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地下结构抗震设计标准GB/T51336-2018

1总 则

1 总 则

1.0.1 为贯彻执行国家防震减灾的法律法规,实行以预防为主的方针,规范地下结构的抗震设计,使地下结构经抗震设防后,减轻地震破坏,避免人员伤亡,减少经济损失,制定本标准。
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1.0.2 本标准适用于抗震设防烈度为6、7、8和9度地区地下结构的抗震设计。
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1.0.3 地下结构所在地区的抗震设防烈度应采用根据现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306确定的地震基本烈度。已完成地震安全性评价的工程场地,可按审定的抗震设防烈度或设计地震动参数进行抗震设防,但不应低于现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306的要求。
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1.0.4 地下结构的抗震设计,除应符合本标准外,尚应符合国家现行有关标准的规定。

2术语和符号

2.1 术 语

2.1 术 语


2.1.1 地下结构 underground structure

    地表以下的结构,依据其结构特征与分布形式分为地下单体结构、地下多体结构、隧道结构、下沉式挡土结构和复建式地下结构,其中隧道结构按施工方法分为盾构隧道结构、矿山法隧道结构和明挖隧道结构。

2.1.2 自由场动力分析方法 free-field site response analysis method

    确定自由场土体受动荷作用时任意时刻反应值的方法。

2.1.3 剪切层法 shear layer method

    将土体简化为一系列由剪切弹簧和阻尼器相联的薄层体系,进行动力分析的方法。

2.1.4 动力时程分析法 dynamic time history analysis

    对运动微分方程进行逐步积分求解的动力分析方法。

2.1.5 等效线性化时程分析法 viscous-elastic time history analysis method

    考虑土体的模量和阻尼比与剪应变满足一定的函数关系,并且在每一时段内土体的模量和阻尼比为常数,通过迭代进行求解的动力时程分析方法。

2.1.6 弹塑性时程分析法 elasto-plastic time history analysis method

    考虑土体弹塑性的动力时程分析方法。

2.1.7 反应位移法 seismic displacement method

    以场地土层地震动相对位移为主要因素确定地震作用,对地下结构物进行抗震计算的拟静力方法。

2.1.8 反应位移法Ⅰ seismic displacement method Ⅰ

    适用于均质地层中地下结构的形状简单断面的反应位移法。

2.1.9 反应位移法Ⅱ seismic displacement method Ⅱ

    适用于成层地层中地下结构的形状简单断面的反应位移法。

2.1.10 反应位移法Ⅲ seismic displacement method Ⅲ

    适用于均质或较均质地层的线长形地下结构的纵向反应位移法。

2.1.11 反应位移法Ⅳ seismic displacement method Ⅳ

    适用于沿纵向地层变化明显的线长形地下结构的纵向反应位移法。

2.1.12 整体式反应位移法 integrated seismic displacement method

    适用于均质、水平成层或复杂成层中地下结构的形状复杂断面的反应位移法。

2.1.13 地下单体结构 singular underground structure

    独立的地下结构。

2.1.14 地下多体结构 complex underground structure

    由两个或以上体量相当的单体结构组成的地下结构。

2.1.15 下沉式挡土结构 sunken earth retaining structure

    由地表下切形成地槽两侧的挡土结构,包括下沉重力式挡土结构和下沉式U型挡土结构。

2.1.16 复建式地下结构 superstructure-integrated underground structure

    与地上建(构)筑物相连的地下结构,包括单体建筑地下结构和复合建筑地下结构,分别对应于地上建、构筑物为单体和复合体结构的情况。

2.1.17 地震液化的四步判别法 four step method for liquefactiontion assessment

    考虑地下结构存在对地震液化深度影响的液化判别方法,分为初判、复判、详判和动力时程分析四步。

2.2 符 号

2.2 符 号


2.2.1 作用和作用效应

    amaxⅡ——Ⅱ类场地地表水平向峰值加速度;

    E0——中性状态时的地震土压力合力;

    F一—地下结构所受上浮荷载设计值;

    FAX——作用于A点水平向的节点力;

    FAY——作用于A点竖直向的节点力;

    FEhk——水平地震作用标准值;

    FEvk——竖向地震作用标准值;

    FGE——重力荷载代表值;

    fi——结构i单元上作用的惯性力;

    Fp——超静孔压引起上浮力标准值的效应;

    Fs——静力条件下的浮力设计值;

    Gso——结构所在空间对应的自由场的土的重量;

    Gst——结构重量;

    Rsf——地下结构壁和桩侧摩阻力设计值;

    S( )——作用组合的效应函数;

    Sd——地下结构构件作用效应设计值;

    SEhk——水平地震作用标准值的效应;

    SEvk——竖向地震作用标准值的效应;

    SGE——重力荷载代表值的效应;

    τA——圆形结构上任意点A处的剪应力;

    τB——结构底板剪切力;

    τs——结构侧壁剪力;

    τU——结构顶板剪切力。

2.2.2 材料性能和抗力

    fa——深宽修正后的地基承载力特征值;

    faE——调整后的地基抗震承载力;

    fak——地基承载力特征值;

    IL一—液性指数;

    IIE——液化指数;

    IP——塑性指数;

    IW——结构底面所在土层震动弱化指数;

    R——地下结构构件承载力设计值;

    RF—— 地下结构抗浮力设计值;

    Rg一—地下结构自重设计值;

    Rsg——上覆地层有效自重设计值;

    △ue——基本地震作用标准值产生的地下结构层内最大的弹性层间位移;

    △up——弹塑性层间位移;

    △δf——震陷变形标准;

    [θe]一—弹性层间位移角限值;

    [θp]——弹塑性层间位移角限值。

2.2.3 几何参数

    Ahi一—结构表层单元i外表面面积;

    B——结构宽度;

    d——地层沿地下结构纵向的计算长度;

    D——结构上覆地层厚度;

    Df——自由场液化深度;

    ds——饱和土标准贯入点深度;

    Ds——存在地下结构时的液化深度;

    dW——地下水位深度;

    h——地下结构层高;计算点到自由水面的竖向距离;

    H——结构高度;地表至地震作用基准面的距离;

    L——地基的集中弹簧间距;

    lmax——网格单元竖向最大尺寸;

    u(z)——地震时深度z处地层相对设计基准面的水平位移;

    U'(z)一—深度z处相对于结构底部的自由地层相对位移;

    u(zB)一—结构底部深度zB处相对设计基准面的自由地层地震反应位移;

    uA(x,z)——坐标(x,z)处地震时的地层纵向位移;

    umax——场地地表最大位移;

    uT(x,z)——坐标(x,z)处地震时的地层横向位移;

    W——隧道横向平均宽度或直径;

    z—一深度;

    zB——结构底板埋深;

    zU——结构顶板埋深;

    λ——地层变形的波长;

    λ1——表面地层的剪切波波长;

    λ2—一计算基准面地层的剪切波波长。

2.2.4 计算系数

    KE——中性状态时的地震土压力系数;

    Wi—一i地层单位地层厚度的层位影响权函数值;

    γEh——水平地震作用分项系数;

    γEv——竖向地震作用分项系数;

    γG——重力荷载分项系数;

    γRE——承载力抗震调整系数;

    γRF——地震抗浮安全系数;

    ζa——地基抗震承载力调整系数;

    Ψa—一峰值加速度调整系数;

    ψe—一地震弱化修正系数;

    Ψu——峰值位移调整系数。

2.2.5 其他

    e一一自然对数底数;

    g——重力加速度;

    G——地层动剪切模量;

    k——压缩、剪切地基弹簧刚度;

    K——基床系数;

    mi—一结构i单元的质量;

    n一—判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数;横截面螺栓的个数;

    N0——液化判别标准贯入锤击数基准值;

    Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值;

    Ncri——i点标准贯入锤击数的临界值;

    N1——标准贯入锤击数的实测值;

    Ts——考虑地层应变水平的场地特征周期;

    üi——结构i单元的加速度;

    VSD一—表面地层的平均剪切波速;

    VSDB—一计算基准面地层的平均剪切波速;

    WL一液限含水率;

    WS一—天然含水率;

    α——墙后填土表面与水平面的夹角;

    β——调整系数;结构壁与竖直方向夹角;

    γ——墙后填土的重度;

    δ0——中性状态时的墙背摩擦角;

    ηgs一—结构等效比重;

    θ——挡土墙的地震角;土与结构的界面A点处的法向与水平向的夹角;

    θi——结构表层单元i外表面外法向与竖直向下方向的夹角;

    λmin——输入地震波在该地层中向上传播的最小波长;

    ξs一—结构影响因子;

    ρc——黏粒含量百分率;

    σz——采用弹塑性动力时程分析时相应深度处竖向有效应力为最小值σ'zmin时刻的竖向总应力值;

    σ'zmin——采用弹塑性动力时程分析时相应深度处竖向有效应力的最小值;

    φ——墙后填土的有效内摩擦角。

3基本规定

3.1 抗震设防分类和目标

3.1 抗震设防分类和目标

3.1.1 地下结构的抗震设防类别应按表3.1.1确定。

表3.1.1 抗震设防类别划分

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3.1.2 地下结构的抗震性能要求应按表3.1.2划分等级。

表3.1.2 地下结构的抗震性能要求等级划分

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3.1.3 地下结构的抗震设防应分为多遇地震动、基本地震动、罕遇地震动和极罕遇地震动4个设防水准。设计地震动参数的取值可按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306的规定执行。
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3.1.4 地下结构抗震设防目标应符合表3.1.4的规定。

表3.1.4 地下结构抗震设防目标

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3.2 地震作用

3.2 地震作用

3.2.1 地下结构的地震作用应符合下列规定:

    1 甲类地下结构,除有特殊规定外,应按高于本地区设防烈度的要求确定其地震作用:

    2 乙类和丙类地下结构,除有特殊规定外,应按本地区抗震设防烈度确定其地震作用。
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3.2.2 地下结构所在地区遭受的地震影响,应采用相应于抗震设防烈度的设计基本地震加速度表征。抗震设防烈度与设计基本地震加速度取值的对应关系应符合表3.2.2的规定。场地地表水平向设计地震动加速度反应谱可按现行国家标准《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB 50909的规定执行。

表3.2.2 抗震设防烈度与设计基本地震加速度取值的对应关系 

    注:g为重力加速厦。
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3.2.3 地下结构施工阶段可不计地震作用影响。
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3.3 结构体系

3.3 结构体系

3.3.1 地下结构可分为地下单体结构、地下多体结构、隧道结构、下沉式挡土结构、复建式地下结构5类,其中隧道结构可分为盾构隧道结构、矿山法隧道结构、明挖隧道结构。各类地下结构的结构体系应根据地下结构的抗震设防类别、抗震设防烈度、结构尺寸、场地条件、地基、结构材料和施工等因素,经技术、经济和使用条件综合比较确定。
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3.3.2 结构体系应符合下列规定:

    1 应具有明确的计算简图和合理的地震作用传递途径;

    2 不宜因部分结构或构件破坏而导致整个结构丧失抗震能力或承载能力;

    3 应具备必要的抗震承载能力、良好的变形能力和消耗地震能量的能力;

    4 对可能出现的薄弱部位,应采取措施提高其抗震能力;

    5 不应影响近旁既有建筑、构筑物或地下结构的抗震安全性。
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3.3.3 结构体系尚宜符合下列规定:

    1 宜具有多道抗震防线;

    2 宜具有合理的刚度和承载力分布。
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3.3.4 结构构件应符合下列规定:

    1 混凝土结构构件应控制截面尺寸和受力钢筋、箍筋的设置,剪切破坏不宜先于弯曲破坏、混凝土的压溃不宜先于钢筋的屈服、钢筋的锚固粘结破坏不宜先于钢筋破坏;

    2 钢结构构件的尺寸应合理控制,不应出现局部失稳或整个构件失稳。

3.3.5 结构各构件之间的连接应符合下列规定:

    1 构件节点的破坏不应先于共连接的构件;

    2 预埋件的锚固破坏不应先于连接件;

    3 装配式结构构件的连接应能保证结构的整体性。

89'>《地下结构抗震设计标准》GB/T 51336-2018

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