中美钢结构抗震设计规范比较讲座.ppt

中美钢结构抗震设计规范比较讲座美国钢结构协会AISC1923年制定了第一本以容许应力设计法(AllowableStressDesign，简称ASD)为设计准则的钢结构设计规范。容许应力设计法作为钢结构设计的基础延用了相当长的时间，后历经多次修改，直至1961年，其基本格式及内容都已基本定型。1989年出版了最后一版ASD设计规范AISC(1989)；2001年对ASD又进行了局部修订(AISC335-89s1)。1986年，AISC的规范委员会(COS)根据ANSIA58.1-1982的规定，首次推出了以概率理论为基础的荷载抗力系数钢结构设计规范(LoadandResistanceFactorDesign，简称荷载抗力系数设计法LRFD)。AISC的规范委员会在1986年继ASD设计规范修订版后，推出了LRFD设计规范，作为与ASD并行的设计规范，供设计人员选用。LRFD规范在1991年和1993年历经两次修订，其最新版本为1999年12月27日发布的第三版AISC(2000b）。由于美国国内部分工程师对LRFD还不够熟悉，而另一些资深工程师对LRFD尚有不同看法，使ASD设计法在美国仍较为流行，因而LRFD在较长时间内可能还难以完全取代ASD。应予说明的是，ANSI/AISC360-05仅涵盖了钢结构的静力设计，钢结构的抗震设计还应遵循钢结构抗震设计规范ANSI/AISC341-05《SeismicProvisionsforStructuralSteelBuildings》的规定。ANSI/AISC341-05的抗震设计原则和抗震设防标准主要依据ASCE/SEI7-05确定，为钢结构或钢-混凝土组合结构的抗震设计提出了最低的抗震设防标准。这一阶段的地方性工程结构抗震设计规范除了上述的UBC之外，又相继出现了NBC“NationalBuildingCode”（《国家建筑规范》）和SBC“StandardBuildingCode”（《标准建筑规范》）NBC主要用于美国东北部各州；SBC主要用于美国中南部各州。2000年，以1997NEHRPProvision为基础的IBC2000规范正式发布实施，取代了UBC、SBC和NBC等规范，从而使美国的抗震设计规范达到了统一。IBC每3年修订一次，目前最新版本是IBC2009。可以把IBC视为一个规范门户，由它通向各个专门规范。在抗震设计方面，IBC大多引用了属于国家标准层面的ASCE/SEI7-05《MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures》（《建筑物和其他结构最小设计荷载》）中的建议性条文。ASCE/SEI7是一个针对各种结构形式的荷载规范，除规定了直接作用（如永久荷载和可变荷载）的取值规定外，还规定了间接作用（如地震作用）的取值规定，包括抗震设防目标、场地特性、设计地震作用、地震响应计算方法、结构体系与概念设计等抗震设计方面的内容，至于结构构件抗震承载力验算和抗震构造规定等具体的抗震设计内容，ASCE7则援引到其他专门的规范，如混凝土结构抗震设计还要求符合ACI318规范的规定；钢结构抗震设计还要求符合ANSI/AISC341-05“SeismicProvisionsforStructuralSteelBuildings”（《建筑钢结构抗震设计规范》）的规定。ASCE/SEI7-05是按概率极限状态设计原则和结构可靠度理论编制的，统一了美国各种结构设计规范的基本设计原则和荷载取值标准（包括地震作用的取值标准）及荷载效应的组合原则和计算公式、荷载分项系数及组合系数的取值规定等，类似于我国的荷载规范，并包括了类似于我国抗震规范中的抗震设防标准、地震动参数及地震作用的取值标准等内容。本次讲座基于从中美钢结构抗震设计规定的差异性的比较展开，其间列出美国ASCE/SEI7-05等规范中的一些重要抗震设计参数、公式及适用范围的规定，供设计人员在应用这些规范时参考。比较中所参考的主要规范和标准包括：1、ASCE/SEI7-05“MinimumDesignLoadsforBuildingsandOtherStructures”；2、ANSI/AISC341-05“SeismicProvisionsforStructuralSteelBuildings”；3、ANSI/AISC360-05“SpecificationforStructuralSteelBuildings”；4、GB50011-2001《建筑抗震设计规范》（2008年版）；5、GB50017-2003《钢结构设计规范》。2中美钢结构抗震设计方法的比较三水准的地震作用水平，按三个不同超越概率（或重现期）来区分：（1）多遇地震（小震）：50年的超越概率为63.2%，重现期为50年；（