第3章美国钢结构抗震设计建筑规范

3.1哪些规范和标准规定了抗震设计？

在美国，对建筑施工的监管一般是地方政府的责任，包括个别市县。在加州以及其他一些州和地区，如建筑规范，要求所有的州和地区采用该规范。不管怎样几乎所有正式实施建筑规范的市、县、州和地区都是通过采用修改其中一种建筑规范范本的方式来实施的，这些修改通常是为了根据当地的条件和实践来定制使用规范。现在美国大多数社区的建筑规范都是以国际规范委员会发布的IBC为基础的。

尽管IBC包含了有关消防/生命安全、健康和建筑设计和施工的其他方面的详细规定和要求，但在最近的版本中，本规范引用了经批准的ANSI共识标准，采用了与结构设计相关的技术规定。因此，根据该规范，钢结构的强制性抗震设计要求包含在一系列标准中，包括：

•SEI/ASCE7，建筑物和其他结构的最小设计荷载；

•AISC360，钢结构建筑规范；

•AISC341，钢结构建筑抗震规定；

•AWSD1.1，钢结构焊接规范；

•AWSD1.8，钢结构焊接规范抗震规定。

此外，非强制性标准AISC358《抗震用特殊和中等钢框架的预验连接》的规定可用于满足AISC 341中所含SMF和IMF的一些设计要求。虽然本规范和标准概要似乎相当复杂，但总体而言，这些文件之间协调得很好，因此几乎没有重叠或矛盾之处。

SEI/ASCE 7是一个荷载标准，规定了结构设计中必须使用的所有荷载（包括静荷载、活荷载、风荷载、雪荷载和地震荷载）的大小，以及为设计目的必须组合这些荷载的方式。对于抗震设计而言，SEI/ASCE 7还可用于确定每个结构的抗震设计等级，从而确定可用于抗震的结构体系类型。

SEI/ASCE 7确定了六种不同的抗震设计等级，分别为A、B、C、D、E和F。

抗震设计A类为根据场地类别和重要性等级，无论其设计和施工如何，其地震风险可忽略不计的结构。抗震设计等级F为存在最重大地震风险的结构，因为它们的位置在已知活动断层的几公里范围内，或其被认为震后环境对公众健康和安全至关重要。其他设计类别为从B到E地震风险增加的结构。

抗震设计等级为A的钢结构无需进行抗震设计。仅要求一个完整的横向荷载抵抗体系，能够抵抗1%的结构自重，作为横向荷载施加在每个楼层。但钢结构的设计很少受此要求的控制，因为AISC 360对结构稳定性的基本要求通常比该条件更为严格。

抗震设计等级为B和C的钢结构必须设计有一个完整的抗震体系，但如果结构的设计使用地震响应修正系数R确定的荷载（值为3），则该系统不必包含任何特殊的抗震构造要求。当不使用R=3系统时，抗震体系的设计必须符合特定的抗震构造要求。构造标准按结构体系进行。对于钢结构和钢与混凝土组合结构，可用的体系有：

•中心支撑框架；

•偏心支撑框架；

•防屈曲支撑框架；

•抗弯框架；

•剪力墙结构；

•包含抗弯框架和剪力墙或支撑框架的双重体系。

在这些大的类别中，还有一系列的小类别，称为普通、中等和特殊，它们与设计时提供的延性有关。AISC 341中包含了这些不同抗震体系的详细设计和其他特殊设计要求。在抗震设计等级A中设计钢结构，或在抗震设计等级B和C中使用R=3体系时，无需参考AISC341。

无论指定给结构的抗震设计类别是什么，设计强度，无论是在容许应力设计（ASD）或分项系数设计（LRFD）方法中，都应满足AISC360的规定，这也是基本建设要求。AWSD1.1为钢结构中结构焊接的设计、施工和质量保证要求，以及结构钢热切割的某些方面。AWS D1.8提供了补充焊接标准，仅适用于根据AISC 341设计的结构的抗震体系。结构连接研究委员会（RCSC）使用ASTMA325或A490螺栓的结构连接规范提供了与高强度螺栓连接相关的设计和工艺标准。

AISC 358用于特殊和中等抗弯框架的设计、详细设计和制造要求，其使用不是强制性的。

美国国家标准协会（ANSI）是一个监督机构，负责制定ANSI共识标准的开发和维护要求。除其他要求外，ANSI标准的制定者，如SEI/ASCE和AISC，必须至少每五年审查一次标准，并采用标准的更新版本或重申先前标准的有效性。在过去，这些组织通常会比现在更频繁地修改他们的标准，但是现在有一种趋势，即遵守五年的开发计划。

国际法典委员会（ICC）每三年更新并重新发布国际标准。此外，它每18个月出版一次补充条文。从结构要求的角度来看，ANSI最新版本的补充和采用通常是有限的IBC标准。有时规范将采用标准中包含的补充条款。当一个或多个结构故障或其他事件指出标准中存在重大缺陷时，通常会发生这种情况，而标准开发组织没有时间在下一个建筑规范版本中及时解决这些缺陷。

由于地区并不总是采用最新版本的建筑规范，并且由于有多个建筑规范正在使用，工程师应在进行设计和使用该规范之前，确定哪个规范在地区中实际有效，以及该规范具体引用的标准版本。虽然大多数建筑官员对按照最新规范和标准进行的设计持开放态度，但情况并非总是如此。同样重要的是，行业标准的更新版本可能会与旧规范的要求相冲突，因此，当规范引用标准的较新版本与过时的规范一起使用时，务必谨慎行事。