国际上主要抗震规范的设计反应谱比较

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1、维普资讯http://www.cqvip.comCl郭子雄吕西林●_-一、●-______。●●。’～(同疥大学工程结构研究所．上牟2000~)弋52提要本文对日本、美国、欧洲、新西兰等国家的设计规范的抗震设防思想及设计反应谱作了简要汇总及评述，并以基底剪力为标准与中国现行规范的设计反应谱进行了比较比较的结果对了解国际上主要抗震规范的设防思想及我国规范的设计地震作用水平与国外规范的差异，有一定的参考价值关键词抗震规范，设计反应谱，基底剪力，比较1引言’嘛麴自1953年Housn=根据当时累积的大量地震动加速度时程提出了可供实际工程设计应用的平均反

2、应谱之后，反应谱方法逐步被世界各国的抗震规范所采用。反应谱理论使结构抗震设计能以最简便的方法考虑动力特性与地震动特性之间的关系，从而使抗震设计比以前的纯静力理论更加符合结构地震反应的实际情况。规范所规定的设计反应谱是基于对大量结构地震动反应的综合认识，并考虑安全和经济等因素后对结构设计地震作用的规定。由于不同国家的地震危险性、经济条件和设防思想存在差异相同，因而其规定的设计反应谱也不尽相同。由于近来国内工程事故频频发生，又正值我国对89系列设计规范进行全面修订阶段，因而激发了我国工程界对是否有必要提高现行规范可靠度等级的广泛讨论。其中，我国抗震规

3、范规定的设计地震作用是否偏低也是讨论的话题之一。为了弄清这个问题，根有必要从侧面与国外主要抗震规范所规定的设计反应谱进行全面的比较。2国外规范的设防思想及其规定的设计反应谱简介21日本建筑标准法规(BSL)的有关规定”在国外现行的主要抗震设计规范中，只有日本建筑标准法规明确规定了两个水准的设计地震，即第一水准(Scrvl==．Levi)的中等强度地震(EQ1)和第二水准(L~tlmate-Levi)强烈地震(EQ2)。根据BSL的规定，在中等强度地震作用下，要求结构几乎不遭受损坏(非结构允许有适度破坏，但其破坏不致危及生命安全)；而在强烈地震下则

4、要求建筑不发生倒塌或危及人员伤亡。(1)对EQI，日本建筑标准法规要求采用容许应力设计法．即中等强度地震作用下产辄于雄，男。l9679出生，工学博士，讲师维普资讯http://www.cqvip.com‘工程力学，增刊1999年539‘生的应力不超过某一规定的容许应力。对于混凝土，其容许应力为埘．．；对于钢材，其容许应力为。BSL规定的楼层地震剪力系数的计算公式如下：G(1)其中：Z为地震区域系数(0．1．o)：A。为楼层剪力分布系数；co标准基底剪力系数，对于中等强度地震Co==0-2；为第i层以上的楼层的总重量：R为振动特征系数，其值由如下设

5、计反应谱形状方程确定；?(Rt=1．0(2a)，<2Tg：足=1．0-0~2(T／T,-1)2(2b)m：RWI．6r,／r(2c)对于底层，由于A=l，式(1)即转化为EQ1下的设计基底剪力计算公式：=ZC。W(3)(2)对EQ2，日本建筑标准法规要求进行楼层的保有抗剪承载力验算，即采用极限分析所获得的楼层极限抗剪能力必须不小于下式确定的极限地震剪力：Dci(4)其中：G为楼层剪力系数，其值Ph(1)式计算，BSL规定对于第二水准的设计地震，c0取1．0；为第i层以上的楼层的总重量：D。为考虑结构延性对地震弹性反应谱进行折减的结构特征系数，对于

6、具有良好延性的RC结构，0．3≤D

7、≤O．4，具体取值依赖于对结构性能的要求。对于延性较差的结构，D。可取较大值，但最大不超过O．55：为结构布置系数，：．=，为考虑平面上刚度偏心的影响系数，其取值范围为I．1．5，为考虑竖向剐度分布不规则的影响系数，其取值范围也是1．0"-d．5。为了便于比较，取T曲=1，由(4)可得RC延性框架和砌体结构在第二水准设计地震下的基底剪力分别为，O．3R,W和：O．55RlW(5)2．2美国080"94规定的设计地震作用【美国UBC-94规定基底剪力按照下列公式计算：=ZICW／R，(6)其中：z为地震区域系数，

8、地震危险分区2A、2B、3、4的区域系数分别为0．15、0．2、0．3和0．4；I为重要性系数，对于一些生命线工程和危险设施，』取1．25，对于一般建筑，』取1．0；W为结构的总重量；为结构体系系数，其值主要与结构体系的延性有关，对于RC延性框架结构=12，对于RC剪力墙结构R：8，对于砌体结构=4；C为反应谱形状系数，按以下公式计算：C=I．25S／'W~≤2．75(7)其中；为场地系数，对于S1、S2、s3和S4类场地，值分别取1．0、1．2、1．5和2．0。令cKT)=Z／C，则=W／R．≤(2．7573)W／R,,(8)其中，n为弹性反应

9、谱，对于处于2B、3、4区的一般用途结构，其最大值分别为O．55、维普资讯http://www.cqvip.com·540·《工程力学)