中美抗震规范的比较与转换

历年版本
TJ 11-74 TJ 11-78 GBJ 11-89 GB50011-2001 GB50011-2010 GB 50223-2008 《建筑工程抗 震设防分类标 准》 GB18306-2001 《中国地震动 参数区划图》
UBC-1997
配套规范
适用区域
出版机构
全中国
住建部
全美国
美国土木工程师学会
第一部分
GB 地震分组： 第一组、第二组和第三组
地震规范基本概念介绍
ASCE7 IBC 根据震级大小以及断层 貌似没有震源类型的概 滑移量将震源类型分为3 念，但在抗震设计中对 类，分别为A，B，C 于震级和震中距对结构 的影响是有所体现 UBC
地震分组（震源类型）
* 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。
美国的东北部
国际建筑公务员 委员会和法规管 理机构(BOCA)
美国的东南部
国际南方建筑法 规委员会
美国的西部
国际建筑公务员 委员会
全美国
国际规范委员会
2010年后（全欧洲）
欧洲标准委员会
第一部分
地震规范基本概念介绍
建（构）筑物设防类别（或风险级别）
标准 类别 GB50011 使用经批准的地震 安全性评价的结果 且高于本地区的设 防烈度 不变 不变 不变 UBC IBC/ASCE7
第一部分
*
地震规范基本概念介绍
设防目标（包括重现期）
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n ，年发生概率 ，在年限T内，发生地震烈 度超过给定地震烈度的概率 P 1 eT
T n 由上式可得到： ln 1 P
长周期 过渡周 期 TL
T0 Ts
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
第一部分
周期
地震规范基本概念介绍
* 结论： （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”。
第一部分
中美地震规范
规范 项目
地震规范基本概念介绍
美国规范
国标
Standard
ASCE7 NBC 《The BOCA National Building Code 》 （地方性，基于 ASCE7编制） SBC 《Standard Building Code 》 （地方性，基于 ASCE7编制）
Code
中美抗震规范的比较与转换
中美抗震规范的比较与转换
设备室：蒋小文 2013年10月
第一部分
地震规范基本概念介绍
中美地震规范 建（构）筑物设防类别（或风险级别） 场地土类别 延性系数
设防目标（包括重现期）
地震分组（震源类型） 周期 地震烈度（地震分区） 地震动参数区划图（地震分区图） 反应谱曲线 地震作用设计方法
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％， 超越概率 重现期 475 年。 重现期 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。
第一部分
场地土类别
*
地震规范基本概念介绍
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 UBC 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 SA SB SC SD SE SF 硬基岩 基岩 致密土层或软 基岩 坚硬土层 一般土壤 在地震作用下 存在潜在危险 的土壤，需专 门测定 IBC/ASCE7 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 A B C D E F 硬基岩 基岩 致密土层或软基岩 坚硬土层 一般土壤 在地震作用下存在潜在危险的土壤，需专门 测定
第一部分
地震规范基本概念介绍
设防目标（包括重现期）
* 结论： （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”。
UBC 《Uniform Building Code 》 UBC-1997 （地方性） IBC 《 International Building Code 》 IBC-2009 统一了NBC，SBC ，UBC IBC-2000 IBC-2003 IBC-2006 IBC-2009
欧洲规范 Eurocode 8 Eurocodes PrEN1998 （目前世界上真正意 义上的按性能设计的 规范 PBSD(performancebased seismic design)
地震规范基本概念介绍
UBC 自振 周期 T 特征 周期 Ts 自振周 期T IBC/ASCE7
Ts Cv 2.5Ca
其中 Cv， Ca为与 地震分区和场地 土类别有关的系 数
Байду номын сангаас
近似基 本周期 Ta
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。
T0
反应谱曲线平台 段起始周期
T0 0.2Ts
GB50011-2010 《建筑抗震设 计规范》 最新版
ASCE 7-2010 《Minimum Design Loads for buildings and other Structures》 （国家指导性） ASCE-88 ASCE-93 ASCE-95 ASCE7-98 ASCE7-02/05 ASCE7-2010
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。
第一部分
ASCE7/IBC：
地震规范基本概念介绍
地震烈度（地震分区）
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 S D1 S Ds ，分为A、B、C、D、E、F五类。
第一部分
延性系数
地震规范基本概念介绍
* 结论： （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=3.0。
第一部分
GB：
地震规范基本概念介绍
地震烈度（地震分区）
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 常采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=f 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。
第一部分
GB：
地震规范基本概念介绍
地震烈度（地震分区）
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。
第一部分
UBC：
地震规范基本概念介绍
地震烈度（地震分区）

1 n
第一部分
地震规范基本概念介绍
IBC 采用两水准设防思想。 抗震目标：“每个结构 和结构部分，包括永远 附在结构上的非结构组 件、结构支撑物和附属 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”。 以 50 年超越概率为 10% 以 50 年超越概率 2 ％ 以 50 年超越概率 2 ％ 的地震作用作为基准设 （重现期 2475 年）作 （重现期 2475 年）作 防地震作用，重现期为 为“最大考虑地震MCE 为“最大考虑地震MCE 475年 （ MAXIMUM （ MAXIMUM CONSIDERED CONSIDERED EARTHQUAKE ” ； 而 以 EARTHQUAKE ” ； 而 以 “最大考虑地震”的 “最大考虑地震”的 2/3 作为“设计地震” 2/3 作为“设计地震” 来实现其抗震目标， 来实现其抗震目标， “设计地震”对应的50 “设计地震”对应的50 年超越概率为 5%~10% ， 年超越概率为 5%~10% ， 其中美国中东部地区为 其中美国中东部地区为 5% ， 美 国西 部 地区 为 5% ， 美 国西 部 地区 为 10%。 10%。
第一部分
延性系数
地震规范基本概念介绍
* 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。
甲类
乙类 丙类 丁类
重要设施
危险设施 特殊建构筑物 标准建构筑物 其它结构物
1.25
1.25 1.00 1.00 1.00
IV
III II I
1.500
1.25 1.00 1.00
*
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I=1.00 。
第一部分
周期
GB 自振周期T T1，T2，T3 特征周期 Tg 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 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。
设防目标（包括重现期）
GB UBC ASCE7 采用“三水准设防目标， 仅采用单一的设防水准。 采用两水准设防思想。 两阶段设计步骤”的抗 抗震设计的目的主要是 抗震目标：“为设计、 震设计思想。三水准设 避免主结构破坏和人员 建造抗震建筑物提供最 防目标即所谓的“小震 （多遇地震）不坏，中 伤亡，并不限制损坏或 低标准”。 设防目标 震（基本烈度地震）可 维护功能丧失程度。 修，大震（罕遇地震） 不倒”
I0 I1 II III IV
岩石、坚硬土或软 岩石 中硬土 中软土 软弱土
第一部分
场地土类别
*
地震规范基本概念介绍
结论：（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中指出“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”