TR.31.2.14 IBC 2000/2003 荷载定义

本节描述了 IBC 2000 和 2003 规范中用于建筑抗震分析的静力等效方法的规格。根据此定义，将在水平方向生成等效侧向荷载。

一般格式

生成侧向荷载的命令规范有两个阶段。这是第一阶段，通过 DEFINE IBC 2000 或 2003 LOAD 命令激活。

DEFINE IBC ( { 2000 | 2003 } ) (ACCIDENTAL) LOAD
 ibc-spec
weight-data

有关如何为地震荷载指定结构重量的信息，请参阅 通用重量数据。

其中:

ibc-spec = { SDS f1 SD1 f2 S1 f3 I  f4 RX f5 RZ f6 SCLASS f7 (CT f8) (PX f9) (PZ f10) }
ParameterDefinition
SDS f1 短周期设计谱响应加速度。参见 IBC 2000 第 1615.1.3 节方程 16-18 和 ASCE7-02 方程 9.4.1.2.5-1
SD1 f2 1 秒周期设计谱响应加速度。参见 IBC 2000 第 1615.1.3 节方程 16-19 和 ASCE7-02 方程 9.4.1.2.5-2
S1 f3 1 秒周期映射谱加速度。参见 IBC 2000 方程 16-17 和 ASCE 7-02 方程 9.4.1.2.4-2
I f4 根据 IBC 2000 和 2003 第 1616.2 节以及 ASCE 7-02 第 9.1.4 节（第 96 页）确定的占用重要性系数
RX f5 沿 X 方向侧向荷载的响应修正系数。参见 IBC 2000 表 1617.6（第 365-368 页）和 IBC 2003 表 1617.6.2（第 334-337 页）。用于 IBC 2000 方程 16-35、16-36 & 16-38
RZ f6 沿 Z 方向侧向荷载的响应修正系数。参见 IBC 2000 表 1617.6（第 365-368 页）和 IBC 2003 表 1617.6.2（第 334-337 页）。用于 IBC 2000 方程 16-35、16-36 & 16-38
SCLASS f7 场地类别，定义见 IBC 2000（第 350 页）和 2003（第 322 页）第 1615.1.1 节
Table 1. STAAD 中使用的 IBC 土类值 (SCLASS)
STAAD 值 IBC 值
1 A
2 B
3 C
4 D
5 E
6 F
CT f8 可选的 Ct 值，用于计算时间周期 Ta 。参见 IBC 2000 第 1617.4.2.1 节方程 16-39 和 ASCE 7-02 第 9.5.5.3.2 节方程 9.5.5.3.2-1。 如果指定，您需要以正确的单位系统提供该值。有关值，请参考 AISC 7-02 表 9.5.5.3.2。
如果未提供 Ct 的值，则程序计算模型弹性模量的平均值 （其中 M 是构件数量），并使用此值确定结构类型：
  1. Eavg < 4,000 ksi，程序使用抗弯混凝土框架的 Ct 值。
  2. Eavg > 10,000 ksi，程序使用抗弯钢框架的 Ct 值
  3. 4,000 ksi ≤ Eavg ≤ 10,000 ksi，程序使用“所有其他结构系统”的 Ct 值

ASCE 7-02 表 9.5.5.3.2 还包括“偏心支撑钢框架”。STAAD.Pro 不会自动选择此值。对于此结构类型，您必须指定 Ct 。
PX f9 可选的 X 方向结构周期（以秒为单位），用作结构的基本周期，而不是从 IBC 2000 第 1617.4.2 节和 ASCE 7-02 第 9.5.5.3 节推导的值
PZ f10 可选的 Z 或 Y 方向结构周期（以秒为单位），用作结构的基本周期，而不是从 IBC 2000 第 1617.4.2 节和 ASCE 7-02 第 9.5.5.3 节推导的值

地震荷载生成器可用于在 X 和 Z 方向（Y 向上）或 X 和 Y 方向（Z 向上）生成侧向荷载。Y 向上或 Z 向上是垂直轴和重力荷载方向 （参见 SET Z UP 命令在 TR.5 Set [设置] 命令）。所有基础以上楼层的垂直坐标必须为正，且垂直轴必须垂直于楼层。

各规范的实现细节如下：

IBC 2000

总体上，已实现 IBC 2000 规范文件第 1617.4 节中描述的规则。这些规则在该文件第 359 至 362 页中描述。具体章节编号、已实现和未实现的章节如下：

Table 2. 程序中实现和省略的 IBC 2000 章节
已实现的 IBC 2000 章节 省略的 IBC 2000 章节

1617.4.1

1617.4.1.1

1617.4.2

1617.4.2.1

1617.4.3

1617.4.4

1617.4.4.4

1617.4.4.1

1617.4.4.2

1617.4.4.3

1617.4.4.5

1617.4.5

1617.4.6

IBC 2003

总体上，已实现 IBC 2003 规范文件第 1617.4 节中描述的规则。本节指导工程师参考 ASCE 7 规范第 9.5.5 节。ASCE 7-2002 的具体章节编号、已实现和未实现的章节如下表所示。ASCE 7-2002 规范的相关页面为第 146 至 149 页。

Table 3. 程序中实现和省略的 IBC 2003 (ASCE 7-02) 章节
已实现的 IBC 2003 (ASCE 7-02) 章节 省略的 IBC 2003 (ASCE 7-02) 章节

9.5.5.2

9.5.5.2.1

9.5.5.3

9.5.5.3.1

9.5.5.3.2

9.5.5.4

9.5.5.5

9.5.5.5.2 的部分内容

9.5.5.5.1

9.5.5.5.2

9.5.5.6

9.5.5.7

方法

设计基底剪力根据 IBC 2000 方程 16-34 和 ASCE 7-02 方程 9.5.5.2-1 计算：

V = CsW

地震响应系数 Cs 根据 IBC 2000 方程 16-35 / ASCE 7-02 方程 9.5.5.2.1-1 确定：

Cs 无需超过 IBC 2000 方程 16-36 / ASCE 7-02 方程 9.5.5.2.1-2 给出的限制：

Cs 不应小于 IBC 2000 方程 16-37 / ASCE 7-0 方程 9.5.5.2.1-3 给出的下限：

Cs = 0.044 SDSIE

此外，对于 1 秒谱响应 S1 等于或大于 0.6g 的结构，地震响应系数 Cs 的值不应小于 IBC 2000 方程 16-38 / ASCE 7-02 方程 9.5.5.2.1-4 给出的限制：

有关上述方程中使用的术语解释，请参考相关的 IBC 和 ASCE 7-02 规范。

程序使用的步骤

用于计算和分布基底剪力的步骤如下：

  1. 结构的时间周期根据 IBC 2000 第 1617.4.2 节和 ASCE 7-02（IBC 2003）第 9.5.5.3 节计算。这在输出中报告为 Ta。
  2. 周期也根据瑞利法计算。这在输出中报告为 T。
  3. 您可以通过指定 PX 或 PZ 的值来覆盖基于瑞利法的周期，具体取决于 IBC 荷载的方向
  4. 然后从上述两个周期中选择结构的控制时间周期，并参考 IBC 2000 第 1617.4.2 节、ASCE 7-02（IBC 2003）第 9.5.5.3 节或 ASCE 7-05（IBC 2006）第 12.8.2.1 节提供的附加指导。结果值报告为“使用的时间周期”。
  5. 设计基底剪力根据 IBC 2000 方程 16-34、ASCE 7-02（IBC 2003）方程 9.5.5.2-1 或 ASCE 7-05（IBC 2006）方程 12.8-1 计算。然后使用 IBC 2000 第 1617.4.3 节规则、方程 16-41 和 16-42 将其分布到每个楼层。对于 IBC 2003，使用 ASCE 7-02 第 9.5.5.4 节、方程 9.5.5.4-1 & 9.5.5.4-2
  6. 如果指定了 ACCIDENTAL 选项，程序将计算额外的扭矩。计算扭矩的力臂取为每个楼层垂直于 IBC 荷载方向的建筑尺寸的 5%（IBC 2000 第 1617.4.4.4 节，以及 IBC 2003 的 ASCE 7-02 第 9.5.5.5.2 节）。在每个有重量的节点处，作用在该节点的侧向地震力乘以该力臂以获得该节点的扭矩。

示例1

DEFINE IBC 2003 LOAD
SDS 0.6 SD1 0.36 S1 0.31 I 1.0 RX 3 RZ 4 SCL 4 CT 0.032
SELFWEIGHT
JOINT WEIGHT
51 56 93 100 WEIGHT 1440
101 106 143 150 WEIGHT 1000
151 156 193 200 WEIGHT 720

示例2

以下示例显示了启用程序生成侧向荷载所需的命令。有关详细信息，请参考 TR.32.12 自动导荷载定义。

LOAD 1 ( Seismic Load in X Direction )
IBC LOAD X 0.75
LOAD 2 ( Seismic Load in Z Direction )
IBC LOAD Z 0.75

示例手册包含说明涉及 IBC 和 UBC 荷载类型的荷载生成的示例。