中美标准抗震计算方法及等效抗侧力法适用条件对比

中美标准抗震计算方法及等效抗侧力法(Equivalent Lateral Force)适用条件对比

现行中国标准《建筑抗震设计规范》的抗震计算采用以下三种方法：

（1）适用于多自由度体系的振型分解反应谱法；

（2）将多自由度体系看作等效单自由度体系的底部剪力法；

（3）直接输入地震波求解运动方程及结构地震反应的时程分析法。

中国标准GB 50011规定：各类建筑结构的抗震计算，应采用下列方法：

1 高度不超过40m、以剪切变形为主且质量和刚度沿高度分布比较均匀的结构，以及近似于单质点体系的结构，可采用底部剪力法等简化方法。

2 除1款外的建筑结构，宜采用振型分解反应谱法。

3 特别不规则的结构、甲类建筑和表1所列高度范围内的高层建筑，应采用时程分析法进行多遇地震下的补充计算。

美国标准ASCE 7-10的抗震计算方法与中国基本相同，也是以上三种方法，只是底部简力法称为等效侧向力分析法。表2中给出三种分析方法的适用范围，美国标准的抗震设计类别见表3及表4。结构的风险类别（Risk Category）详见标准，不在赘述。

表3 基于短周期谱响应加速度参数S _DS 的抗震设计类别

表4 基于1s周期谱响应加速度参数S _D1 的抗震设计类别

小结：

从中美两部标准看，抗震计算方法均为三种，方法相同。除特殊情况用到时程分析法外，大部分情况用到的是振型反应谱法和底部剪力法（美标称等效侧向力分析法）。

 

底部剪力法和振型分解反应谱法的区别

1)底部剪力法（等效侧向力分析法）是结构满足一定条件下振型分解反应谱法的简化计算方法。利用高阶振型影响系数(等效重力荷载)来简化高阶振型影响。

2) 底部剪力法（等效侧向力分析法）适用于基本振型主导的规则和高度比较小的结构，结构的高阶振型对于结构剪力的影响有限，因此采用简化的方式也可满足工程设计精度的要求。

3)振型分解反应谱法考虑所有振型的参与，结构更加精确；可以考虑多阶振型互相耦合的作用,尤其是扭转振型的耦连。

 

中标底部剪力法和美标等效侧向力分析法的区别

中标没有考虑地震峰值加速度以及场地类别的因素，仅考虑了结构高度，以及质量和刚度规则方面因素等确定底部剪力法的适用条件；

美标除考虑了地震峰值加速度和场地类别的因素之外，还考虑了结构高度、刚度以及水平或竖向不规则等因素来确定等效侧向力分析法的适用条件。其中抗震设计类别中还考虑了结构的重要性因素。

从表2中可以看出，美标等效侧向力分析法要比中标底部剪力法应用范围要广,如抗震设计类别B、C的所有结构都允许采用等效侧向力分析法分析。

 

参考文献：

[1] GB 50011-2010,建筑抗震设计规范[S].北京:中国建筑工业出版社,2010.

[2 ASCE7-10, Minimum Design Loads for Buildings and Other Structures[S].American Society of Civil Engineers, 2010.

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