（免費(fèi)下載）GB/T 51336-2018 地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)
前言
主編部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部
批準(zhǔn)部門：中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部
施行日期：2 0 1 9 年 4 月 1 日
中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部公告
2018年 第262號
住房城鄉(xiāng)建設(shè)部關(guān)于發(fā)布國家標(biāo)準(zhǔn)《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》的公告
現(xiàn)批準(zhǔn)《地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)》為國家標(biāo)準(zhǔn),編號為GB/T 51336-2018，自2019年4月1日起實(shí)施。
本標(biāo)準(zhǔn)在住房城鄉(xiāng)建設(shè)部門戶網(wǎng)站(www．mohurd．gov．cn)公開，并由住房城鄉(xiāng)建設(shè)部標(biāo)準(zhǔn)定額研究所組織中國建筑工業(yè)出版社出版發(fā)行。
中華人民共和國住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部
2018年11月1日
前言
根據(jù)住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部《關(guān)于印發(fā)<2015年工程建設(shè)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范制訂、修訂計(jì)劃>的通知》(建標(biāo)[2014]189)號)的要求，標(biāo)準(zhǔn)編制組經(jīng)廣泛調(diào)查研究，認(rèn)真總結(jié)實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考有關(guān)國際標(biāo)準(zhǔn)和國外先進(jìn)標(biāo)準(zhǔn)，并在廣泛征求意見的基礎(chǔ)上，編制了本標(biāo)準(zhǔn)。
本標(biāo)準(zhǔn)的主要技術(shù)內(nèi)容是：1．總則；2．術(shù)語和符號；3．基本規(guī)定；4．場地；5．設(shè)計(jì)地震動；6．抗震計(jì)算和驗(yàn)算；7．地下單體結(jié)構(gòu)；8．地下多體結(jié)構(gòu)；9．盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)；10．礦山法隧道結(jié)構(gòu)；11．明挖隧道結(jié)構(gòu)；12．下沉式擋土結(jié)構(gòu)。
本標(biāo)準(zhǔn)由住房和城鄉(xiāng)建設(shè)部負(fù)責(zé)管理，由清華大學(xué)負(fù)責(zé)具體技術(shù)內(nèi)容的解釋。執(zhí)行過程中如有意見或建議，請寄送清華大學(xué)(地址：北京市海淀區(qū)清華大學(xué)新水利館地下結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)編制組，郵編：100084)。
本標(biāo)準(zhǔn)主編單位：清華大學(xué)
北京城建設(shè)計(jì)發(fā)展集團(tuán)股份有限公司
本標(biāo)準(zhǔn)參編單位：中國建筑科學(xué)研究院有限公司
西南交通大學(xué)
華東建筑設(shè)計(jì)研究院有限公司
北京建華建材技術(shù)研究院有限公司
中國地震局地球物理研究所
西安理工大學(xué)
北京工業(yè)大學(xué)
上海市政工程設(shè)計(jì)研究總院(集團(tuán))有限公司
中冶建筑研究總院有限公司
中鐵第四勘察設(shè)計(jì)院集團(tuán)有限公司
北京市市政工程設(shè)計(jì)研究總院有限公司
北京交通大學(xué)
本標(biāo)準(zhǔn)主要起草人員：張建民 楊秀仁 魯衛(wèi)東 黃美群 劉晶波 宋二祥 高文生 杜修力 張鴻儒 何川 張雁 耿萍 邵生俊 王衛(wèi)東 王睿 姚虞 陳韌韌 李霞 韓玉珍 榮冰 包琦瑋 李小軍 辛鴻博 周質(zhì)炎 肖明清 陶連金
本標(biāo)準(zhǔn)主要審查人員：周福霖 龔曉南 任輝啟 徐建 王蘭民 沈小克 劉漢龍 劉華北 黃茂松 李國良 李耀良
1 總則
1.0.1 為貫徹執(zhí)行國家防震減災(zāi)的法律法規(guī)，實(shí)行以預(yù)防為主的方針，規(guī)范地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，使地下結(jié)構(gòu)經(jīng)抗震設(shè)防后，減輕地震破壞，避免人員傷亡，減少經(jīng)濟(jì)損失，制定本標(biāo)準(zhǔn)。
1.0.2 本標(biāo)準(zhǔn)適用于抗震設(shè)防烈度為6、7、8和9度地區(qū)地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)。
1.0.3 地下結(jié)構(gòu)所在地區(qū)的抗震設(shè)防烈度應(yīng)采用根據(jù)現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306確定的地震基本烈度。已完成地震安全性評價(jià)的工程場地，可按審定的抗震設(shè)防烈度或設(shè)計(jì)地震動參數(shù)進(jìn)行抗震設(shè)防，但不應(yīng)低于現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《中國地震動參數(shù)區(qū)劃圖》GB 18306的要求。
1.0.4 地下結(jié)構(gòu)的抗震設(shè)計(jì)，除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。
2 術(shù)語和符號
3 基本規(guī)定
4 場地
5 設(shè)計(jì)地震動
6 抗震計(jì)算和驗(yàn)算
7 地下單體結(jié)構(gòu)
8 地下多體結(jié)構(gòu)
9 盾構(gòu)隧道結(jié)構(gòu)
10 礦山法隧道結(jié)構(gòu)
11 明挖隧道結(jié)構(gòu)
12 下沉式擋土結(jié)構(gòu)
附錄A 結(jié)構(gòu)體系簡化計(jì)算原則
A.0.1 當(dāng)采用反應(yīng)位移法Ⅰ～反應(yīng)位移法Ⅳ計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算應(yīng)采用荷載-結(jié)構(gòu)模型；當(dāng)采用整體式反應(yīng)位移法或時(shí)程分析法計(jì)算時(shí)，結(jié)構(gòu)抗震計(jì)算應(yīng)采用地層-結(jié)構(gòu)模型。
A.0.2 當(dāng)采用荷載-結(jié)構(gòu)模型計(jì)算時(shí)，地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件宜采用梁單元模擬，周邊地層對結(jié)構(gòu)的支承及與結(jié)構(gòu)的運(yùn)動相互作用宜采用地層彈簧模擬。
A.0.3 當(dāng)采用地層-結(jié)構(gòu)模型計(jì)算時(shí)，應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 宜采用地層-結(jié)構(gòu)模型按平面應(yīng)變問題計(jì)算分析，當(dāng)考慮地下結(jié)構(gòu)空間動力效應(yīng)時(shí)，宜采用三維模型計(jì)算分析；
2 二維時(shí)程分析法時(shí)，地下結(jié)構(gòu)構(gòu)件可采用梁單元或平面應(yīng)變單元模擬；地層可采用平面應(yīng)變單元模擬；
3 三維時(shí)程分析法時(shí)，梁、柱等桿系構(gòu)件可采用梁單元或?qū)嶓w單元模擬，板、側(cè)墻等構(gòu)件可采用板單元或?qū)嶓w單元模擬，地層可采用實(shí)體單元模擬；
4 采用時(shí)程分析法計(jì)算時(shí)，側(cè)面宜采用能反映能量輻射的人工邊界。當(dāng)?shù)撞繛閳?jiān)硬基巖面，且上覆地層模量顯著低于基巖時(shí)，底部人工邊界可取剛性邊界；否則，宜選用能反映能量輻射的人工邊界。
A.0.4 腋角的簡化計(jì)算應(yīng)符合下列規(guī)定：
1 構(gòu)件端部設(shè)有腋角時(shí)，腋角尺寸小于相應(yīng)方向構(gòu)件跨度的1/10，可作為同樣板厚進(jìn)行分析；
2 驗(yàn)算腋角斷面所用的構(gòu)件有效尺寸d，應(yīng)考慮腋角，腋角可僅考慮1：3坡度緩的部分作為有效尺寸(圖A.0.4)。
A.0.5 采用縱梁-柱體系的地下結(jié)構(gòu)應(yīng)按等代框架法進(jìn)行地震反應(yīng)分析，即中柱應(yīng)按真實(shí)截面尺寸建模，其他構(gòu)件截面寬度應(yīng)取縱梁相鄰跨度各一半之和。
圖A.0.4 梁腋斷面有效高度d
附錄B 非飽和結(jié)構(gòu)性粉土、砂黃土及砂質(zhì)粉黃土場地的震陷變形計(jì)算
B.0.1 當(dāng)遭受7度、8度和9度地震時(shí)，可按等效動剪應(yīng)力的方法確定地震荷載的動剪應(yīng)力幅值，其對應(yīng)的振動次數(shù)宜分別為10次、20次和30次。地震作用的等效動剪應(yīng)力可按下列公式計(jì)算：
式中：amaxⅡ——Ⅱ類場地地表水平向峰值加速度(m/s2)，應(yīng)按本標(biāo)準(zhǔn)表5.1.3確定；
ψa——峰值加速度調(diào)整系數(shù)，應(yīng)按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《城市軌道交通結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計(jì)規(guī)范》GB 50909確定；
σv——深度z處第j層土上覆土柱壓縮應(yīng)力(kPa)；
γa——深度z處動剪應(yīng)力折減系數(shù)；
γi——自地表往下第i層土的重度(kN/m3)；
hi——自地表往下第i層土的厚度(m)。
B.0.2 可采用等效黏彈性本構(gòu)模型描述土的動應(yīng)力應(yīng)變關(guān)系。動剪應(yīng)力幅值與動剪應(yīng)變幅值之間的骨干曲線應(yīng)服從雙曲線關(guān)系。土的骨干曲線和動剪切模量可由下列公式計(jì)算：
式中：γd——動剪應(yīng)變幅值；
G0——初始動剪切模量(kPa)，可按本標(biāo)準(zhǔn)公式(B.0.2-2)計(jì)算；
τy——骨干曲線漸近線的動剪應(yīng)力(kPa)，可按本標(biāo)準(zhǔn)公式(B.0.2-3)計(jì)算；
Pa——大氣壓力(kPa)；
K,n——土的試驗(yàn)參數(shù)；
K0——土的靜止土壓力系數(shù)；
cd---土的動黏聚強(qiáng)度指標(biāo)(kPa)；
φd——土的動摩擦強(qiáng)度指標(biāo)(°)；
Gd——土的動剪切模量(kPa)。
B.0.3 土的動剪應(yīng)變可依據(jù)地震作用的動剪應(yīng)力及土的動剪切模量隨動剪應(yīng)變幅值的變化關(guān)系，按下列方法計(jì)算：
1 可按下式迭代計(jì)算動剪應(yīng)變：
γdn=τd/Gdn(B.0.3-1)
式中：Gdn——第n次迭代計(jì)算的動剪切模量(kPa)；
γdn——第n次迭代計(jì)算的動剪應(yīng)變幅值。
2 當(dāng)?shù)趎次迭代計(jì)算的動剪切模量與前一次計(jì)算確定的動剪切模量滿足下式時(shí)，可判斷迭代計(jì)算完成：
B.0.4 非飽和結(jié)構(gòu)性粉土、砂黃土及砂質(zhì)粉黃土的震陷變形可由動剪切作用下動剪應(yīng)變及其等效循環(huán)次數(shù)，土的含水率和上覆壓縮應(yīng)力確定。砂質(zhì)粉黃土的震陷系數(shù)可按下式計(jì)算：
式中：ω——土的含水率(％)；
γd——土的動剪應(yīng)變；
N——等效循環(huán)次數(shù)；
α，a，b——土的震陷系數(shù)參數(shù)。
B.0.5 當(dāng)震陷系數(shù)δd不小于0.015時(shí)，可判斷為震陷性土。非飽和結(jié)構(gòu)性粉土、砂黃土及砂質(zhì)粉黃土場地的震陷變形可按下式計(jì)算：
式中：δdi——第i層土的震陷系數(shù)。
附錄C 初始靜應(yīng)力狀態(tài)確定方法
C.0.1 靜力設(shè)計(jì)時(shí)已進(jìn)行過考慮施工過程的應(yīng)力狀態(tài)分析，動力計(jì)算中的初始靜應(yīng)力狀態(tài)宜采用靜力分析結(jié)果。
C.0.2 對于采用反應(yīng)位移法且結(jié)構(gòu)壁為直邊的抗震設(shè)計(jì)，靜力分析可按下列方法計(jì)算：
1 土壓力和水壓力宜分別計(jì)算，其中水壓力可按靜水壓力公式計(jì)算出壓強(qiáng)分布：
pW＝γWh (C.0.2-1)
式中：pW——水壓力(Pa)；
γW——水的重度，取9810N/m3；
h——計(jì)算點(diǎn)到自由水面的豎向距離(m)。
2 土壓力可按下列公式計(jì)算：
式中：σsz——計(jì)算點(diǎn)處的豎向自重應(yīng)力(kPa)；
γi——第i層土的重度(kN/m3)，地下水位以上用天然重度，地下水位以下用浮重度；
Hi——第i層土的厚度(m)；
K0——考慮結(jié)構(gòu)壁與豎直方向夾角的靜止?fàn)顟B(tài)下的土壓力系數(shù)；
q0——地表堆載(kPa)；
φ＇——計(jì)算點(diǎn)所在土層的有效應(yīng)力強(qiáng)度指標(biāo)(°)；
δ0——結(jié)構(gòu)壁與土的摩擦角(°)；
β——結(jié)構(gòu)壁與豎直方向夾角(°)。
C.0.3 對于采用時(shí)程分析法或結(jié)構(gòu)壁為曲邊的抗震設(shè)計(jì)，應(yīng)采用數(shù)值分析方法計(jì)算起始靜應(yīng)力狀態(tài)。
附錄D 均勻地層中圓形盾構(gòu)隧道地震內(nèi)力簡化計(jì)算公式
D.0.1 均勻地層中圓形盾構(gòu)隧道橫斷面地震內(nèi)力(圖D.0.1)可按下列公式計(jì)算：
圖D.0.1 橫向地震內(nèi)力正負(fù)號約定(圖示為正)
M-彎矩；N-軸力；Q-剪力；1-管片中軸線
式中：U——地表最大相對位移(m)，可根據(jù)本標(biāo)準(zhǔn)公式(6.2.4-1)當(dāng)z＝0時(shí)確定；
Hc——地表至隧道中心的距離(m)；
R——隧道橫斷面襯砌中軸線半徑(m)；
Es——襯砌彈性模量(Pa)；
Is——襯砌環(huán)斷面慣性矩(m4)；
υD——地層的泊松比；
GD——地層動剪切模量(Pa)。
D.0.2 均勻地層中圓形盾構(gòu)隧道縱向地震內(nèi)力可按下列公式計(jì)算：
1 地震波的傳播方向與隧道軸線夾角為45°時(shí)，隧道所受軸力最大，最大軸向拉力及相關(guān)系數(shù)可按下列公式計(jì)算：
式中：βT——拉伸軸力系數(shù)；
βC——壓縮軸力系數(shù)；
K1——結(jié)構(gòu)縱向單位長度內(nèi)縱向地層彈簧剛度(N/m2)；
η——軸向拉伸或壓縮范圍(m)；
λ＇——地震波沿隧道軸線的波長(m)；
λ——地層變形的波長(m)，可按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6.4.4-3)計(jì)算；
Uhc＇——隧道中心處地層的水平相對位移最大值Uhc在隧道軸向方向的分量(m)；
Uhc——隧道中心處地層的水平相對位移最大值(m)，按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6.2.4-1)中z取隧道中心埋深Hc時(shí)的取值；
——盾構(gòu)隧道等效抗壓剛度(N)；
——盾構(gòu)隧道等效抗拉剛度(N)；
Es——襯砌彈性模量(Pa)；
kj——單個(gè)螺栓的抗拉剛度(N/m)；
n——橫截面螺栓的個(gè)數(shù)；
As——隧道橫截面面積(m2)。
2 當(dāng)?shù)卣鸩ǖ膫鞑シ较蚺c隧道軸向一致時(shí)，襯砌結(jié)構(gòu)將產(chǎn)生最大彎矩，最大彎矩及相關(guān)系數(shù)可按下列公式計(jì)算：
式中：αM——彎矩系數(shù)；
Kt——結(jié)構(gòu)縱向單位長度內(nèi)橫向地層彈簧剛度(N/m2)；
Uhc——隧道中心處地層的水平相對位移最大值(m)，按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6.2.4-1)中z取隧道中心埋深Hc時(shí)的取值；
λ——地層變形的波長(m)，可按本標(biāo)準(zhǔn)公式(6.4.4-3)計(jì)算；
(EI)eq——盾構(gòu)隧道等效抗彎剛度(N·m2)；
Is——襯砌環(huán)斷面慣性矩(m4)；
KJ——隧道橫截面螺栓抗拉剛度(N/m)；
kj——單個(gè)螺栓的抗拉剛度(N/m)；
n—一橫截面螺栓的個(gè)數(shù)；
ls——襯砌環(huán)寬度(m)。
