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中、美、日混凝土结构设计规范构件承载力的分析比较一、概述结合《高等混凝土》所学内容，针对有腹筋的钢筋混凝土构件，比较中国《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）、美国《Building Code Requirements for Structural Concrete and Commentary》（ACI 318-11）、日本《Standard Specifications for Concrete Structure- 2007 Design》（JGC15）中有关混凝土构件受弯和受压承载力、受剪承载力、受扭承载力计算方法的异同。
充分利用公式、表格、图形、文字、算例等具体介绍三种规范的差异。
文中的设计专用术语主要依据中国《混凝土结构设计规范》，对美日混凝土结构设计规范中翻译不确定的地方，仍然保留原规范（美日规范）中的术语。
二、设计表达式1）中国规范我国规范，采用基于概率理论的分项系数设计方法，以分项系数的形式表达，其表达式为：式中：为作用效应的分项系数；为作用效应的标准值；为结构抗力分项系数；为结构抗力标准值;为混凝土轴心抗压强度标准值；为钢筋抗拉强度标准值；为混凝土材料分项系数，取；为钢筋材料分项系数，取；为钢筋截面面积；为截面宽度和截面有效高度。
2）美国规范美国规范采用的是基于概率理论的荷载-抗力系数的设计方法，其表达式为：式中：为荷载效应设计值；为结构抗力标准值，由材料强度标准值计算确定；为结构抗力折减系数，对于3）日本规范日本规范采用的是考虑结构安全因子的设计方法，其表达式为:式中为构件的设计荷载效应，为结构影响系数，为构件抗力设计值。
中国规范中的/与美国规范中的以及日本规范中的在概念上是一致的。
但我国规范将抗力分项系数分解为混凝土材料分项系数和钢筋材料分项系数 ,并根据基于概率理论的可靠度方法得到分项系数 =1.4 和=1.1。
美国规范的结构抗力折减系数也是基于概率理论的可靠度方法得到,只是将结构构件抗力作为一个整体来考虑,其取值因构件受力特性及荷载形式而异,主要考虑以下四个因素:(1) 材料强度和结构构件尺寸的离散性;(2) 结构抗力的设计计算表达式的不准确性;(3) 构件的延性需求与所需可靠度要求的差异;(4) 构件在结构中的重要性。
土建结构设计中美标准差异分析1.引言土建行业的设计规范是进行土建结构设计的重要技术文件，不仅反映了一个国家和地区的技术经济发展水平，更在结构设计方面起着重要的配置与指导作用。
欧美国家对混凝土结构及耐久性的设计标准制订起步比较早，并保持着较快的更新速度，如美标平均三年就要更新一次。
我国的设计标准则更新稍慢一点，且与美国标准有不少的差异点。
近年来我国在国际上承担的工程项目越来越多，很多国家都要求用美国的标准设计，因此熟悉并掌握美国的标准对我国的设计人员意义極其重大。
本文就中美两国设计标准的突出差异点以混凝土结构设计规范和构件在受力设计计算的差异性为突破口，对两国标准的异同进行了初步分析与探讨。
2. 结构设计规范的差异性2.1 设计原则我国的混凝土结构设计规范[Code for Design of Concrete Structure]（GB50010一2010）和美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI 318-05）及条文说明之间存在有很大的差异。
我国规范通常采用以概率统计为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，并采用分项系数的设计表达式进行设计。
而美国规范则是以可靠度理论为基础的，所采用的设计表达式并没有分项系数。
从一定程度上来说，美国的混凝土结构设计所采用的可靠度表达方式虽与我国的规范有一定的相似之处，但在设计荷载和材料强度的取值标准上以及可靠度的表达方式上与我国规范有着不容忽视的区别[1]。
2.2 恒载取值美国的ACI 318-05规范中的恒载是指那些在结构使用期限内，大小不变和位置相对固定的荷载，即我国规范中的永久荷载。
通常恒载的主要部分是结构自重，可根据构件的设计形状、尺寸和材料重度进行精确计算。
对于楼盖填充物、楼板面层和顶棚抹灰等一般计入恒载，且还要考虑管道和灯具的悬吊荷载。
2.3 活载取值关于活载的取值范围和荷载组合系数，我国的土建设计荷载标准与美国的都存在有较大的差异。
我国的活载取值及组合系数都是建立在大量的调查和实测基础上，经过概率统计及对结构安全度采用近似概率法进行分析后得出来的，是建立在一定的安全度上的[2]。
中国和美国现行混凝土结构设计规范的差异比较中国混凝土结构设计规范[cod e for d esign of concrete structure](GB 50010-2002)和美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI 318-05）及条文说明（ACI 318R-05）[Building Cod e Requirements for Structural Concrete(ACI 318-05) and Commentary(ACI 318R-05)]之间存在比较大的差异。
我国规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。
而美国规范是以可靠度理论为基础，采用的设计表达式也没有分项系数。
从整体上说美国的结构混凝土设计所用的可靠度表达方式与我国规范有一定的相似之处，但在设计用荷载和设计用材料强度的取值水准上以及可靠度的表达方式上与我国规范有不可忽视的区别。
1．我国工程界习惯于以一个整体结构单元来区分结构类别。
例如在混凝土结构这个总概念下包含了素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。
但美国学术界和工程界考虑到一个整体结构中可能某些构件或部件采用钢筋混凝土，另一些构件或部件则可能使用素混凝土或预应力混凝土，也可能使用钢结构。
因此，他们近20余年来使用了“起结构作用的混凝土”（Structural Concrete）这样一个概念。
本译文为了简便译为“结构混凝土”。
根据这本规范第2.2节的定义，结构混凝土是素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的集成。
这样，就可以不受一个整体结构的限制，而把结构混凝土或其包括的素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土作为说明结构某一部分采用的构成形式的专业术语来使用。
2．从整体上说美国的结构混凝土设计所用的可靠度表达方式与我国规范有一定的相似之处，但在设计用荷载和设计用材料强度的取值水准上以及可靠度的表达方式上与我国规范有不可忽视的区别。
中美房屋建筑混凝土规范的受弯承载力设计可靠度比较【摘要】本文按照中国规范和美国规范对某常见单向梁屋盖的中间跨梁使用同种材料分别进行了设计。
设计中采用的荷载和材料强度值都根据对应规范从同一取得。
设计完成后对主梁和次梁的跨中和支座截面受弯承载力的可靠度采用验算点法进行了对比。
结论是美国规范下设计受弯设计的安全指标比中国规范下的高0.5至1，同时其失效概率低两个数量级。
【关键词】可靠度；规范；弯矩；承载力1. 概论对于相同的结构设计要求，不同的规范规定下会得到不同的设计，因此比较不同规范的设计可靠性就显得十分重要。
在各种不同的截面形式和受力形式中，中国与美国规范对钢筋混凝土受弯截面承载力的规定比较相似。
所以，有必要将两种规范受弯设计的可靠度进行对比。
因此，本文提出一个典型的设计算例，并采用中美两套不同的规范系统对其进行了设计。
中国的规范包括《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）[1]，《建筑结构可靠度设计统一标准》（GB50068-2001）[2]和《混凝土结构设计规范》（GB50010-2010）[3]；美国规范包括《房屋建筑及其他结构最小设计规范》（ASCE7-10）[4]和《房屋建筑混凝土结构规范》（ACI318-11）[5]。
在对比设计中，所用材料应该相同，但由于两种规范对材料强度标准值的规定不同，应定义一种材料强度的概率分布，并根据规范的规定，依据概率分布取得相应的材料标准值。
同样地，应定义一种荷载的概率分布，并根据规范规定取得标准值。
在获得了设计截面之后，可以构建出功能函数：其中：R为荷载，S为承载力，考虑为随机变量的函数；D为恒荷载，L为活荷载，为钢筋的屈服强度，为混凝土的抗压强度，这些值都考虑为随机变量。
代入不同规范下的设计截面数据和随机变量分布后，则可以通过可靠度理论求出该功能函数的可靠指标β和失效概率Pf。
本文中采用的方法为验算点法[6]。
2. 中美规范规定的对比中国规范中现行的可靠度设计方法被称为“极限状态设计法”。
中美混凝土抗震设计规范对比系所：专业：学号：姓名：指导教师：目录1概述 (3)2荷载组合 (4)2.1中国规范荷载组合 (4)2.1.1承载能力极限状态的荷载组合 (4)2.1.2正常使用极限状态的荷载组合 (5)2.2美国规范荷载组合 (6)2.1.1承载能力极限状态的荷载组合 (6)2.1.2正常使用极限状态的荷载组合 (7)2.3中美荷载组合对比 (7)3抗震设计基本原则 (8)3.1抗震设防目标和水准 (8)3.1.1我国抗震设防目标和水准 (8)3.1.2美国抗震设防目标和水准 (8)3.1.3中美抗震设防目标和水准对比 (9)3.2 建筑设计和建筑结构的规则性 (9)3.2.1我国建筑设计和建筑结构的规则性 (10)3.2.2美国建筑设计和建筑结构的规则性[5] (11)3.1.3中美建筑设计和建筑结构的规则性对比 (13)4抗震设计方法 (13)4.1我国抗震设计方法 (14)4.2美国抗震设计方法 (14)4.3中美抗震设计方法对比 (14)5抗震设计反应谱 (15)5.1我国抗震设计反应谱 (15)5.2美国抗震设计反应谱 (16)5.3中美抗震设计反应谱对比 (18)5.3.1反应谱处理对比 (18)5.3.2反应谱曲线比较 (19)6地震作用计算方法 (20)6.1地震作用计算方法的选定 (20)6.1.1我国地震作用方法的选定 (20)6.1.2美国地震作用方法的选定 (21)6.1.3中美地震作用方法选定的对比 (21)6.2底部剪力法（ASCE：equivalent lateral force procedure） (21)6.2.1我国底部剪力法计算 (22)6.2.2美国底部剪力法计算（ASCE：equivalent lateral force procedure） (23)6.2.3中美规范底部剪力法计算对比 (24)7结语 (27)参考文献 (28)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。
中美压水堆核电厂核安全相关混凝土结构设计规范安全度对比核安全相关混凝土结构和混凝土安全壳是核电厂主要的土建设施,为了确保核电厂安全运营,保证极端工况下不发生大规模的核泄漏事故,应当对核电厂土建结构设计给予高度的重视。
本文根据新编国家标准《核电厂混凝土结构技术标准》的编制以及我国核电厂建造技术出口的需要,对中美核安全相关混凝土结构设计规范和安全壳设计规范的安全水平进行了对比,主要研究内容和结论如下:(1)提出了不同规范安全度对比分析的综合安全系数法;考虑材料强度测试方法和强度保证率的差异对中美规范材料强度进行了换算。
分析表明,在相同的混凝土强度等级下,美国规范混凝土强度规定值高于中国规范的强度标准值和设计值,美国规范钢筋强度规定值与中国规范标准值相同。
(2)对比分析了中美核安全相关混凝土结构(不包括安全壳)轴拉、轴压、受弯、受剪、受冲切、偏心受压、局部受压、受扭、深受弯构件,牛腿以及预应力混凝土构件的安全度。
研究表明,与美国规范相比,我国规范局部受压、受冲切、预应力混凝土轴心受拉和受弯构件的安全度较高,牛腿的安全度比按美国规范简化方法设计时低,与按美国规范拉压杆方法设计时的相当,其余受力构件的安全度与美国规范基本一致。
(3)计算并对比了中美核安全相关混凝土结构(不包括安全壳)受弯、受剪、轴压、轴拉和偏心受压构件在正常运行工况和事故工况下的可靠指标。
研究表明,在两种工况下,两国不同受力构件的可靠指标存在一定差异,但总体上的平均可靠指标接近。
(4)对比了中美两国核安全相关混凝土结构(不包括安全壳)抗震构造规定和安全水平。
研究表明,中国规范核安全相关混凝土结构抗震一级框架梁、柱和节点的构造要求与美国规范的基本相当,其中梁最小配箍率和实现“强柱弱梁”的能力高于美国规范。
(5)对比了中美安全壳结构设计方法和设计规范的安全度。
研究表明,正截面设计时,在乘系数荷载组合作用下美国规范混凝土压应力限值高于中国规范,钢筋应力限值与中国规范相当;在使用荷载组合作用下,中国规范混凝土应力限值高于美国规范主力单独作用时的限值,低于主力+次力同时作用时的限值;斜截面设计时,中国规范无轴向力和有轴向压力时的径向剪切、扭切、切向剪切的安全度与美国规范的接近,有轴向拉力时的径向剪切的安全度高于美国规范,外周剪切安全度低于美国规范。
中国混凝土结构设计规范[code for design of concrete structure](GB 50010-2002)和美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI 318-05）及条文说明（ACI 318R-05）[Building Code Requirements for Structural Concrete(ACI 318-05) and Commentary(ACI 318R-05)]之间存在比较大的差异。
我国规范采用以概率理论为基础的极限状态设计法，以可靠指标度量结构构件的可靠度，采用分项系数的设计表达式进行设计。
而美国规范是以可靠度理论为基础，采用的设计表达式也没有分项系数。
从整体上说美国的结构混凝土设计所用的可靠度表达方式与我国规范有一定的相似之处，但在设计用荷载和设计用材料强度的取值水准上以及可靠度的表达方式上与我国规范有不可忽视的区别。
希望大家能够提出更多的有关中美两国规范差异的比较。
1．在美国的房屋建筑工程中，“通用建筑规范”指的是分别由美国各州或相关行政辖区以该州法律形式接受的规范。
在这些规范中，全面规定了与房屋的设计、施工、检测有关的偏原则性的基本要求。
然后，再由这些通用建筑规范在相应条文中指出各有关结构规范为其可以引用的组成部分。
所以，美ACI 318-05规范称自己为通用建筑规范的一个组成部分。
在2000年以前，一般认为美国的通用建筑规范共有以下四本：（1）以建筑官员与规范管理人联合会（Building Officials and Code Administrators,简称BOCA）的名义发布的“全国建筑规范”（National Building Code,简称NBC）；（2）以南方建筑规范国际委员会（Southern Building Code Congress International,简称SBCCI）的名义发布的“标准建筑规范”（Standard Building Code,简称SBC）；（3）以国际建筑官员会议（International Conference of Building Officials,简称ICBO）的名义发布的“统一建筑规范”（Uniform Building Code,简称UBC）；（4）由国际规范委员会（International Code Council ，简称ICC）制定的“国际建筑规范”（International Building Code ，简称IBC）。
由美国各州通过法律分别选择这四本通用建筑规范中的一本在该州作为有法律效力的规范使用。
到2000年，经美国各有关方面协商，决定在美国全国统一用IBC规范来取代其它三本通用建筑规范，即以IBC（2003）作为美国全国唯一的“通用建筑规范”使用。
但由于改用IBC规范需要各州法律的认可，故其它三本通用建筑规范仍有一个使用搭接期，但不再作新一轮修订。
根据以上情况可知，ACI318-05规范译文中所说的“法律上被采纳的通用建筑规范”在目前即仍
指上述四本规范；待各州以法律形式接受了IBC规范后，“法律上被采纳的通用建筑规范”就将只有IBC规范了。
2．我国工程界习惯于以一个整体结构单元来区分结构类别。
例如在混凝土结构这个总概念下包含了素混凝土结构、钢筋混凝土结构和预应力混凝土结构。
但美国学术界和工程界考虑到一个整体结构中可能某些构件或部件采用钢筋混凝土，另一些构件或部件则可能使用素混凝土或预应力混凝土，也可能使用钢结构。
因此，他们近20余年来使用了“起结构作用的混凝土”（Structural Concrete）这样一个概念。
本译文为了简便译为“结构混凝土”。
根据这本规范第2.2节的定义，结构混凝土是素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土的集成。
这样，就可以不受一个整体结构的限制，而把结构混凝土或其包括的素混凝土、钢筋混凝土和预应力混凝土作为说明结构某一部分采用的构成形式的专业术语来使用。
3．从整体上说美国的结构混凝土设计所用的可靠度表达方式与我国规范有一定的相似之处，但在设计用荷载和设计用材料强度的取值水准上以及可靠度的表达方式上与我国规范有不可忽视的区别。
如果以某个构件的截面设计为例，美国规范在“作用”一侧也是以规范规定的荷载取值（其含义与我国荷载标准值类似，但各项荷载的取值有区别）为依据，并将其乘以荷载系数，同时考虑荷载组合（荷载系数与荷载组合原则与我国规范不完全相同）。
而在“抗力”一侧，美国规范是用各类材料的标准值计算出的“名义强度”（nominal strength）乘以一个各类构件取值不同的强度降低系数来获得设计强度的，其中的所起的作用类似于我国通过材料分项系数将各类材料的标准值降低为材料的设计值。
但应注意，美国规范的各类材料的标准强度取值原则也与中国规范不同。
当需要具体对比美国规范和中国规范相应材料的设计可靠度水准时，应注意查清中、美两国在“作用”和“抗力”各方所涉及的各项因素的取值原则和取值依据上的一系列重要区别。
4．美国ACI 318规范采用英制单位。
为了读者使用方便，在译文中已将所有的带英制单位的量换算成对应的公制单位的量，并写在相应的方括号内。
还需提请关注的是，美国规范在构件的抗剪和抗扭设计公式中常使用的表达方式。
根据美国规范规定，当出现时，只取其数值而其单位仍按取用。
5．这本规范的另一个特点是，对规范使用了重要术语均集中在第2.2节中给出其较严格的定义，同时在第2.1节中还给出了各主要专用符号的含义。
凡是
在第2.2节和第2.1节已经给出了专门定义的术语和符号，在其它各章用到时将不再另行给出定义。
美国建筑规范只能给出为了公众的健康和安全而必需提供的最低要求。
规范是基于这一原则制定的。
对于任何结构，业主和结构设计人都可以从保护公众的角度要求所需要的比规范提出的最低要求更高的材料和施工质量。
但不允许更低的标准。
条文说明把注意力引向能为实施规范的要求和意图提供建议的其它文件。
但是，这些文件以及条文说明都不是规范条文的组成部分。
而我国规范则是强制性的法律文本，条文说明则是对这些规范文本的解释说明。
《美国房屋建筑混凝土结构规范（ACI 318-05）及条文说明（ACI 318R-05）》（Building Code Requirements for Structural Concrete(ACI 318-05) and Commentary(ACI 318R-05) )
重庆大学出版社出版
译：张川白绍良钱觉时著：[美]美国混凝土学会（ACI）318委员会
ISBN:978-7-5624-4069-7 定价68.00。
