, 因此结构强度折减系数包含了结构延性作用和超强。 1. 2 欧洲规范
强度折减系数在欧洲规范 EC8中称为性能系数 ( behav ior factor) q, EC8规范中规定: 性能系数 q 为对应
足, 指出了需进一步研究的问题。
关键 词: 强度折减系数; 抗震规范; 合理取值
中图 分类号: P315. 951
文献标识码: A
State-of-art of applications of strength reduction factors in seism ic design codes
Zha i Changha i1, X ie L ili1, 2
钢或混凝土特殊抗弯框架 steel or con crete special m om ent-resist ing fram es
8. 5
砌体抗弯墙框架 m ason ry m om ent-resistance w all fram es
6. 5
特殊桁架抗弯钢框架 s teel special t ru ss m om ent fram e
5. 5
钢筋混凝土或砌体剪力墙 concrete or m ason ry shear w alls
4. 5
钢支撑框架 steel braced fram es
4. 4
重型木支撑框架 heavy t imber braced fram es
2. 8
框架结构体系 bu ild ing fram e system
5. 5
普通支撑钢框架 steel ord inary braced fram es
5. 6
重型木支撑框架 heavy t imber braced fram es
5. 6
特殊中心支撑钢框架 s teel special concen trically b raced frames
6. 4
抗弯框架体系 m om en t-res ist ing fram e system s
6. 5
双体系 dual system
混凝土剪力墙-特殊抗弯框架 con crete shear w alls w ith sm rf ( sp ecia lm om en t-resistance fram e)
8. 5
砌体剪力墙-特殊抗弯框架 m asonry sh ear w alls w ith SM RF
Abstract: T he force-based se ism ic design m ethod is adopted by most of the seism ic codes in the w orld. In forcebased se ism ic design m ethod, strength reduct ion factors is a key factor in determ in ing se ism ic design force. In th is paper the prov isions on the strength reduction factors in US seism ic code ( UBC1997) , Eurcode 8, Japanese Building Standard L aw, M ex ico se ism ic code, Canada seism ic code and Ch inese seism ic codes are summ ar ized and som e im portant rem arks on the applicat ion of strength reduction factors in seism ic codes are presented. A t the end, the ex ist ing problem s in the fie ld are po inted, and the trends o f future study are discussed. K ey w ord s: strength reduction factors, se ism ic design code, reasonable va lue
5. 5
砌体剪力墙-砌体抗弯墙框架 m asonry sh ear w alls w ith m asonry M RW F ( m om ent-res ist ing w all fram e)
6. 0
钢偏心支撑框架-钢特殊抗弯框架 steel eccen trical ly braced fram es w ith steel SM RF
偏心支撑钢框架 steel eccen trically b raced fram e
7. 0
轻型木框架剪力板墙 w ood light-fram e w alls w ith sh ear panels
6. 5
混凝土剪力墙 concrete sh earw al ls
5. 5
砌体剪力墙 m ason ry shear w alls
第 26卷 第 2期 2006年 4月
地震工程与工程振动
EARTHQUAKE ENG INEER ING AND ENG INEER ING V IBRAT ION
文章编号: 1000-1301( 2006) 02- 0001- 07
V o .l 26, N o. 2 A pr. 2006
抗震规范应用强度折减系数的现状及分析
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系数, Rd 为结构超强, 说明中对它们之间的关系进行了清晰的解释: 目前关于强度折减系数的理论研究大都 是基于单自由度体系进行的, 而实际结构并不是单自由度体系, 通常具有多个冗余度。在地震作用下, 在结
构某个受力最大构件产生显著屈服形成塑性铰后, 随着地震作用的不断增加, 出现连续的塑性铰, 直至结构
5% 阻尼比的结构保持完全弹性所需要的强度与结构的设计强度之比, 规范根据结构所用的材料、结构体系 以及结构具有的延性能力给出了不同的性能系数取值。
对钢筋混凝土结构来讲, 规范根据结构耗散能量的能力将结构分为低、中和高三个延性等级 ( ductility
的有 效途径。本文主要介绍了抗震研究处于世界 先进水 平的美 国 ( U BC97)、欧洲 ( EC8)、日本、墨西
哥、加拿大、中 国等国家抗震规范中强度折减系数取值的 有关规定, 然后给 出了各国学 者关于 规范规
定的 强度折减系数的一些重要讨论和分析, 最后指 出了世界各 国应用强度 折减系数 过程中存 在的不
引言
世界上大多数的抗震规范都采用了基于强度的设计方法 ( force-based design m ethod) , 在相当长的时间 内, 强度设计方法仍将是抗震规范中应用的主要方法。在强度设计法中, 设计地震力通常通过强度折减系数 ( strength reduction factors) 折减结构在设计地震加速度作用下可能产生的弹性地震力, 因此强度折减系数是 基于强度的抗震设计中确定设计地震力的关键因素, 提高强度折减系数的可靠性已经被认为是提高现有抗 震规范可靠性的有效途径。应该指出的是, 在现代抗震设计中, 强度折减系数的应用必须要求结构具有一定 的塑性能力来做保证, 如果构件不允许进入塑性阶段或是构造细节不能使结构具有相应的耗能能力, 是不能