前言：

近年来随着我国与世界各国商业交往的日益增强，特别是提出“一带一路”国家战略之后，国家对开在工程建设项目领域不断加强合作，但是工程合同中所执行的工程建设技术标准，逐渐成为合作与发展的桎梏与矛盾的焦点。因此，遵循某些共同的规则，是国际工程成功合作的基础。国际上，欧美等国一贯致力于区域性国际合作，不断形成区域性国际标准，并与ISO联系紧密。而我国则完全采用国标（GB）体系，国际交往相对较少。此外，长期以来由于部分发展中国家经济水平及人力资源的限制，参与本国及国际标准的制定和修编极其有限，这些国家直接采用发达国家编制的设计标准，比如从我个人设计实际接触的大多数东南亚国家，它们多采用美标或欧标（临近中国的国家却没有被国标辐射到）。由此可见，美标、欧标在工程设计行业占有绝对的优势，发达国家基本控制了国际标准的制定和修编。

应当承认，欧美标准以其先进的科学水平、完善的理论体系及缜密的逻辑关联，在国际上享有较高的地位，其影响力甚至高于“国际标准”，常被称为国际通用标准。而我国的工程师由于不了解“国际通用标准”或者“国际标准”，使我们在国际市场的地位处于劣势。事实证明，要提高我国标准的国际地位，要让我国的标准也同样得到世界的认可，以便我国更加积极地融入到WTO的国际环境中，必须学习和接受国际标准中先进的东西。为了借鉴国外工程结构设计标准的先进经验，本人在进行国标和美标对比过程中，选择了中国GB50011-2010《建筑抗震设计规范》、GB50017-2003《转自：规范》、GB50009-2012《建筑结构荷载规范》和美国ASCE7-10《建筑与其它结构最小设计荷载标准》、美国UBC 97《统一建筑规范》、美国ANSI/AISC360-10《转自：规范》等结构设计规范，就中美两国规范关于设计的有关规定及其安全度设置水平进行了深入的计算分析和比较。

鉴于规范对比过程较为漫长，故分为多篇章连载，每篇章节内容保持连续。对比过程中，业界同行无论是做国标、还是美标，鄙人总结的内容均是具备一定的参考性的；当然日后会不断穿插一些结构布置和节点设计的实例分析。总体还是以钢结构为主，看情况增加混凝土结构、建筑地基基础部分。

1.1   工作开展的指导原则

规范对比工作的目的是让个人对国标和美标的认识得到增强，提高个人和企业对国标的认知以及增强设计海外项目的竞争力。

该对标成果的编制原则为：

（1）以中国现行的标准为基础，与美国标准（局部采用欧洲、国际协会）进行比对。

（2）主体上只针对鄙人常做工程结构专业涉及到的主要设计条款。并不逐条展开规范比对。

（3）从中国标准中抽出具体的对标点（即对标内容的分解），“对标点”原则上按照中国现行的标准的章节顺序提炼，一次分解到位，一个“对标点”应小于标准章节的二级目录，适用条文汇集到该对标点中。

1.2   选择对标的中美标准

关于各个版块用于对标的美国标准的选择，一是基于在海外项目工作中的规范应用经验，二是根据美国“国家工程与勘察考试协会（NCEES）”划定的土木专业工程师（PE）考试的规范名列，三是通过对美国混凝土协会ACI、美国钢结构协会AISC、美国土木工程师协会ASCE、国际规范协会ICC等出版物的调查研究。

各个版块用于对标的美国标准，具体可参考此后各章引用的参考文献。主要比对研究对象如下：

2.1   参与比对的中美标准

国内标准名称：

1.  GB 50009-2012：建筑结构荷载规范（仅温度、爆炸和电梯撞击部分）

2.  GB 50051-2002：烟囱设计规范

3.  GB50011-2010：建筑抗震设计规范

国外标准名称：

ASCE/SEI7-10：Minimum Design Loadsfor Buildings and Other Structures (建筑结构最小荷载规范)

2.2   中美规范对比说明

2.2.1 前言

美国的最小设计荷载规范（ASCE/SEI 7-10）前身是1980年版的美国国家标准A58（ANSIA58.1-1980 D）。其所规定的最小荷载取值、组合系数和荷载组合均采用了以概率理论为基础的结构极限状态设计方法，综合材料、极限状态、荷载、结构类型等因素，并在统计数据分析的基础上，考虑一定的目标可靠度指标而得出。中国的建筑结构最小荷载以及组合等是借鉴了国际标准ISO 2394:1998《结构可靠度总原则》，在统计的基础上给出。采用了与美国标准不完全一样的极限状态设计模式和目标可靠度值。本说明将结合中国的国家标准GB 50009-2012，对中美建筑结构的最小荷载进行对比研究。讨论的范围限于对房屋建筑和类似结构。

2.2.2 设计基准期

所谓设计基准期（Design reference period），是为确定可变作用及与时间有关的材料性能等取值而选用的时间参数，是时域问题，它不等同于设计使用年限。如设计时采用其他设计基准期，则必须另行确定在该基准期内最大荷载的概率分布及相应的统计参数。设计基准期是一个基准参数，它的确定不仅涉及可变作用（荷载），还涉及材料性能，是在对大量实测数据进行统计的基础上提出来的，一般情况下不能随意更改。按我们国标《建筑结构可靠度设计统一标准》GB50068-2001总则、《建筑结构荷载规范》GB 50009-2012条文说明3.1.3的有关规定，我国一般结构所采用的设计基准期为50年。

美国规范ASCE/SEI 7-10中各章节规定了对于一般结构其活荷载、风荷载、基本雪压、覆冰荷载设计基准期是50年。

由上可得：中美规范在设计基准期这点上来说，是一致的，吻合的。 

2.2.3荷载分类

《荷规》GB50009-2012将结构上的荷载分为永久荷载（恒荷载）、可变荷载和偶然荷载三类。这和印度IS 875（Part1~Part5）系列在表述上不同，美国规范ASCE/SEI 7-10条文1.2明确指出荷载分为恒荷载和可变（活）荷载两大类。

美国规范ASCE/SEI 7-10将恒荷载、土压力和静水压力一同在第三章中进行定义和描述，但从荷载组合中我们可以看出ASCE/SEI 7-10将土压力和静水压力仍做为了可变荷载处理，其组合系数（如1.6）大于恒荷载的系数（如1.2和1.4）。

活荷载在ASCE/SEI 7-10中被指出是由建筑结构使用功能产生的荷载，不包括建设荷载与环境荷载，如风荷载，雪荷载，雨荷载，地震荷载，洪水荷载。当与其它可变荷载组合时，其组合的基本原理同中国规范是一致的。对于基本风速，ASCE/SEI 7-10采用的是3秒瞬时风速，而GB50009-2012采用的是10分钟平均风速。其余如离地高度（10m）、地貌类型等是一致的。

偶然荷载，中国规范是作为独立项提出，指的是在结构的设计使用期内偶然出现(或不出现)，其数值很大、持续时间很短的荷载。美国ASCE/SEI 7-10规范则在2.5条中指出“按相应规范、标准及权威机构标准的要求，要验算结构的强度与稳定性，以保证结构能够承受偶然事件（如小概率事件），如火灾、爆炸、车辆撞击等。基本在要求上是一致的。

2.2.4 荷载系数

2.2.4.1组合值、频遇值和准永久值系数

GB50009：3.1.2条款的条文说明指出可变荷载可根据不同的设计要求，规定不同的代表值，以使之能更确切地反映其在设计中的特点。规范给出荷载的四种代表值：标准值、组合值、频遇值和准永久值，其中荷载标准值是荷载的基本代表值，而其他代表值都可在标准值的基础上乘以相应的系数后得出。荷载标准值是指其在结构的使用期间可能出现的最大荷载值。当有两种或两种以上的可变荷载在结构上要求同时考虑时，由于所有可变荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此，除主导荷载(产生最大效应的荷载)仍可以其标准值为代表值外，其他伴随荷载均应采用相应时段内的最大荷载，也即以小于其标准值的组合值为荷载代表值。GB50009：3.1.6条款的条文说明指出荷载的标准值没有反映荷载作为随机过程而具有随时间变异的特性，可变荷载频遇值及准永久值是考虑了荷载随时间变异的特性。可变荷载频遇值应取可变荷载标准值乘以荷载频遇值系数，可变荷载准永久值应取可变荷载标准值乘以荷载准永久值系数。

GB50009：3.1.5、3.1.6条款指明承载力极限状态设计组合中采用可变荷载的标准值、组合值作为荷载代表值；正常使用极限状态设计组合中采用可变荷载的标准值、组合值、频遇值或准永久值作为荷载代表值。

ASCE7-05规范中未提出“组合值、频遇值和准永久值系数”的概念，但在荷载组合中(ASCE7-10：2.3和2.4条款)的荷载系数考虑了相关的因素。ASCE7-10：2.4.1条款的条文说明指出即当有两种或两种以上的可变荷载在结构上要求同时考虑时，由于所有可变荷载同时达到其单独出现时可能达到的最大值的概率极小，因此组合中相应的荷载系数考虑了荷载的折减。而ASCE7-10：附录C条款的条文说明中提出了考虑长期荷载效应的荷载组合，其荷载系数考虑了长期荷载效应的影响。

GB50011，5.4条款提出当考虑地震荷载的组合时，风荷载的组合值系数，一般结构取0.0，风荷载起控制作用的建筑应采用0.2（所谓风荷载起控制作用，指风荷载和地震作用产生的总剪力和倾覆力矩相当的情况）。ASCE7-05：2.3和2.4条款提出地震作用和风荷载不同时组合。 

2.2.4.2 荷载分项系数 

《荷规》GB50009：3.2.4条款的条文说明指出荷载效应组合的设计值中，荷载分项系数应根据荷载不同的变异系数和荷载的具体组合情况(包括不同荷载的效应比)，以及与抗力有关的分项系数的取值水平等因素确定，以使在不同设计情况下的结构可靠度趋于一致。为了设计上的方便，GB 50068将荷载分成永久荷载和可变荷载两类，相应给出两个规定的荷载分项系数γG和γQ。

《荷规》GB50009：3.2.4和3.2.5条款提出永久荷载的分项系数在永久荷载效应对结构不利时对应可变荷载效应起控制的组合和永久荷载效应起控制的组合分别取1.2和1.35。永久荷载分项系数在永久荷载的效应对结构有利时取1.0。可变荷载（包括风荷载）的分项系数取1.4，对于标准值大于4kN/m2的工业房屋楼面结构的活荷载的分项系数应取1.3。

ASCE7-10规范中未提出“荷载分项系数”的概念，但根据ASCE7-10：2.3和2.4条款进行类比分析可以得到类似荷载分项系数的荷载系数：恒荷载（D）的“分项系数”在恒荷载效应对结构不利时，除单独组合或与流体荷载（F）组合时取1.4，其余均取1.2。恒荷载（D）的“分项系数”在恒荷载效应对结构有利时取0.9。而对应于中国规范永久荷载中长期土压力和水压力荷载（H）的“分项系数”取1.6。可变荷载（包括风荷载）的“分项系数”取1.6。

《抗规》GB50011第5.4节中给出了地震作用参与荷载组合时，当仅考虑水平向或竖向地震时其分项系数取为1.3，当同时考虑水平向和竖向地震时其分项系数分别取为1.3和0.5。ASCE7-10第2.3节中给出的地震荷载的“分项系数”为1.0，但在第12.4节计算地震作用时已对水平地震作用计算值乘以了一个1.0或1.3的系数（根据结构的安全等级不同取1.0或1.3，具体参12.3节），对竖向地震作用乘以了一个0.2的系数，因此地震作用的综合系数与中国规范实际上是相似的。 

2.2.5荷载组合（试发的第一篇虽讲过，但这里为了之后关注的朋友以及内容的连续性故在此不做省略）

2.2.5.1承载力极限状态

《荷规》GB50009：3.2.2条款指明对于承载能力极限状态，应按荷载效应的基本组合或偶然组合进行荷载效应组合，并应采用下列设计表达式进行设计：

γ0S≤R

式中：

γ0  ——结构重要性系数，应按各有关建筑结构设计规范的规定采用；

S ——荷载效应组合的设计值；

R  ——结构构件抗力的设计值。

根据《荷规》GB50009：3.2.3、3.2.5条款以及GB50011：5.4.1条款的要求，并参考ASCE7-10规范中的组合表达式形式，给出中国的基本荷载组合的表达式如下：

1）可变荷载效应起控制的组合：

1.2D+1.4(1.3)L 

1.0 D+1.4(1.3)L

1.2D+1.4(1.3)L +0.7*1.4 (Lr或S)+ 0.6X1.4W

1.0D+1.4(1.3)L +0.7*1.4 (Lr或S)+ 0.6X1.4W

1.2D+0.7*1.4(1.3)L +1.4W

1.0D+0.7*1.4(1.3)L +1.4W

1.2D+ 1.4W

1.0D+ 1.4W

1.2（D+0.7* L+L（设备及管道等工艺荷载）+1.3E+1.4*0.2 W

1.0（D+0.7* L+L（设备及管道等工艺荷载）+1.3E+1.4*0.2 W

2）永久荷载效应起控制的组合：

1.35D+1.4(1.3)L

1.0 D+ 1.4(1.3)L

1.35D+0.7* 1.4(1.3)L +0.7*1.4 (Lr或S)+ 0.6*1.4W

1.0D+0.7* 1.4(1.3)L +0.7*1.4 (Lr或S)+ 0.6*1.4W

1.35D+ 1.4W

1.0D+ 1.4W

1.2（D+0.7* L+L（设备及管道等工艺荷载）+1.3E+1.4*0.2 W

1.0（D+0.7* L+L（设备及管道等工艺荷载）+1.3E+1.4*0.2 W

注：

1）对于标准值大于4KN/M2的工业房屋楼面结构的活荷载的分项系数应去1.3；

2）计算挡土墙土压力、地基或斜坡稳定及滑坡推力时，荷载效应应按承载能力极限状态下荷载效应的基本组合，但其分项系数均为1.0；

3）对永久荷载的效应对结构有利时的组合，其永久荷载分项系数为1.0。

4）荷载的定义和表示符号规定如下：D=永久荷载标准值（指在结构使用期间，其值不随时间变化，或其变化与平均值相比可以忽略不计，或其变化是单调的并能趋于限值的荷载。例如结构自重、土压力、预应力等。）；L=楼面活荷载标准值，包括设备及管道等工艺活荷载；Lr=屋面活荷载标准值；S=雪荷载标准值；R=雨水荷载；W=风荷载标准值；E=地震荷载标准值。

ASCE7-10：2.3条款提到的极限强度设计的荷载组合以及ASCE7-10：2.4条款提到的容许强度设计的荷载组合都可以用于结构强度验算，但需要应用于不同的设计方法（LRFD或ASD）。

ASCE7-10：2.3.2条款中列出了用于极限强度设计的荷载基本组合如下：

1.  1.4（D+F）

2.  1.2（D+F+T）+1.6（L+H）+0.5(Lr or S or R)

3.  1.2D+1.6(Lr or S or R)+（L or 0.8W）

4.  1.2D+1.6W+L +0.5(Lr or S or R)

5.  1.2D+1.0E+L +0.2S

6.  0.9D+1.6W+1.6H

7.  0.9D+1.0E+1.6H

注：

1）．对于在表4.1中的活荷载小于100psf的地方，组合式（3）、（4）、（5）中L的系数为0.5，对于车库、人群聚集的公共场所例外。

2）．如果由于水平力H的作用抵消风荷载或地震荷载作用时，组合式（6）和（7）中的H的荷载系数为0，这时的侧向土压力提供的结构的抵抗力，不能包括在外部作用力H内，而应包括在设计的抵抗力内。

3）荷载的定义和表示符号规定如下：D=恒荷载标准值；L=活荷载；Lr=屋顶活荷载；S=雪荷载标准值；R=雨水荷载；W=风荷载标准值；E=地震荷载设计值；F=有明确压力及高度峰值的流体荷载；H=由土、地下水或大量材料产生的压力；T=自应变荷载。

ASCE7-10：2.4.1条款中列出了用于容许强度设计的荷载基本组合如下：

1.  D+F

2.  D+ H +F+ L+ T

3.  D+ H +F +(Lr or S or R)

4.  D+ H +F + 0.75(L+T)+0.75(Lr or S or R)

5.  D+ H +F + (W or 0.7E)

6.  D+ H +F + 0.75(W or 0.7E) +0.75L+0.75(Lr or S or R)

7.  0.6D+W+H

8.  0.6D+0.7E+H

总体来说，中国规范验算承载力极限状态的组合（包括基本组合及偶然组合）与美国荷载规范的组合（用于极限强度设计的基本荷载组合及特殊情况的荷载组合）在组合概念上是相似的，只是组合中具体的荷载系数有差别。

2.2.5.2正常使用极限状态

对于正常使用极限状态的结构设计，主要是验算结构在正常使用条件下的变形、裂缝、沉降、振幅、加速度或应力等，并控制它们不超过限值。GB_50009，3.2.8、3.2.9、3.2.10条款给出短期和长期两种效应的组合：当考虑短期荷载效应时，可根据不同的设计要求，分别采用荷载的标准组合或频遇组合；当考虑长期荷载效应时，采用准永久组合。

根据GB50009：3.2.8~3.2.10条款以及GB50011：5.4.1条款的要求，并参考ASCE7-10规范中的组合表达式形式，给出中国的标准荷载组合的表达式如下： 

1）标准组合

D+L

D+L +0.7 (Lr或S)+ 0.6W

D+ W

D+0.7* L+L（设备及管道等工艺荷载）+E+0.2 W

2）准永久组合

D+（0.5~0.8）L

D+（0.5~0.8）L +0.2 Lr（或0~0.5S)

注：

1）对于活荷载的准永久值系数应按《建筑结构荷载规范》中的规定采用。

ASCE7-10：附录C条款提及关于正常使用极限状态结构设计的一些要求。在附录C条文说明中也给出了相应的组合组合形式如下：

对于检验静变位的荷载组合被确定为正常使用极限状态的合理分析，当前对于楼板和屋面系统静变位的方针在大多数建筑都是满足不影响外观的极限要求，对于大多数情况采用年超越概率0.05的组合荷载是合适的。对于正常使用状态所渉及不影响外观的变形（CC.1.1对于楼板在全部正常活荷载作用时通常水平杆件的变形限制是为跨度的1/360、对于屋面为跨度的1/240）、裂缝或对于内部装修其它损害情况，短期效应建议荷载组合采用：

D+ L

D+ 0.5S

2）对于正常使用状态所渉及徐变、沉降，或与长期和永久效应相近的荷载组合采用：

D+ 0.5L

3）对于正常使用状态水平位移的考虑主要起因于风荷载的作用，建筑设计水平位移的限制总位移为总高度的1/600、层间位移为层高的1/400（ASCE Task Committee on DriftControl 1988）,一般情况这个限值对于维护结构和非承重墙及隔墙最小损害是足够的，对于维护结构是易碎物这个限值应更小。检验正常使用状态使用带系数的风荷载是额外的储备，采用年超越概率0.05的荷载组合，使用短期效应的检验，荷载组合为：

D+ 0.5L+0.7W

综上所述，中国规范验算正常使用极限状态的组合（包括短期荷载效应的组合及长期荷载效应的组合）与美国荷载规范的相应组合在组合概念上是相似的，只是组合中具体的荷载系数有差别。

2.2.6吊车荷载

2.2.6.1 《建筑结构荷载规范》GB50009-2012第6章关于吊车的规定

2.2.6.2 DL5022-2012《火力发电厂土建结构设计技术规程》3.3关于吊车的规定

 I.汽机房、灰浆泵房、修配厂、检修间及引风机室等的吊车应按轻级工作制（A1~A3）；燃煤及除灰建筑的桥式抓斗吊车应按重级工作制设计（A6、A7）；

II.汽机房设一台吊车，吊车荷载按《建筑结构荷载规范》采用；

III.汽机房设两台吊车，吊车荷载按下列规定采用：

1.计算吊车梁及其支承牛腿时，竖向荷载及水平荷载均按两台吊车额定起重量考虑，不考虑吊车的荷载的折减。

2.计算主厂房框排架结构时，吊车竖向荷载按一台吊车的额定起重量考虑，另一台仅考虑自重作用。

3.计算主厂房框排架结构时，吊车横向水平荷载仅考虑一台额定起重机重量；吊车纵向水平荷载应按两台吊车同时同向刹车考虑。计算刹车轮的轮压时，相应的两台吊车的竖向荷载应按一台吊车的额定起重量考虑，另一台仅考虑自重作用。

2.2.6.3 《Minimum Design Loadsfor Buildings and Other Structures》ASCE/SEI7-10(建筑结构最小荷载规范)关于吊车的规定

I. General（总则）

The crane live load shall be the rated capacity of the crane. Design loads for the runway beams, including connections and support brackets, of moving bridge cranes and monorail cranes shall include the maximum wheel loads of the crane and the vertical impact, lateral, and longitudinal forces induced by the moving crane.

（吊车的活荷载应为起重机的额定起重量。 对于桥式吊车和单轨吊车的吊车梁（包括连接件和支承牛腿）的设计载荷应包括吊车的最大轮压和吊车移动引起的垂直冲击、横向和纵向力。）

II.Maximum Wheel Load（最大轮压）

The maximum wheel loads shall be the wheel loads produced by the weight of the bridge, as applicable, plus the sum of the rated capacity and the weight of the trolley with the trolley positioned on its runway at the location where the resulting load effect is maximum.（定义与中国规范是一致的，大车自重加上小车自重和额定起重，此时小车和吊钩在大车一侧的极限位置使一侧的轮压最大）

III.Vertical Impact Force（垂直冲击力）

The maximum wheel loads of the crane shall be increased by the percentages shown in the following text to determine the induced vertical impact or vibration force.（吊车的最大轮压应为以下所示的百分数确定的垂直冲击或振动力：）

Monorail cranes (powered)  25

（电动单轨吊  25%）

Cab-operated or remotely operated bridge cranes (powered)  25

（司机或遥控的电动桥式吊车  25%）

Pendant-operated bridge cranes (powered)  10

（悬挂的电动桥式吊车  10%）

Bridge cranes or monorail cranes with hand-geared bridge, trolley, and hoist  0

（手动桥式或单轨吊车  0%）

IV. Lateral Force（横向水平力）   

The lateral force on crane runway beams with electrically powered trolleys shall be calculated as 20 percent of the sum of the rated capacity of the crane and the weight of the hoist and trolley. The lateral force shall be assumed to act horizontally at the traction surface of a runway beam, in either direction perpendicular to the beam, and shall be distributed with due regard to the lateral stiffness of the runway beam and supporting structure.

（ 横向水平力是由电动横向运行小车引起的，按照吊车额定起重量与起重小车重量之和的20％计算。 侧向力被假定在水平方向作用在跑道横梁的牵引面上，并在垂直于横梁的任一方向上，应适当考虑跑道吊车梁和支撑结构的横向刚度进行分配。）

V. Longitudinal Force（纵向水平力）

The longitudinal force on crane runway beams, except for bridge cranes with hand-geared bridges, shall be calculated as 10 percent of the maximum wheel loads of the crane. The longitudinal force shall be assumed to act horizontally at the traction surface of a runway beam in either direction parallel to the beam.

（纵向水平力除了手动桥式吊车外，吊车梁的纵向水平力的大小应取吊车最大轮压的10%，力被假定水平作用在吊车梁的牵引表面，并平行于吊车梁的任意两个方向。）

2.2.6.4 中国和美国规范吊车荷载的对比

I.最大轮压的定义中美规范定义是一致的。

II.横向水平力

III.纵向水平力

纵向水平力两个规范是一致的，是吊车最大轮压的10%。

IV.动力系数