中美抗震设计规范地震动参数对比探究

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1、中美抗震设计规范地震动参数对比探究　　摘要：根据中美抗震设计规范中地面运动加速度具有相同的物理意义，由结构动力学公式推导，得出美国规范中的有效峰值加速度（EPA）跟中国规范中的设计基本地震加速度相对应，推导出了美国规范短周期和1s周期谱反应加速度跟中国规范设计基本地震加速度、特征周期之间的换算关系，并进行了中美规范反应谱曲线对比。关键词：中美抗震设计规范地震动参数有效峰值加速度（EPA）设计基本地震加速度特征周期中图分类号：TU973+.31文献标识码：A引言目前世界各国的工程设计技术标准在设计理念、设计原则甚至设计要求等诸多方

2、面均存在许多差别，而美国规范在许多地区应用广泛，比如非洲大部分国家没有自己的规范体系而采用美国规范，因此本文通过对比美国规范中的有效峰值加速度（EPA）跟中国规范中的设计基本地震加速度值，给出了两者之间的换算关系，并进行了中美规范反应谱曲线对比，为正确理解和应用美国规范起到抛砖引玉的作用。中美地震动参数的对比2.1地震动参数定义6中国规范的设计基本地震加速度值，取值与《中国地震动参数区划图》所规定的“地震动峰值加速度”相当，即具有概率意义的地震系数。地震系数为地面运动最大加速度值与重力加速度之比，即（1）—地震时地面运动加速度最

3、大值。美国规范的有效峰值加速度（EPA），由%5阻尼比的短周期谱反应加速度除以2.5得到，即（2）—%5阻尼比下，修正后的结构短周期设计谱反应加速度。2.2设计基本地震加速度和有效峰值加速度的对比动力系数为地震作用下结构最大反应加速度与地面最大加速度之比，即（3）—结构最大反应加速度，在同一场地内跟结构自振周期有关。地震影响系数（4）由式（4）可知，地震影响系数就是地震时结构的最大反应加速度（以g为单位）。由式（4）可得（5）（6）—不同自振周期结构的最大反应加速度；—动力系数最大值。6图1美国规范的反应谱曲线由图1可知，。（7

4、）对比式（6）和式（2）可知，设计基本地震加速度和有效峰值加速度相当。2.3美国规范的最大动力系数谱反应加速度曲线中，结构自振周期T＝0时为刚性体系，动力不放大，，根据式（5）和式（6）（8）美国规范反应谱曲线中，对于结构自振周期0≤T＜To，（9）当T＝0时，（10）将式（10）、式（7）代入式（8）得（11）对比式（2）和式（11），得出式（2）中的2.5即为动力系数最大值。2.4中美地震动参数的换算根据美国设计荷载规范（ASCE7-05），（12）（13）—最大考虑地震下，%5阻尼比的结6构短周期设计谱反应加速度系数；—最

5、大考虑地震下，%5阻尼比的结构1s周期设计谱反应加速度系数；、—场地影响系数；将式（12）代入式（2）得（14）图1中，，为修正后的结构1s周期设计谱反应加速度。Ts对应中国反应谱曲线中特征周期Tg，由此得出（15）根据式（14）、式（15）即可得出美国规范短周期、1s周期谱反应加速度跟中国规范设计基本地震加速度、场地特征周期之间的换算。2.5中美规范反应谱曲线对比由美国设计荷载规范（ASCE7-05）可知，在实际计算地震作用效应时，图1的谱反应曲线需除以，R为结构反应修正系数，与结构的延性有关；I为结构重要性系数，与结构的使用

6、功能分类有关。例如：某钢筋混凝土框架结构，场地类别为D类，，，查规范得，，R＝3.0，I＝1.0。美国规范D类场地大致相当于中国规范Ⅱ类场地。对比中美规范反应谱曲线，可得到图2。6对于其他结构和场地类别，同理可作出类似反应谱曲线对比图。图2中美规范反应谱曲线对比结语由上述分析可以看出：（1）对于按美国规范给出短周期和1s周期谱反应加速度的地区，可以根据式（14）和式（15）换算得出中国规范对应的设计基本地震加速度值和特征周期。（2）场地条件对地震动峰值加速度影响比较明显，不应忽略，美国规范则考虑了软弱场地对峰值加速度的放大作用。

7、因此中国在以后的规范修订、地震区划、工程结构抗震工作中应考虑场地条件的影响，根据场地条件的不同对地震动峰值加速度予以适当调整。参考文献1GB50011-2010建筑抗震设计规范[S].2GB18306-2001中国地震动参数区划图[S].3ASCE7-05MinimumDesignLoadsforbuildingsandotherStructures[S].4郭继武.建筑抗震设计[M].北京：高等教育出版社，1999.5薄景山，李秀领，李山有.6场地条件对地震动影响研究的若干进展[J].世界地震工程200319(2).6