中美抗震设计规范地震作用主要参数比较和转换
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中美地震作用计算参数比较及锅炉钢结构抗震选型地震作用是指由地震引起的地面振动力,是工程设计中必须考虑的重要因素之一、在设计锅炉钢结构时,需要选择合适的抗震设计参数,并进行结构的抗震选型。
本文将比较中美地震作用的计算参数,并提出针对锅炉钢结构的抗震选型建议。
一、地震作用的计算参数比较1.中美地震烈度标准比较中美两国的地震烈度标准有所不同。
中国采用的是中国地震烈度标准,将地震烈度分为I至XII度,分别对应不同地震强度的地震区。
美国采用的是烈度标准,将地震烈度分为I至X度,分别对应不同地震强度的地震区。
2.地震设计参数比较地震设计参数是用来衡量地震作用的重要指标。
中美两国的地震设计参数包括设计地震加速度、设计基准周期等。
中国地震设计规范中规定的设计基准周期为0.2s至2.0s,而美国地震设计规范中规定的设计基准周期为0.10s至5.0s。
此外,中美两国的设计地震加速度也有差异。
3.地震设计规范比较中美两国的地震设计规范在结构设计方法、容许应力、抗震设防要求等方面都存在一定的差异。
中国地震设计规范中对于抗震设防要求的规定相对较为详细,而美国地震设计规范则相对较为简略。
二、锅炉钢结构抗震选型1.根据烈度标准进行选型根据所在地的地震烈度标准,选择相应的结构抗震等级。
通常地震烈度越高,结构抗震等级要求越高。
2.根据设计地震加速度和基准周期进行选型根据设计地震加速度和基准周期,确定结构的抗震设防水平。
一般来说,地震加速度越大,基准周期越短,要求结构的抗震设防水平越高。
3.根据地震设计规范进行选型根据所采用的地震设计规范,遵循规范中的抗震设计要求,进行合理选型。
4.确定结构类型和材料根据选型结果,确定锅炉钢结构的具体类型和材料。
根据地震设防等级要求,选用抗震性能良好的钢材,并采用适当的结构类型,如框架结构、筒体结构等。
总之,针对锅炉钢结构的抗震选型需要综合考虑地震烈度、设计地震加速度、基准周期等地震设计参数,并遵循相应的地震设计规范。
中美抗震设计规范地震作用主要参数比较和转换首先是地震烈度。
中美两国使用不同的地震烈度评定标准,分别是中国的《地震烈度评定标准》和美国的《修订版美国地震工程规范》。
虽然两者评定标准不同,但通过一定的转换关系可以相互对应。
一种常用的转换方法是根据地震烈度的描述特征进行转换,例如中国的6度和美国的VI度可以相对应。
其次是地震波参数。
中美两国在地震波参数的选择上也存在一些差异。
中国抗震设计规范使用的是近场地震动参数,采用的是地震动参数的峰值加速度、峰值速度和峰值位移。
而美国抗震设计规范则更加重视地震波的频谱特性,使用地震动参数的响应谱来刻画地震动的强度和频率分布。
因此,在进行参数转换时,需要考虑两种参数的差异性。
地震地表运动参数是指地震波对地表运动的影响程度。
中美两国地震地表运动参数的比较可以从地震波的强度和持续时间来进行。
一般来说,美国的地震波相对剧烈,持续时间较短,而中国的地震波相对较弱,持续时间较长。
因此,在抗震设计中,美国更加注重地震波的峰值参数,而中国更加注重地震波的累积效应。
最后是地震力参数。
地震力参数是地震作用对建筑物结构产生的力的描述,包括地震力系数、反应谱和地震效应系数等。
中美两国在地震力参数的设计上也存在一定的差异。
美国抗震设计规范更加注重结构的抗震性能,采用地震力系数或反应谱方法来计算结构的抗震力。
而中国抗震设计规范则更加注重结构的整体性能,采用地震效应系数方法来计算地震力,将地震力转化为与结构性能有关的地震效应。
总体而言,中美抗震设计规范地震作用主要参数的比较和转换需要考虑地震烈度、地震波参数、地震地表运动参数和地震力参数等因素。
这些参数在不同的设计规范中有着不同的侧重和表述方式。
在实际应用中,需要根据具体的结构和地震情况进行参数的选择和转换,以确保结构的抗震性能和安全性。
中美地震作用计算参数比较及锅炉钢结构抗震选型随着经济的快速发展,人们对建筑结构的抗震性能要求也越来越高。
锅炉钢结构是一种在锅炉设备中广泛使用的结构形式,因此其抗震性能也受到了极大的关注。
本文将分析中美地震作用计算参数的比较,并探讨锅炉钢结构选型中的抗震设计要点。
首先,我们来比较中美地震作用计算参数的差异。
地震作用的计算参数包括地震烈度、地震波参数和设计加速度等。
在地震烈度方面,中美两国采用了不同的烈度标准。
中国常采用《地震动区划图》标准,将地震活动划分为不同的区域,每个区域有相应的地震烈度。
而美国则采用了PGA (Peak Ground Acceleration)参数来表示地震烈度。
地震波参数方面,中美两国也有所不同。
中国常采用地震波的峰值加速度和振型周期来描述地震波的特性,而美国则更关注地震波的频谱特性,采用了Spectral Acceleration(SA)参数来描述地震波的能量分布情况。
另外,在设计加速度方面,中国常采用Eq(设计震级),而美国则采用了Sds(设计地震加速度)。
总体来说,中美地震作用计算参数存在较大差异。
接下来,我们来探讨锅炉钢结构抗震选型的设计要点。
首先,选材要牢固耐用。
锅炉钢结构通常使用Q235B、Q345B等低碳钢材料制作,这些材料具有良好的可塑性和韧性,适用于承受地震等大荷载情况。
其次,结构要合理稳定。
锅炉钢结构通常采用框架结构,需要合理配置水平和垂直的连墙件和支撑系统,提高结构的整体性能和刚度,以抵抗地震作用带来的水平和垂直荷载。
再次,采用适当的抗震设计措施。
锅炉钢结构可以通过增加剪力墙、引入钢管混凝土等方式来提高结构的抗震性能。
此外,还可以采用减震器、阻尼器等装置来减小结构的地震反应。
最后,要注重施工质量和监控。
在锅炉钢结构的施工过程中,应加强施工质量的监控和管理,确保结构的抗震性能和使用安全。
综上所述,中美地震作用计算参数存在差异,锅炉钢结构选型的抗震设计要点包括选材、结构设计、抗震设计措施和施工质量和监控等。
中美混凝土抗震设计规范对比1概述近来我国在国际上承担的工程项目越来越多,很多国家和地区都要求采用美国规范设计,因此有必要学习美国规范,并了解美国规范与我国规范间的差异。
本文对比了中美两国规范中关于荷载组合、抗震设计基本原则(主要对比抗震设防目标和水准、建筑设计和建筑结构的规则性这两方面的内容)、抗震设计方法这三方面的内容。
对比的规范介绍如下:1、ASCE/SEI 7-10: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。
2、UBC 97:Uniform Building Code, UBC——《统一建筑规范》是美国第一个带有建筑抗震内容的规范,第一版于1927年出版,由“国际建筑官员协会”(International Conference of Building Officials,即ICBO)出版发行,主要用于美国西部各州,是被广泛采用的规范之一。
3、IBC-2003:IBC规范第一版于2000年颁布,每三年修订一次,自此, 其他3本通用规范便不再更新, IBC 规范逐渐成为了美国全国唯一的通用建筑规范。
IBC规范的颁布与实施,取代了UBC、SBC和NBC等规范,从而使美国的新建建筑规范达到了统一。
在抗震设计方面,IBC大多引用了ASCE 7-10的内容。
可以把IBC视为一个规范门户,由它通向各个专门规范。
4、《建筑抗震设计规范》(GB 50011-2010):《建筑抗震设计规范》是中华人民共和国国家标准,由中华人民共和国住房和城乡建设部主编。
按该规范进行抗震设计的建筑,其基本的抗震设防目标是:当遭受低于本地区抗震设防烈度的多遇地震影响时,主体结构不受损坏或不需修理可继续使用;当遭受相当于本地区抗震设防烈度的设防地震影响时,可能发生损坏,但经一般性修理仍可继续使用;当遭受高于本地区抗震设防烈度的罕遇地震影响时,不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。
中美规范地震作用计算的对比中美地震规范将地震作用计算作为结构设计的重要组成部分,对于建筑物和其他工程结构的耐震性能具有关键作用。
中美两国的地震规范在地震作用计算方面有着一些共性和差异。
一、共性1.基本思想:中美地震规范都采用了基于地震地表运动的设计原则,即将地震作用抽象为地震地表运动方程,并通过地震反应谱、加速度、速度和位移等参数来描述地震作用。
2.设计地震动参数:中美地震规范都需要确定一定的设计地震动参数,如地震分组、设计地震加速度、地震反应谱等。
这些参数是根据历史地震记录、地震活动性及构筑物的特性等因素来确定的。
3.结构模型:中美地震规范都要求建立适当的结构模型,以进行地震作用的计算。
模型要考虑到结构的几何形状、材料性质、刚度分布等因素。
二、差异1.结构设计等级:中美地震规范在对地震作用计算的要求上存在差异。
美国规范中要求的地震分析方法较为复杂,适用于各种结构类型,并给出了不同结构设计等级的要求。
中国规范中地震设计分级的要求相对较简单,主要依据于结构的高度、重要性等因素。
2.地震动参数的确定:中美地震规范在地震动参数的确定上也存在差异。
美国规范中采用地震分级来选择设计地震加速度和地震反应谱,而中国规范中的设计地震加速度和地震反应谱是根据地震地域和设计地震烈度来确定的。
3.设计方法:中美地震规范在地震作用计算的具体方法上有所不同。
美国规范中一般采用时间历程分析方法,对于一些特殊结构可以采用简化方法;中国规范中强调使用等效静力法进行地震作用计算,并对时程分析方法给予限制。
4.频谱形状:中美地震规范对地震动频谱的形状要求也存在差异。
美国规范中要求地震反应谱是平均谱,即在不同周期范围内均匀取值;中国规范中要求地震反应谱是设计谱,具有两个峰值。
总的来说,中美地震规范在地震作用计算方面有着共同的基本思想和要求,但在具体的设计方法、参数确定和规范要求等方面存在一定的差异。
这些差异主要源于两国地震活动性、构筑物特性以及结构设计理念的差异。
中美抗震设计规范地震作用主要参数比较和转换严奉婷张炎(武汉锅炉股份有限公司湖北武汉 430205)摘要:本文从概念上分析了中国、美国抗震设计规范的不同,提出关于影响地震作用的部分因素(阻尼比,场地类别,周期,设计地震动参数等)在中美规范中的转换,为今后国际项目抗震设计提供参考。
关键词:抗震设计;设计地震动参数;场地类别;转换;比较COMPARISON AND CONVERSION OF MAIN PARAMETERS BETWEEN CHINESE CODES ANDUSA CODES IN CALCULATING SEISMIC LOADSYan Fengting Zhang Yan(Wuhan Boiler Company Limited, Wuhan, Hubei, 430205)Abstract This paper presents a conceptive comparison of the seismic code among the seismic design codes of China and USA. It presents the conversion of main parameters (damping, site classification, period, parameters of ground motion etc.) in calculating seismic loads.Hope to provide a little help for the seismic design in the future.Keywords:seismic design; parameters of ground motion; site classification;conversion; comparison由于电力市场的国际化,对于需要走向国际市场的国内锅炉行业来说,各个地区会根据不同规范提出相应的地质条件,如何转换为设计规范的相应地质条件成了十分实际的问题。
本文就影响地震作用计算的因素如重要性系数、场地类别、地震动参数、周期等进行了中、美的比较,并给出相应的转换。
1.各国抗震规范的基本介绍:1.1.中国:GB50011-2010《建筑抗震设计规范》1.2.美国:ASCE/SEI 7-05《minimum design loads for buildings and other structures》ANSI/AISC 341-05《 Seismic Provisions for Structural Steel Buildings》ASCE/SEI 7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。
ANSI/AISC 341-05规定了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。
尼比为0.05的地震地面运动最大加速度等值线图(也称为地震区划图):MCE。
设防目标对于50年超越概率为5~10%的设计地震,应使建筑在震中与震后保持预期功能,并且结构的损伤是可修的;对于50年超越概率为2%的最大考虑地震,应使结构倒塌的可能性较低。
设计方法地震作用计算分析采用弹塑性反应谱理论,用设计地震(MCE*2/3)进行抗震承载力和变形验算,允许结构在进入非弹性工作阶段。
以设计地震来计算地震作用,通过结构反应调整系数(Response Modification Coefficient)R将弹塑性变形下的内力折算到弹性状态下的内力进行弹性计算,验算承载力和弹性状态下的位移;将该位移放大Cd 来验算弹塑性变形下结构的刚度要求以及作P-分析;对于特殊要求的结构采用弹塑性时程分析或push-over方法保证结构在大震下不倒塌。
2.抗震设防标准的比较中国:GB 50011-2001规定,所有建筑的抗震设防类别和抗震设防标准应符合现行国家标准GB 50223-2008《建筑工程抗震设防类别标准》的要求。
根据GB50223-2008《建筑工程抗震设防分类标准》分为甲类(特殊设防类)、乙类(重点设防类)、丙类(标准设防类)、丁类(适度设防类)四个抗震设防类别。
各抗震设防类别对应不同的抗震设防标准要求。
规范规定火力发电厂生产建筑锅炉钢结构属乙类建筑。
美国:按建筑用途分类(I,II,III,IV)和设计地震动参数(S DS或S D1),确定建筑物的抗震设防类别,分为A、B、C、D、E、F,共6类,A类要求满足最基本的抗震措施要求; B类和C类要求满足一般性的抗震措施要求,一般只需按照静力方法计算地震作用(基底剪力法),结构延性要求较低; D、E、F类要求满足严格的抗震措施要求,并要求按照动力分析方法进行地震作用计算(如振型分解反应谱法等),结构延性要求较高。
规定在紧急情况下必须维持供电的电站锅炉钢结构为IV类建筑,其他电站锅炉钢结构为III 类建筑。
3.阻尼比:中国:锅炉钢结构在多遇地震下的阻尼比:对于单机容量不大于200MW的悬挂锅炉阻尼比可采用0.035;对于大于200MW的悬挂锅炉阻尼比可采用0.02;罕遇地震下的分析,阻尼比可采用0.05。
基准反应谱中使用的阻尼比为0.05,在地震影响系数曲线中作调整。
美国:MCE中使用的阻尼比为0.05,在设计反应谱中没有考虑阻尼比的影响,而是在强度折减系数R中考虑阻尼比的影响。
结构反应调整系数R是对结构延性性能和其超过设计强度后的性能的定量体现,主要根据类似结构在以往地震中的表现,通过经验确定。
R较高意味着结构延性要求较高,相应的设计地震作用的折减也较多。
4.建筑的重要性:中国: GB50011-2010《建筑抗震设计规范》指出,根据地震作用的特点、抗震设计的现状以及抗震重要性分类与《统一标准》中安全等级的差异,重要性系数对抗震设计的实际意义不大,不考虑结构重要性系数。
美国:ASCE/SEI 7-05,table1-1: IV类建筑的结构重要性系数1.5,III类建筑的结构重要性系数I=1.25。
5.场地类别的转化5.1.中美规范场地类别划分标准中国执行GB50011-2010:规范指出按地表以下20m深度范围内岩土层的等效剪切波速V s20和场地覆盖层厚度将场地类别划分为4类(I(I0,I1),II,III,IV)。
美国执行ASCE/SEI7-05:指出以表层30m内的等效剪切波速V s30为主,同时参考标惯击数,不排水剪强度等指标将场地分为6类(A,B,C,D,E,F)。
由于本论文主要针对如何在工程中的运用,仅对常见场地进行比较。
对于中国规范中饱和砂土和饱和粉土的液化问题,美国规范中的F类场地土,不在分析范围内。
5.2.中美规范场地类别的换算现根据场地分类的主要参数等效剪切波速来进行场地类别的转化,两个等效波速之间的转化参考LU HONGSHAN的论文《CHARACTERIZATION OF DIFFERENT SITE CATEGORY METHOD ON STRONG GROUND MOTION》给出。
5.2.1.场地类别——中国规范向美国规范转换(表1)V s20―――地表以下20m深度范围内岩土层的等效剪切波速5.2.2.场地类别——美国规范向中国规范转换(表2)V s30―――地表以下30m深度范围内岩土层的等效剪切波速6.场地设计特征周期及长周期6.1. 场地特征周期我们知道,场地类别划分的根本目的是确定场地的设计特征周期(沿袭中国规范,将它记为T g )。
地震影响系数的特征周期,不仅与场地类别有关,而且还与设计地震分组有关,可更好地反映震级大小、震中距和场地条件的影响。
中国:根据场地类别和设计地震分组查表。
表5:特征周期值设计地震分组场地类别I 0 I 1 II III IV 第一组 0.20 0.25 0.35 0.45 0.65 第二组 0.25 0.30 0.40 0.55 0.70 第三组0.300.350.450.650.90计算罕遇地震作用时,特征周期应增加0.05s 。
美国:11v D sDSa sF S S T S F S ==,根据场地类别和S 1,S s 查表求出F a 和F v ,算出T s =T g 。
6.2. 长周期过渡周期T L美国NEHRP2003规范中的长周期过渡周期T L 根据震级关系依次为VII 度4s ,VIII 度6s 。
7. 地震动参数的换算7.1. 中国规范和美国规范地震动参数的换算依据:7.1.1. 中国规范中采用的基准地震是基本烈度(50年超越概率是10%),美国的基准地震是最大考虑地震(50年超越概率是2%)。
两者地震间通过CN γ,或us γ转换;7.1.2. 中国规范中反应谱加速度是地面峰值加速度,美国规范反应谱加速度是结构上的响应加速度,两者相差一个结构影响系数;7.1.3. 中国规范设计谱中考虑为II 类场地,美国规范设计谱中考虑为B 类场地。
需要对场地进行转换;7.1.4. 中美规范中基准阻尼比均为0.05,不需要转换;7.1.5. 两国的设计反应谱曲线类似,曲线均为等加速度、等速度和等位移三个阶段,其中等加速度和等速度的交点对应的周期为场地设计特征周期Tg 。
7.2. 中国规范向美国规范的转换中国规范向美国规范地震动参数的换算关系如下:1 2.5/2.5/s CN cc a CN cc g vS A F S A T F γγ== 式1其中S s ,S 1,F a 和F v 为美国规范中的参数,S s ,S 1为美国规范ASCE 中最大考虑地震下、B 类场地短周期和1S 对应的结构响应加速度,2.5为结构影响系数,F a 和F v 为场地参数。
A cc 和Tg 为中国规范中的参数,A CC 为与基本烈度相对应的地震地面运动峰值加速度。
T g 为场地反应谱特征周期。
CN γ为2500年重现期(50年超越概率2%)与475年重现期(超越概率10%)对应的峰值加速度的比值。
表6:各重现期峰值加速度的比值γCN50年超越概率重现期 (年) 6度 (0.05g ) 7度 (0.1g) 7度 (0.15g) 8度 (0.2g) 8度 (0.25g) 9度 0.4g 63.2% 50 0.35 0.35 0.37 0.35 0.37 0.35 10% 475 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 1.00 2.5% 1975 - 2.51 2.31 2.0 1.7 1.5 2%24742.52.972.692.251.841.58具体转换步骤为:1,假定F a =1,F v =1,求出相应的S 1、S s ,2,根据求出的S 1,S s 查出相应的F a ,F v ,求出第二次的S 1,S s ,3,重复2直到前后两次的S s 和S 1的误差小于0.5%。