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      《地下結構抗震設計標準》GB/T 51336-2018

      5857

      1總 則

      1 總 則


      1.0.1 為貫徹執行國家防震減災的法律法規,實行以預防為主的方針,規范地下結構的抗震設計,使地下結構經抗震設防后,減輕地震破壞,避免人員傷亡,減少經濟損失,制定本標準。

      1.0.2 本標準適用于抗震設防烈度為6、7、8和9度地區地下結構的抗震設計。

      1.0.3 地下結構所在地區的抗震設防烈度應采用根據現行國家標準《中國地震動參數區劃圖》GB 18306確定的地震基本烈度。已完成地震安全性評價的工程場地,可按審定的抗震設防烈度或設計地震動參數進行抗震設防,但不應低于現行國家標準《中國地震動參數區劃圖》GB 18306的要求。

      1.0.4 地下結構的抗震設計,除應符合本標準外,尚應符合國家現行有關標準的規定。

      2術語和符號

      2.1 術 語

      2.1 術 語


      2.1.1 地下結構 underground structure

          地表以下的結構,依據其結構特征與分布形式分為地下單體結構、地下多體結構、隧道結構、下沉式擋土結構和復建式地下結構,其中隧道結構按施工方法分為盾構隧道結構、礦山法隧道結構和明挖隧道結構。

      2.1.2 自由場動力分析方法 free-field site response analysis method

          確定自由場土體受動荷作用時任意時刻反應值的方法。

      2.1.3 剪切層法 shear layer method

          將土體簡化為一系列由剪切彈簧和阻尼器相聯的薄層體系,進行動力分析的方法。

      2.1.4 動力時程分析法 dynamic time history analysis

          對運動微分方程進行逐步積分求解的動力分析方法。

      2.1.5 等效線性化時程分析法 viscous-elastic time history analysis method

          考慮土體的模量和阻尼比與剪應變滿足一定的函數關系,并且在每一時段內土體的模量和阻尼比為常數,通過迭代進行求解的動力時程分析方法。

      2.1.6 彈塑性時程分析法 elasto-plastic time history analysis method

          考慮土體彈塑性的動力時程分析方法。

      2.1.7 反應位移法 seismic displacement method

          以場地土層地震動相對位移為主要因素確定地震作用,對地下結構物進行抗震計算的擬靜力方法。

      2.1.8 反應位移法Ⅰ seismic displacement method Ⅰ

          適用于均質地層中地下結構的形狀簡單斷面的反應位移法。

      2.1.9 反應位移法Ⅱ seismic displacement method Ⅱ

          適用于成層地層中地下結構的形狀簡單斷面的反應位移法。

      2.1.10 反應位移法Ⅲ seismic displacement method Ⅲ

          適用于均質或較均質地層的線長形地下結構的縱向反應位移法。

      2.1.11 反應位移法Ⅳ seismic displacement method Ⅳ

          適用于沿縱向地層變化明顯的線長形地下結構的縱向反應位移法。

      2.1.12 整體式反應位移法 integrated seismic displacement method

          適用于均質、水平成層或復雜成層中地下結構的形狀復雜斷面的反應位移法。

      2.1.13 地下單體結構 singular underground structure

          獨立的地下結構。

      2.1.14 地下多體結構 complex underground structure

          由兩個或以上體量相當的單體結構組成的地下結構。

      2.1.15 下沉式擋土結構 sunken earth retaining structure

          由地表下切形成地槽兩側的擋土結構,包括下沉重力式擋土結構和下沉式U型擋土結構。

      2.1.16 復建式地下結構 superstructure-integrated underground structure

          與地上建(構)筑物相連的地下結構,包括單體建筑地下結構和復合建筑地下結構,分別對應于地上建、構筑物為單體和復合體結構的情況。

      2.1.17 地震液化的四步判別法 four step method for liquefactiontion assessment

          考慮地下結構存在對地震液化深度影響的液化判別方法,分為初判、復判、詳判和動力時程分析四步。

      2.2 符 號

      2.2 符 號


      2.2.1 作用和作用效應

          amaxⅡ——Ⅱ類場地地表水平向峰值加速度;

          E0——中性狀態時的地震土壓力合力;

          F一—地下結構所受上浮荷載設計值;

          FAX——作用于A點水平向的節點力;

          FAY——作用于A點豎直向的節點力;

          FEhk——水平地震作用標準值;

          FEvk——豎向地震作用標準值;

          FGE——重力荷載代表值;

          fi——結構i單元上作用的慣性力;

          Fp——超靜孔壓引起上浮力標準值的效應;

          Fs——靜力條件下的浮力設計值;

          Gso——結構所在空間對應的自由場的土的重量;

          Gst——結構重量;

          Rsf——地下結構壁和樁側摩阻力設計值;

          S( )——作用組合的效應函數;

          Sd——地下結構構件作用效應設計值;

          SEhk——水平地震作用標準值的效應;

          SEvk——豎向地震作用標準值的效應;

          SGE——重力荷載代表值的效應;

          τA——圓形結構上任意點A處的剪應力;

          τB——結構底板剪切力;

          τs——結構側壁剪力;

          τU——結構頂板剪切力。

      2.2.2 材料性能和抗力

          fa——深寬修正后的地基承載力特征值;

          faE——調整后的地基抗震承載力;

          fak——地基承載力特征值;

          IL一—液性指數;

          IIE——液化指數;

          IP——塑性指數;

          IW——結構底面所在土層震動弱化指數;

          R——地下結構構件承載力設計值;

          RF—— 地下結構抗浮力設計值;

          Rg一—地下結構自重設計值;

          Rsg——上覆地層有效自重設計值;

          △ue——基本地震作用標準值產生的地下結構層內最大的彈性層間位移;

          △up——彈塑性層間位移;

          △δf——震陷變形標準;

          [θe]一—彈性層間位移角限值;

          [θp]——彈塑性層間位移角限值。

      2.2.3 幾何參數

          Ahi一—結構表層單元i外表面面積;

          B——結構寬度;

          d——地層沿地下結構縱向的計算長度;

          D——結構上覆地層厚度;

          Df——自由場液化深度;

          ds——飽和土標準貫入點深度;

          Ds——存在地下結構時的液化深度;

          dW——地下水位深度;

          h——地下結構層高;計算點到自由水面的豎向距離;

          H——結構高度;地表至地震作用基準面的距離;

          L——地基的集中彈簧間距;

          lmax——網格單元豎向最大尺寸;

          u(z)——地震時深度z處地層相對設計基準面的水平位移;

          U'(z)一—深度z處相對于結構底部的自由地層相對位移;

          u(zB)一—結構底部深度zB處相對設計基準面的自由地層地震反應位移;

          uA(x,z)——坐標(x,z)處地震時的地層縱向位移;

          umax——場地地表最大位移;

          uT(x,z)——坐標(x,z)處地震時的地層橫向位移;

          W——隧道橫向平均寬度或直徑;

          z—一深度;

          zB——結構底板埋深;

          zU——結構頂板埋深;

          λ——地層變形的波長;

          λ1——表面地層的剪切波波長;

          λ2—一計算基準面地層的剪切波波長。

      2.2.4 計算系數

          KE——中性狀態時的地震土壓力系數;

          Wi—一i地層單位地層厚度的層位影響權函數值;

          γEh——水平地震作用分項系數;

          γEv——豎向地震作用分項系數;

          γG——重力荷載分項系數;

          γRE——承載力抗震調整系數;

          γRF——地震抗浮安全系數;

          ζa——地基抗震承載力調整系數;

          Ψa—一峰值加速度調整系數;

          ψe—一地震弱化修正系數;

          Ψu——峰值位移調整系數。

      2.2.5 其他

          e一一自然對數底數;

          g——重力加速度;

          G——地層動剪切模量;

          k——壓縮、剪切地基彈簧剛度;

          K——基床系數;

          mi—一結構i單元的質量;

          n一—判別深度范圍內每一個鉆孔標準貫入試驗點的總數;橫截面螺栓的個數;

          N0——液化判別標準貫入錘擊數基準值;

          Ncr——液化判別標準貫入錘擊數臨界值;

          Ncri——i點標準貫入錘擊數的臨界值;

          N1——標準貫入錘擊數的實測值;

          Ts——考慮地層應變水平的場地特征周期;

          üi——結構i單元的加速度;

          VSD一—表面地層的平均剪切波速;

          VSDB—一計算基準面地層的平均剪切波速;

          WL一液限含水率;

          WS一—天然含水率;

          α——墻后填土表面與水平面的夾角;

          β——調整系數;結構壁與豎直方向夾角;

          γ——墻后填土的重度;

          δ0——中性狀態時的墻背摩擦角;

          ηgs一—結構等效比重;

          θ——擋土墻的地震角;土與結構的界面A點處的法向與水平向的夾角;

          θi——結構表層單元i外表面外法向與豎直向下方向的夾角;

          λmin——輸入地震波在該地層中向上傳播的最小波長;

          ξs一—結構影響因子;

          ρc——黏粒含量百分率;

          σz——采用彈塑性動力時程分析時相應深度處豎向有效應力為最小值σ'zmin時刻的豎向總應力值;

          σ'zmin——采用彈塑性動力時程分析時相應深度處豎向有效應力的最小值;

          φ——墻后填土的有效內摩擦角。

      3基本規定

      3.1 抗震設防分類和目標

      3.1 抗震設防分類和目標


      3.1.1 地下結構的抗震設防類別應按表3.1.1確定。

      表3.1.1 抗震設防類別劃分

      3.1.2 地下結構的抗震性能要求應按表3.1.2劃分等級。

      表3.1.2 地下結構的抗震性能要求等級劃分

      3.1.3 地下結構的抗震設防應分為多遇地震動、基本地震動、罕遇地震動和極罕遇地震動4個設防水準。設計地震動參數的取值可按現行國家標準《中國地震動參數區劃圖》GB 18306的規定執行。

      3.1.4 地下結構抗震設防目標應符合表3.1.4的規定。

      表3.1.4 地下結構抗震設防目標

      3.2 地震作用

      3.2 地震作用


      3.2.1 地下結構的地震作用應符合下列規定:

          1 甲類地下結構,除有特殊規定外,應按高于本地區設防烈度的要求確定其地震作用:

          2 乙類和丙類地下結構,除有特殊規定外,應按本地區抗震設防烈度確定其地震作用。

      3.2.2 地下結構所在地區遭受的地震影響,應采用相應于抗震設防烈度的設計基本地震加速度表征。抗震設防烈度與設計基本地震加速度取值的對應關系應符合表3.2.2的規定。場地地表水平向設計地震動加速度反應譜可按現行國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909的規定執行。

      表3.2.2 抗震設防烈度與設計基本地震加速度取值的對應關系 

          注:g為重力加速廈。

      3.2.3 地下結構施工階段可不計地震作用影響。

      3.3 結構體系

      3.3 結構體系


      3.3.1 地下結構可分為地下單體結構、地下多體結構、隧道結構、下沉式擋土結構、復建式地下結構5類,其中隧道結構可分為盾構隧道結構、礦山法隧道結構、明挖隧道結構。各類地下結構的結構體系應根據地下結構的抗震設防類別、抗震設防烈度、結構尺寸、場地條件、地基、結構材料和施工等因素,經技術、經濟和使用條件綜合比較確定。

      3.3.2 結構體系應符合下列規定:

          1 應具有明確的計算簡圖和合理的地震作用傳遞途徑;

          2 不宜因部分結構或構件破壞而導致整個結構喪失抗震能力或承載能力;

          3 應具備必要的抗震承載能力、良好的變形能力和消耗地震能量的能力;

          4 對可能出現的薄弱部位,應采取措施提高其抗震能力;

          5 不應影響近旁既有建筑、構筑物或地下結構的抗震安全性。

      3.3.3 結構體系尚宜符合下列規定:

          1 宜具有多道抗震防線;

          2 宜具有合理的剛度和承載力分布。

      3.3.4 結構構件應符合下列規定:

          1 混凝土結構構件應控制截面尺寸和受力鋼筋、箍筋的設置,剪切破壞不宜先于彎曲破壞、混凝土的壓潰不宜先于鋼筋的屈服、鋼筋的錨固粘結破壞不宜先于鋼筋破壞;

          2 鋼結構構件的尺寸應合理控制,不應出現局部失穩或整個構件失穩。

      3.3.5 結構各構件之間的連接應符合下列規定:

          1 構件節點的破壞不應先于共連接的構件;

          2 預埋件的錨固破壞不應先于連接件;

          3 裝配式結構構件的連接應能保證結構的整體性。

      3.4 地震反應計算

      3.4 地震反應計算


      3.4.1 地下結構地震反應計算方法宜依據地層條件和地下結構幾何形體條件按下列規定確定:

          1 地下結構抗震計算方法宜按表3.4.1采用;

      表3.4.1 地下結構抗震計算方法

       2 復建式地下結構宜對地下結構與地面建、構筑物進行整體計算;

          3 巖質隧道地震反應計算方法宜按表3.4.1采用,亦可按現行國家標準《鐵路工程抗震設計規范》GB 50111的規定選取。

      3.4.2 地下結構抗震計算應符合下列規定:

          1 簡化計算模型應反映結構在地震作用下的實際工作狀態,簡化結構體系應與原工程結構體系的傳力路徑相符、節點功能相同、構件受力相似,構件的簡化計算模型應符合本標準附錄A的規定;

          2 計算分析時應考慮地下結構體形及地震輸入方向等最不利工況的影響;

          3 計算結果應經分析判斷,確認其合理且有效后方可用于工程設計。

      3.5 抗震措施

      3.5 抗震措施


      3.5.1 地下結構應根據抗震設防類別、烈度和結構類型采用不同的抗震等級,并應符合相應的構造措施要求。

      3.5.2 地下結構體系復雜、結構平面不規則或者施工工法、結構形式、地基基礎、荷載發生較大變化處的不同結構單元之間,宜根據實際需要設置變形縫。

      3.5.3 地下結構抗震設計中,變形縫的設置應符合下列規定:

          1 變形縫應貫通地下結構的整個橫斷面;

          2 當結構布置、基礎、地層或荷載發生變化,變形縫兩側可能產生較大的差異沉降時,宜通過地基處理、結構措施等方法,將差異沉降控制在地下結構及其功能允許的范圍內;

          3 變形縫的設置位置宜避開地下結構公共區及出入口、風道結構范圍,同時宜避開不能跨縫設置的設備;

          4 變形縫的寬度宜采用20mm~30mm,同時應采取措施滿足地下結構的防水要求。

      3.5.4 地下結構剛度突變、結構開洞處等薄弱部分應加強抗震構造措施。

      3.5.5 地下結構內部構件的抗震構造措施可按現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的有關規定執行。

      3.6 結構材料與施工

      3.6 結構材料與施工


      3.6.1 抗震結構對材料和施工質量的特別要求應在設計文件上注明。 

      3.6.2 結構材料性能指標應符合下列規定:

          1 混凝土結構材料應符合下列規定:

            1)框支梁、框支柱及抗震等級為一級的框架梁、柱、節點核心區的混凝土的強度等級不應低于C30;構造柱、芯柱、圈梁及其他各類構件的混凝土的強度等級不應低于C20;

            2)抗震等級為一、二、三級的框架和斜撐構件,其縱向受力鋼筋采用普通鋼筋時,鋼筋的抗拉強度實測值與屈服強度實測值的比值不應小于1.25;鋼筋的屈服強度實測值與屈服強度標準值的比值不應大于1.30,且鋼筋在最大拉力下的總伸長率實測值不應小于9%。

          2 鋼結構的鋼材應符合下列規定:

            1)鋼材的屈服強度實測值與抗拉強度實測值的比值不應大于0.85;

            2)鋼材應有明顯的屈服臺階,且伸長率不應小于20%;

            3)鋼材應有良好的焊接性和合格的沖擊韌性。

      3.6.3 結構材料性能指標尚宜符合下列規定:

          1 普通鋼筋宜優先采用延性、韌性和焊接性較好的鋼筋;普通鋼筋的強度等級,縱向受力鋼筋宜選用符合抗震性能指標的不低于HRB400級的熱軋鋼筋,箍筋宜選用符合抗震性能指標的不低于HRB335級的熱軋鋼筋。

          2 混凝土結構的混凝土強度等級,主體結構不宜超過C60;其他構件,9度時不宜超過C60,8度時不宜超過C70。

          3 鋼結構的鋼材宜采用Q235等級B、C、D的碳素結構鋼及Q355等級B、C、D的低合金高強度結構鋼;當有可靠依據時,尚可采用其他鋼種和鋼號。

      3.6.4 采用焊接連接的鋼結構,當接頭的焊接拘束較大、鋼板厚度不小于40mm且承受沿板厚方向的拉力時,鋼板厚度方向截面收縮率不應小于現行國家標準《厚度方向性能鋼板》GB/T 5313關于Z15級規定的容許值。

      3.6.5 混凝土墻體、框架柱的水平施工縫,應采取措施加強混凝土的結合性能。

      3.7 減震隔震設計

      3.7 減震隔震設計


      3.7.1 地下結構可采用減震和隔震設計。

      3.7.2 采用減震和隔震設計的地下結構,其抗震設防性能目標不應低于本標準第3.1.4條的規定。

      3.8 地震反應觀測

      3.8 地震反應觀測


      3.8.1 抗震設防烈度為7、8、9度的甲類和乙類地下結構,宜設置結構的地震反應觀測系統,結構設計宜留有觀測設備的位置。

      3.8.2 對于甲類和有特殊要求的乙類地下結構宜進行試驗驗證。

      4場 地

      4.1 場地分類與評價

      4.1 場地分類與評價


      4.1.1 選擇地下結構場地時,對抗震有利、一般、不利和危險地段的劃分應符合表4.1.1的規定。

      表4.1.1 有利、一般、不利和危險地段的劃分

      4.1.2 選擇地下結構場地時,應根據工程需要,綜合判定其場地的地段類別屬于抗震有利、一般、不利、危險地段。對不利地段、危險地段應提出避開要求。

      4.1.3 場地類別的劃分應符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的相關規定。

      4.1.4 場地為Ⅲ、Ⅳ類時,對設計基本地震加速度為0.15g和0.30g的地區,除本標準另有規定外,宜分別按抗震設防烈度8度和9度時各抗震設防類別地下結構的要求采取抗震構造措施。

      4.1.5 含有飽和砂土或粉土、軟弱黏性土、新近堆積和晚更新世飽和砂黃土及砂質粉黃土土層的場地,應估計其不利影響并采取相應措施。

      4.1.6 對于可能產生滑坡、塌陷、崩塌和位于采空區影響范圍內等的場地,應進行地震作用下巖土體穩定性的評價。

      4.1.7 場地內存在發震斷裂時,宜避開主斷裂帶,其避讓距離不宜小于表4.1.7的規定。不能避開主斷裂帶時,應對其影響進行專門研究,并采取抗變形的結構、構造措施。

      表4.1.7 發震斷裂的最小避讓距離(m)

      4.1.8 對處于抗震不利和危險地段的場地,地下結構的抗震驗算應包括土體與結構動力相互作用分析。采用時程分析法進行場地地震反應分析時,應根據設計要求,提供地層剖面、場地覆蓋層厚度和剪切波速、動剪切模量、動彈性模量、動泊松比、阻尼比等動力參數。

      4.1.9 下沉式擋土結構和復建式地下結構天然地基的抗震承載力應按下式計算:

      faE=ζafa     (4.1.9)

          式中:faE——調整后的地基抗震承載力(kPa);

                 ζa——地基抗震承載力調整系數,應按表4.1.9采用;

                fa——深寬修正后的地基承載力特征值,應按現行國家標準《建筑地基基礎設計規范》GB 50007采用。

      表4.1.9地基抗震載力調整系數

      4.1.10 地震作用下天然地基的豎向承載力應根據地震作用效應標準組合的基礎底面平均壓力和邊緣最大壓力按現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的相關規定確定。

      4.2 場地地震液化的判別及其處理措施

      4.2 場地地震液化的判別及其處理措施


      4.2.1 場地地震液化的判別和處理應符合下列規定:

          1 當抗震設防地震動分檔為0.05g時,對丙類地下結構可不進行場地地震液化判別和處理;對甲類、乙類地下結構可按抗震設防地震動分檔為0.10g的要求進行場地地震液化判別和處理;

          2 當抗震設防地震動分檔為0.10g及以上時,乙類、丙類地下結構可按本地區的抗震設防地震動分檔的要求進行場地地震液化判別;甲類地下結構應進行專門的場地液化和處理措施研究;

          3 對甲類、乙類地下結構,宜對遭遇罕遇或極罕遇地震作用時的場地液化效應進行評價。

      4.2.2 地下結構場地的地震液化判別應采用四步判別法,按下列步驟進行判別:

          1 先按本標準第4.2.3條進行初步判別;

          2 當初步判別認為有液化可能時,應按本標準第4.2.4條的經驗方法進行復判,當距結構物底部10m深度范圍內的地層存在飽和砂土、粉土或黃土時,尚應進行詳判;

          3 當距結構物底部10m深度范圍內的地層存在飽和砂土、粉土或黃土時,應按本標準第4.2.5條的方法進行詳判;

          4 當詳判認為有液化可能時,應對結構物和土層整體進行動力時程分析。

      4.2.3 當飽和砂土、粉土或黃土土層符合下列條件之一時,可初步判別為不液化或可不考慮液化影響:

          1 地質年代為第四紀晚更新世及其以前的飽和砂土、粉土和第四紀中更新世及其以前的飽和黃土,地震烈度為7、8度時可判為不液化;

          2 粉土和黃土的黏粒含量百分率當地震烈度為7、8和9度分別不小于10、13、16和12、15、18時,可判為不液化土。

      4.2.4 當飽和砂土、粉土或黃土的初步判別認為要進一步進行液化判別時,應采用標準貫入試驗判別法判別地表下20m深度范圍內土的液化。當飽和土標準貫入錘擊數小于或等于液化判別標準貫入錘擊數臨界值時,應判為液化土。當有成熟經驗時,尚可采用其他判別方法。在地表下20m深度范圍內,液化判別標準貫入錘擊數臨界值可按下式計算:

          式中:Ncr——液化判別標準貫入錘擊數臨界值;

                N0——液化判別標準貫入錘擊數基準值,應按表4.2.4采用;

                ds——飽和土標準貫入點深度(m);

                ρc——黏粒含量百分率,當小于3或者為砂土時,取3;

                dW——地下水位深度(m);

                β——調整系數,設計地震第一組取0.80,第二組取0.95,第三組取1.05。

      表4.2.4 液化判別標準貫入錘擊數基準值N0

      4.2.5 地下結構底部位于飽和砂土或粉土層時,應對場地液化深度進行詳判,并應符合下列規定:

          1 可按下列公式計算液化深度:

      式中:Ds——存在地下結構時的液化深度(m);

                Df——按本標準第4.2.2條中復判得到的自由場液化深度(m);

                H——結構高度(m);

                ηgs——結構等效比重;

                ξs——結構影響因子;

                Gst——結構重量(N),對于復建式地下結構和地表存在堆載的情況,宜考慮地上結構重量和堆載;

                Gso——結構所在空間對應的自由場的土的重量(N);

                B——結構寬度(m);

                D——結構上覆地層厚度,即埋深(m);

                e——自然對數底數。

          2 考慮液化影響的土層范圍不應含經本標準第4.2.3條判別為不液化或可不考慮液化影響的土層。

      4.2.6 對存在飽和砂土、粉土或黃土層的場地,應探明各飽和砂土、粉土或黃土層的深度和厚度,應按下式計算每個鉆孔的液化指數,并按表4.2.6綜合劃分場地的液化等級:

          式中:IIE——液化指數; 

                n——判別深度范圍內每一個鉆孔標準貫入試驗點的總數;

                Ni、Ncri——分別為i點標準貫入錘擊數的實測值和臨界值,當實測值大于臨界值時應取臨界值的數值;

                di——i所代表的土層厚度(m),可采用與該標準貫入試驗點相鄰的上、下兩標準貫入試驗點深度差的1/2,但上界不高于地下水位深度,下界不深于液化深度;

                Wi——i地層單位地層厚度的層位影響權函數值(m-1)。當該層中點深度不大于5m時應采用10,大于等于20m時應采用零值,5m~20m時應按線性內插法取值。

      表4.2.6 場地的液化等級

      4.2.7 存在地震液化引起的地基側向流動的影響時,應采取防土體滑動措施或結構抗裂措施。當飽和砂土、粉土和黃土層比較平坦且均勻時,宜按表4.2.7選用抗液化措施。

      表4.2.7 抗液化措施

      4.2.8 消除結構液化上浮或沉陷的措施應符合下列規定:

          1 對因土層液化而可能產生上浮或沉陷的結構,可采用樁基,樁端伸入液化深度以下穩定土層中的長度,應按計算確定,且對碎石土、礫砂、粗砂、中砂、堅硬黏性土和密實粉土尚不應小于0.5m,對其他土類尚不宜小于1.5m;

          2 對飽和砂土、粉土和黃土層埋深較淺的情形,結構基礎底面可埋入液化深度以下的穩定土層中,其深度不應小于0.5m;

          3 采用加密法加固時,應處理至液化深度下界;振沖或擠密碎石樁加固后,樁間土的標準貫入錘擊數不宜小于本標準第4.2.4條中的液化判別標準貫入錘擊數臨界值;

          4 采用加密法或換土法處理時,在結構邊緣以外的處理寬度,應超過結構底面下處理深度的1/2且不應小于結構寬度的1/5;

          5 采用注漿、旋噴或深層攪拌等方法進行加固時,處理深度應達到飽和砂土、粉土或黃土層的下界。

      4.2.9 可采用下列措施減輕場地地震液化的影響:

          1 選擇合適的地下結構埋置深度;

          2 加強地下結構單體的整體性和剛度;

          3 地下結構間的連接處采用柔性接頭等;

          4 合理設置沉降縫,不應采用對不均勻位移敏感的結構形式等;

          5 將永久性圍護結構嵌入非液化地層;

          6 對液化土層采取注漿加固和換土等消除或減輕液化的措施。

      4.3 場地震陷評價及處理措施

      4.3 場地震陷評價及處理措施


      4.3.1 場地中含有非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土或飽和粉質黏土時,應進行場地震陷變形評價和處理,并應符合下列規定:

          l 當抗震設防地震動分檔為0.05g時,對丙類地下結構可不進行場地震陷評價和處理;對甲類、乙類地下結構可按抗震設防地震動分檔為0.10g的要求進行場地震陷評價和處理;

          2 當抗震設防地震動分檔為0.10g及以上時,乙類、丙類地下結構可按本地區的抗震設防地震動分檔的要求進行場地地震震陷評價;甲類地下結構應進行專門的場地震陷評價和處理措施研究;

          3 對甲類、乙類地下結構,宜對遭遇罕遇或極罕遇地震作用場地的震陷危害性進行評價;

          4 設計基本加速度為0.30g和0.40g時,對塑性指數小于15且符合下列公式規定的飽和粉質黏土應判定為震陷性軟土:

      WS≥0.9WL       (4.3.1-1)

      IL≥0.75      (4.3.1-2)

          式中:WS——天然含水率;

                WL——液限含水率,采用液、塑限聯合測定法測定;

                IL一—液性指數。

      4.3.2 非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土場地的震陷變形可按本標準附錄B進行計算。場地震陷變形程度應按表4.3.2劃分震陷等級。

      表4.3.2 地基震陷等級

      4.3.3 地基主要受力范圍內存在非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土時,應同時考慮其濕陷和震陷,且應符合下列規定:

          1 應采用整片或局部墊層、強夯、擠密或其他復合地基進行地基處理,消除土層的全部或部分濕陷量和震陷量,或采用樁基礎將荷載傳至較深的非濕陷性、非震陷性土層中;

          2 應采取防止雨水和生產、生活用水及環境水滲入未處理的濕陷性、震陷性土層的防水措施;

          3 對地下結構可采取設置樁基礎等措施,以提高地下結構適應場地土層不均勻下沉的能力。對震陷等級為中等和嚴重的地區,應計入震陷引起的樁基的負摩阻力。

      4.3.4 消除非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土場地震陷的措施應符合下列規定:

          1 對地基震陷等級為嚴重的結構,可采用樁基,樁端伸入震陷土層深度以下穩定土層深度不應小于0.5m;

          2 對震陷土層埋深較淺的場地,結構基礎底面可埋入震陷土層深度以下的穩定土層中,其深度不應小于0.5m;

          3 采用加密法加固時,應處理至震陷土層深度下界;

          4 采用加密法或換土法處理時,在結構邊緣以外的處理寬度,應超過結構底面下處理深度的1/2且不應小于結構寬度的1/5;

          5 采用注漿、旋噴或深層攪拌等方法進行加固時,處理深度應達到震陷土層的下界。

      4.3.5 地基主要受力層范圍內存在震陷性軟土時,應采用樁基或對地基進行加固處理,并采取下列結構措施:

          1 選擇合適的地下結構埋置深度;

          2 地下結構間的連接處采用柔性接頭等;

          3 不應采用對不均勻沉降敏感的結構形式,并合理設置變形縫;

          4 對震陷等級為中等和嚴重的地區,采用樁基的抗震計算時,應計入震陷引起的樁基的負摩阻力及因孔壓上升而減小的樁基摩阻力,并采用抗震措施。

      5設計地震動

      5.1 地下結構設計地震動參數

      5.1 地下結構設計地震動參數


      5.1.1 甲類地下結構抗震設計采用的地震動參數,應采用經審定的工程場地地震安全評價結果或經專門研究論證的結果與本節規定的地震動參數中的較大值。乙類或丙類地下結構抗震設計采用的地震動參數,應采用地震動參數區劃的結果與本節規定的地震動參數中的較大值。

      5.1.2 抗震設計采用的地震動參數應包括地表和基巖面水平向峰值加速度、豎向峰值加速度、地表峰值位移以及峰值加速度與峰值位移沿深度的分布。

      5.1.3 場地的地表水平向設計地震動參數取值應符合下列規定:

          1 場地的地表水平向峰值加速度應根據現行國家標準《中國地震動參數區劃圖》GB 18306中規定的地震動峰值加速度分區按表5.1.3取值并乘以場地地震動峰值加速度調整系數гA。гA應按現行國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909的相關規定確定。

      表5.1.3 Ⅱ類場地地表水平向峰值加速度amaxⅡ(g)

      2 使用反應位移法Ⅰ進行計算時,場地地表水平向峰值位移應按現行國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909的相關規定確定并乘以場地地震動峰值位移調整系數гU,гU應按現行國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909的相關規定確定。對極罕遇地震作用情形應采用時程分析法計算。

      5.1.4 當考慮豎向地震動時,場地地表豎向設計地震動峰值加速度應按現行國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909的相關規定確定。

      5.1.5 地震動參數沿深度的變化應符合下列規定:

          1 使用反應位移法Ⅰ和反應位移法Ⅲ進行計算時,地表以下的峰值加速度應隨深度的增加比地表相應減少。基巖處的地震作用可取地表的1/2,地表至基巖的不同深度處可按插值法確定。

          2 使用反應位移法Ⅱ、整體式反應位移法或時程分析法進行計算時,地表以下一定深度的峰值加速度應根據地表峰值加速度進行反演。

      5.2 設計地震動加速度時程

      5.2 設計地震動加速度時程


      5.2.1 設計地震動加速度時程可人工生成,其加速度反應譜曲線與設計地震動加速度反應譜曲線的誤差應小于5%。

      5.2.2 工程場地的設計地震動時間過程合成宜利用地震和場地環境相近的實際強震記錄作為初始時間過程。

      5.2.3 當采用時程分析法進行結構動力分析時,應采用不少于3組設計地震動時程。當設計地震動時程少于7組時,宜取時程法計算結果和反應位移法計算結果中的較大值;當設計地震動時程為7組及以上時,可采用計算結果的平均值。

      6抗震計算和驗算

      6.1 一般規定

      6.1 一般規定


      6.1.1 根據地下結構類型和地層復雜程度,可采用本標準表3.4.1的計算方法進行地震反應計算。

      6.1.2 地下結構抗震計算應明確初始靜應力狀態。初始靜應力狀態的確定,可按本標準附錄C的方法進行。

      6.2 反應位移法Ⅰ

      6.2 反應位移法Ⅰ


      6.2.1 當地下結構斷面形狀簡單、處于均質地層,且覆蓋地層厚度不大于50m的場地時,可采用反應位移法Ⅰ進行地下結構橫向斷面地震反應計算。設計基準面到地下結構的距離不應小于地下結構有效高度的2倍,且該處巖土體剪切波速不應小于500m/s。

      6.2.2 應考慮地層相對變形、結構周圍剪力以及結構自身的慣性力等三種地震作用,可將周圍巖土體作為支撐結構的地基彈簧,結構可采用梁單元進行建模。

      6.2.3 地基彈簧剛度宜按靜力有限元方法計算,也可按下式計算:

      k=KLd       (6.2.3)

          式中:k——壓縮、剪切地基彈簧剛度(N/m);

                K——基床系數(N/m3),可按現行國家標準《城市軌道交通巖土工程勘察規范》GB 50307取值;

                L——地基的集中彈簧間距(m);

                d——地層沿地下結構縱向的計算長度(m)。

      6.2.4 場地地表水平向峰值位移可按本標準第5.1.3條確定。對地層均勻、結構斷面形狀規則無突變,且未進行工程場地地震安全性評價工作的,地層位移和施加在彈簧非結構端的地層相對位移可按下列公式計算:

      式中:u(z)——地震時深度z處地層相對設計基準面的水平位移(m);

                z——深度(m);

                umax——場地地表最大位移(m),應按本標準第5.1.3條確定;

                H——地表至地震作用基準面的距離(m);

                U'(z)——深度z處相對于結構底部的自由地層相對位移(m);

                u(zB)——結構底部深度zB處相對設計基準面的自由地層地震反應位移(m)。

      6.2.5 地下結構的慣性力大小可按下式計算:

      fi=miüi      (6.2.5)

          式中:fi——結構i單元上作用的慣性力(N);

                mi——結構i單元的質量(kg);

                üi——結構i單元的加速度,取峰值加速度(m/s2),應按本標準第5.1.3條確定。

      6.2.6 矩形結構頂底板剪力作用可按下列公式計算:

      式中:τU——結構頂板剪切力(N);

                τB——結構底板剪切力(N);

                zU——結構頂板埋深(m);

                zB——結構底板埋深(m);

                G——地層動剪切模量(Pa)。

      6.2.7 矩形結構側壁剪力作用可按下式計算:

      τs=(τU+τB)/2        (6.2.7)

          式中:τs——結構側壁剪力(N)。

      6.2.8 圓形結構周圍剪力作用可按下列公式計算:

      FAX=τALdsinθ     (6.2.8-1)

      FAY=τALdcosθ     (6.2.8-2)

          式中:τA——圓形結構上任意點A處的剪應力(Pa);

                FAX——作用于A點水平向的節點力(N);

                FAY——作用于A點豎直向的節點力(N);

                θ一—土與結構的界面A點處的法向與水平向的夾角(°)。

      6.3 反應位移法Ⅱ

      6.3 反應位移法Ⅱ


      6.3.1 當地下結構斷面形狀簡單、處于非均勻地層,且具有工程場地地震動時程時,可采用反應位移法Ⅱ計算地下結構橫向斷面的地震反應。計算時,應考慮地層相對變形、結構周圍剪力以及結構自身的慣性力等三種地震作用,可將周圍巖土體作為支撐結構的地基彈簧,結構可采用梁單元進行建模。

      6.3.2 采用反應位移法Ⅱ時,對于覆蓋地層厚度小于50m的場地,設計基準面到地下結構的距離不應小于地下結構有效高度的2倍,且該處巖土體剪切波速不應小于500m/s;對于覆蓋地層厚度大于50m的場地,可取場地覆蓋地層超過50m深度且剪切波速不小于500m/s的巖土層位置。

      6.3.3 采用反應位移法Ⅱ進行地下結構地震反應計算時,地下結構所在位置的地層相對位移可由一維地層地震反應分析或自由場地地震時程反應分析確定。地層相對位移可按本標準公式(6.2.4-2)計算。

      6.3.4 地下結構加速度可由一維地層地震反應分析或自由場地地震時程反應分析確定,慣性力可按下式計算:

      fi=-miü     (6.3.4)

          式中:fi——結構i單元上作用的慣性力(N);

                mi——結構i單元的質量(kg);

                üi——結構i單元的加速度(m/s2)。

      6.3.5 矩形結構頂底板剪力、側壁剪力作用宜按一維地層地震反應分析或自由場地地震時程反應分析確定,側壁剪力作用也可按本標準第6.2.7條計算。圓形地下結構周圍剪力宜按自由場地地震時程反應分析確定。

      6.3.6 對場地進行自由場動力分析時,宜根據場地地層情況按表6.3.6選用分析方法。表6.3.6中飽和砂性土土層震動弱化指數IW應按下式計算:

      IW=Ncr/N1    (6.3.6)

          式中:N1——標準貫入錘擊數的實測值;

                Ncr——液化判別標準貫入錘擊數臨界值,按本標準第4.2.4條計算。

      表6.3.6 場地自由場分析方法

      6.3.7 對于非液化的水平成層地層,可采用剪切層法確定地層不同深度處的位移過程、加速度過程等動力反應。使用剪切層法時應按下列步驟進行:

          1 假定各地層的剪切模量和阻尼比,利用動力平衡方程和各層的連續性條件計算出各地層水平位移;

          2 由各地層水平位移計算出各地層的剪應變,利用模量比與剪應變的關系和阻尼比與剪應變的關系計算出各地層的剪切模量和阻尼比;

          3 計算出的各地層的剪切模量和阻尼比與假定值相差在給定誤差范圍內時,則得到的各地層位移為所需結果;否則,以計算出的各地層的剪切模量和阻尼比作為第1步中假定的各地層的剪切模量和阻尼比,重復1步~3步,直到計算出的各地層的剪切模量和阻尼比與假定值相差在給定誤差范圍內,得到所需結果。

      6.3.8 對于復雜成層、含軟土、軟硬交錯層或含飽和砂土或粉土層的場地,應采用有限元法確定地層中位移、加速度、剪應力等動力時程反應,且應符合下列規定:

          1 應合理截取地層范圍并細分計算網格,網格單元豎向最大尺寸應符合下式規定:

      lmax≤λmin/n       (6.3.8)

          式中:lmax——網格單元豎向最大尺寸(m);

               λmin——輸入地震波在該地層中向上傳播的最小波長(m);

               n——取10。

          2 對于除IW大于0.75的飽和砂土或粉土之外的土體,其本構模型應采用黏彈性本構模型或彈塑性本構模型。當采用黏彈性本構模型時,本構模型應能反映土體滯回特性,軟土的本構模型還應能反映軟土的高壓縮性;當采用彈塑性本構模型時,本構模型應能反映土體硬化特性和強度特性。并根據實際地勘與室內試驗數據標定材料參數。

          3 對于IW大于0.75的飽和砂土或粉土,其本構模型應采用能反映其硬化特性、強度特性、循環剪切特性、液化變形特性的彈塑性本構模型,并應根據實際地勘與室內試驗數據標定材料參數。

          4 可采用動力人工邊界模擬能量輻射與耗散。

      6.4 反應位移法Ⅲ

      6.4 反應位移法Ⅲ


      6.4.1 當線長形地下結構處于沿縱向均勻的地層時,可采用反應位移法Ⅲ進行地下結構縱向地震反應計算,可將結構周圍土體作為支撐結構的地基彈簧,結構宜采用梁單元進行建模。地震位移應施加于地基彈簧的非結構連接端。

      6.4.2 線長形地下結構縱向地震反應的計算,應給出沿縱向的拉壓應力和撓曲應力。

      6.4.3 地基彈簧剛度可按靜力有限元方法計算,也可按下列公式計算:

      kt=KLW     (6.4.3-1)

      k1= 1/3kt     (6.4.3-2)

          式中:k1——沿地下結構縱向側壁剪切地基彈簧剛度(N/m);

                kt——沿地下結構縱向側壁拉壓地基彈簧剛度(N/m);

                K——基床系數(N/m3);

                L——地基的集中彈簧間距(m);

                W——隧道橫向平均寬度或直徑(m)。

      6.4.4 沿地下結構縱向軸線處施加的地層位移分布可采用結構縱向軸線各處地層自由場的位移時程分布。地層沿結構軸線方向的縱向位移uA及與結構軸線垂直方向的橫向位移uT可采用正弦規律分布,按下列公式計算:

      式中:uA(x,z)——坐標(x,z)處地震時的地層縱向位移(m);

                uT(x,z)——坐標(x,z)處地震時的地層橫向位移(m);

                u(z)——地震時深度z處地層相對設計基準面的水平位移(m),應按本標準公式(6.2.4-1)計算;

                λ——地層變形的波長,即強迫位移的波長(m);

                λ1——表面地層的剪切波波長(m);

                λ2——計算基準面地層的剪切波波長(m);

                VSD——表面地層的平均剪切波速(m/s);

                VSDB——計算基準面地層的平均剪切波速(m/s)

                Ts——考慮地層應變水平的場地特征周期(s);

                ф——地震波的傳播方向與地下結構軸線的夾角。

      6.4.5 地下結構可用梁單元建模,當施加橫向的地震動位移時,變形縫宜采用轉動非線性彈簧模型;當施加縱向的地震動位移時,變形縫宜采用非對稱拉壓非線性彈簧模型。

      6.4.6 盾構隧道結構梁單元長度應按盾構環的長度確定;明挖隧道結構梁單元長度可按隧道的自然節段確定,且不應大于10m;模型總長度不宜小于地層變形波長或取全長。

      6.5 反應位移法Ⅳ

      6.5 反應位移法Ⅳ


      6.5.1 當地下結構穿越非均勻地層或處于縱向線形變化較大的陡坡、急曲線,且具有工程場地地震動時程時,可采用反應位移法Ⅳ進行地下結構縱向地震反應計算;計算時,可將結構周圍土體作為支撐結構的地基彈簧,結構宜采用梁單元進行建模,地震位移應施加于地基彈簧的非結構連接端。

      6.5.2 采用反應位移法Ⅳ進行地下結構地震反應計算時,地下結構所在位置的地層相對位移可由自由場地地震時程反應分析確定,再將最不利時刻結構軸線所在位置的地層位移作用于縱向梁-彈簧模型中地層彈簧的非結構端計算結構的內力與變形。

      6.6 整體式反應位移法

      6.6 整體式反應位移法


      6.6.1 當地下結構斷面形狀復雜、處于非均勻地層,且具有工程場地地震動時程時,可采用整體式反應位移法進行地下結構橫向地震反應計算。計算時,應建立巖土-結構相互作用模型,地震作用應包括等效輸入地震荷載和結構自身的慣性力,巖土體宜采用平面應變單元建模,結構可采用梁單元進行建模。

      6.6.2 等效輸入地震荷載應采用自由場巖土層有限元模型計算。等效輸入地震荷載應通過在地下結構與地層交界面對應位置施加自由場地最不利時刻的相對位移,同時對地下結構對應位置的巖土體施加最不利時刻的慣性力,求解巖土-結構交界面對應位置的節點反力。

      6.6.3 采用整體式反應位移法進行地下結構地震反應計算時,地層相對位移可由一維地層地震反應分析或自由場地地震反應分析確定。

      6.6.4 地層水平加速度可按本標準第6.3.4條確定,地層水平加速度應取最不利時刻對應自由場地的水平加速度;當地下結構豎向高度較小時,可取結構所在高度范圍內的自由地層的平均加速度。

      6.6.5 采用整體式反應位移法進行地下結構地震反應計算時,對稱結構可只進行單向地震動作用下的計算;非對稱結構應分別進行正反兩個方向地震動作用下的計算,并應取兩者中較大值作為分析結果。

      6.6 整體式反應位移法

      6.6 整體式反應位移法


      6.6.1 當地下結構斷面形狀復雜、處于非均勻地層,且具有工程場地地震動時程時,可采用整體式反應位移法進行地下結構橫向地震反應計算。計算時,應建立巖土-結構相互作用模型,地震作用應包括等效輸入地震荷載和結構自身的慣性力,巖土體宜采用平面應變單元建模,結構可采用梁單元進行建模。

      6.6.2 等效輸入地震荷載應采用自由場巖土層有限元模型計算。等效輸入地震荷載應通過在地下結構與地層交界面對應位置施加自由場地最不利時刻的相對位移,同時對地下結構對應位置的巖土體施加最不利時刻的慣性力,求解巖土-結構交界面對應位置的節點反力。

      6.6.3 采用整體式反應位移法進行地下結構地震反應計算時,地層相對位移可由一維地層地震反應分析或自由場地地震反應分析確定。

      6.6.4 地層水平加速度可按本標準第6.3.4條確定,地層水平加速度應取最不利時刻對應自由場地的水平加速度;當地下結構豎向高度較小時,可取結構所在高度范圍內的自由地層的平均加速度。

      6.6.5 采用整體式反應位移法進行地下結構地震反應計算時,對稱結構可只進行單向地震動作用下的計算;非對稱結構應分別進行正反兩個方向地震動作用下的計算,并應取兩者中較大值作為分析結果。

      6.7 時程分析法

      6.7 時程分析法


      6.7.1 地下結構時程分析法包括等效線性化時程分析法和彈塑性時程分析法,對于等效線性化時程分析法和彈塑性時程分析法的選取應符合本標準第3.4.1條的規定。

      6.7.2 采用時程分析法計算時,加速度時程曲線的選用應符合本標準第5.2節的規定。實際強震記錄的地表加速度時程調整最大值應符合本標準第5.1節的規定。

      6.7.3 計算模型的側面邊界距地下結構的距離不宜小于3倍結構單邊最大尺寸,不應采用完全固定或完全自由等不合理邊界條件。計算模型底面與地下結構底面距離不宜小于3倍結構單邊最大尺寸;當地下結構埋深較深,結構與基巖的距離小于3倍結構單邊最大尺寸時,計算模型底面宜取至基巖面;當地下結構嵌入基巖時,計算模型底面宜取至基巖面以下。

      6.7.4 采用等效線性化時程分析法時,土體材料本構模型應能反映應力應變骨干曲線和滯回曲線隨著循環剪切應變幅值的非線性變化特性,并應根據實際地勘與室內試驗數據標定材料參數。

      6.7.5 采用彈塑性時程分析法時,土體材料本構模型應能反映復雜往返加載條件下的應力應變規律,并應根據實際地勘與室內試驗數據標定模型參數。軟土采用的本構模型應能反映其循環剪切弱化特性和殘余變形特性。飽和砂土或粉土采用的本構模型應能反映其超靜孔隙水壓力的起伏累積、循環大剪切變形和再固結體變特性,同時土體單元應采用符合比奧固結理論的流固耦合單元。

      6.7.6 計算中應考慮土體與結構接觸面的力學行為。

      6.7.7 宜采用動力人工邊界模擬能量輻射與耗散。

      6.7.8 宜模擬地下結構施工過程獲得合理的初始應力場。

      6.7.9 周圍地層分布均勻、規則且具有對稱軸的線長形地下結構,可按平面應變問題計算分析。

      6.7.10 不符合本標準第6.7.9條規定的線長形地下結構,應采用三維計算分析模型。

      6.7.11 選用的計算軟件應滿足對本構模型、邊界條件和施工過程模擬的要求。

      6.8 截面抗震驗算

      6.8 截面抗震驗算


      6.8.1 地下結構構件的地震作用和其他荷載作用的基本組合效應的計算應符合下列規定:

          1 當作用與作用效應按非線性關系考慮時,地下結構構件作用效應設計值宜按下式計算:

      Sd=S(γGFGE+γEhFEhk+γEvFEvk)     (6.8.1-1)

          式中:Sd——地下結構構件作用效應設計值;

                S( )——作用組合的效應函數;

                γG——重力荷載分項系數,一般情況應采用1.2,當重力荷載對構件承載能力有利時,不應大于1.0;

                γEh、γEv——分別為水平、豎向地震作用分項系數,應按表6.8.1采用;

                FGE——重力荷載代表值;

                FEhk——水平地震作用標準值;

                FEvk——豎向地震作用標準值。

          2 當作用與作用效應按線性關系考慮時,地下結構構件作用效應設計值可按下式計算:

      Sd=γGSGE+γEhSEhk+γEvSEvk     (6.8.1-2)

          式中:SGE——重力荷載代表值的效應;

                SEhk——水平地震作用標準值的效應;

                SEvk——豎向地震作用標準值的效應。

      表6.8.1 地震作用分項系數

      6.8.2 地下結構構件的截面抗震驗算應在組合荷載作用下符合下式規定:

      Sd≤R     (6.8.2)

          式中:R——地下結構構件承載力設計值。

      6.8.3 當僅計算豎向地震作用時,各類地下結構構件承載力抗震調整系數均應采用1.0。

      6.9 抗震變形驗算

      6.9 抗震變形驗算


      6.9.1 地下結構進行彈性變形驗算時,斷面應采用最大彈性層間位移角作為指標,并應符合下式規定:

      △ue≤[θe]h    (6.9.1)

          式中:△ue——基本地震作用標準值產生的地下結構層內最大的彈性層間位移(m);計算時,鋼筋混凝土結構構件的截面剛度可采用彈性剛度;

                [θe]——彈性層間位移角限值,宜按表6.9.1采用;

                h——地下結構層高(m)。

      表6.9.1 彈性層間位移角限值

      注:圓形斷面結構應采用直徑變形率作為指標,地震作用產生的彈性直徑變形率應小于4‰。

      6.9.2 地下結構斷面的彈塑性層間位移應符合下式規定:

      △up≤[θp]h    (6.9.2)


          式中:△up——彈塑性層間位移(m);

                [θp]——彈塑性層間位移角限值,取1/250;

                h——地下結構層高(m)。

      6.9.3 圓形斷面地下結構在罕遇地震作用下產生的彈塑性直徑變形率應小于6‰。

      6.9.4 地下結構縱向變形驗算應符合下列規定:

          1 變形縫的變形量不應超過滿足接縫防水材料水密性要求的允許值;

          2 伸縮縫處軸向鋼筋或螺栓的位移應小于屈服位移;伸縮縫處的轉角應小于屈服轉角。

      6.10 地震抗浮驗算

      6.10 地震抗浮驗算


      6.10.1 當采用本標準第4.2.2條的判別法對地下結構場地進行地震液化判別時,詳判后地下結構底部以下有液化可能時,應進行地震抗浮驗算。

      6.10.2 結構所受上浮荷載應按下式計算:

      F=Fs+F     (6.10.2)

          式中:F——地下結構所受上浮荷載設計值(N);

                Fs——靜力條件下的浮力設計值(N);

                Fp——超靜孔壓引起上浮力標準值的效應(N),可按本標準第6.10.3條計算。

      6.10.3 超靜孔壓引起上浮力標準值的效應Fp可由下式計算:

          式中:psi——與結構表層單元i外表面相接觸的土單元超靜孔壓(Pa);

                Ahi——結構表層單元i外表面面積(m2);

                θi——結構表層單元i外表面外法向與豎直向下方向的夾角(°)。

      6.10.4 地下結構抗浮力應按下式計算:

      RF=Rg+Rsg+Rsf      (6.10.4)

          式中:RF——地下結構抗浮力設計值(N);

                Rg——地下結構自重設計值(N);

                Rsg——上覆地層有效自重設計值(N);

                Rsf——地下結構壁和樁側摩阻力設計值(N),可按本標準第6.10.5條計算。

      6.10.5 地下結構壁和樁側摩阻力Rsf可按現行行業標準《建筑樁基技術規范》JGJ 94的取值乘以地震弱化修正系數ψe計算,其中地震弱化修正系數ψe可按現行行業標準《建筑樁基技術規范》JGJ 94取土層液化影響折減系數,也可由下式計算:

          式中:σ'zmin——采用彈塑性動力時程分析時相應深度處豎向有效應力的最小值(Pa);

                σz——采用彈塑性動力時程分析時相應深度處豎向有效應力為最小值σ'zmin時刻的豎向總應力值(Pa)。

      6.10.6 地下結構的地震抗浮驗算應符合下式規定:

      F≤RFRF      (6.10.6)

          式中:γRF一—地震抗浮安全系數,應取1.05。

      7地下單體結構

      7.1 一般規定

      7.1 一般規定


      7.1.1 明挖法和礦山法施工的鋼筋混凝土框架地下單體結構應依據本章進行抗震設計。

      7.1.2 地下單體結構應符合下列規定:

          1 結構布置宜簡單、規則、對稱、平順,結構質量及剛度宜均勻分布,不應出現抗側力結構的側向剛度和承載力突變;

          2 地下單體結構下層的豎向承載結構剛度不宜低于上層;

          3 地下單體結構的主體結構與附屬通道結構之間應設變形縫。

      7.1.3 地下單體結構的抗震等級應按表7.1.3確定。

      表7.1.3 地下單體結構的抗震等級

        注: 1 抗震設防烈度為9度時,甲類地下單體結構的抗震等級應進行專門研究淪證;

               2 甲類和乙類地下單體結構依據本表確定抗震等級時無需再提高設防烈度。

      7.1.4 地下單體結構框架結構中柱的設置宜符合下列規定:

          1 地下單體結構框架柱的設置宜結合使用功能、結構受力、施工工法等的要求綜合確定;

          2 位于設防烈度8度及以上地區時,不宜采用單排柱;當采用單排柱時,宜采用鋼管混凝土柱或型鋼混凝土柱。

      7.1.5 當地下單體結構所處地層中含有可液化土層時,應分析土層液化對結構受力和變形產生的影響,設計時應考慮液化和不液化兩種條件下的不利工況。

      7.2 計算要求

      7.2 計算要求


      7.2.1 地下單體結構的地震反應應按本標準第3.4.1條規定的計算方法和本章的規定進行計算。

      7.2.2 地下單體結構抗震計算應符合下列規定:

          1 地下單體結構的抗震計算模型應反映結構的實際受力狀況以及結構與周邊地層的動力相互作用;

          2 地下單體結構簡化應符合本標準附錄A的簡化原則。

      7.2.3 采用動力時程分析法計算時,土、巖石的動力特性參數應由動力特性試驗確定。

      7.2.4 形狀和地層條件簡單的地下單體結構可按平面荷載-結構模型進行斷面水平地震反應計算。

      7.2.5 短邊與長邊之比大于2/3,且短邊長度大于30m的地下單體結構抗震設計時宜同時考慮兩個主軸方向上的水平地震作用,并宜按空間結構模型進行時程分析。

      7.2.6 對于下列情況,地下單體結構應按空間地層-結構模型采用時程分析法進行地震反應計算:

          1 沿結構縱向地層分布有顯著差異;

          2 沿縱向結構形式有較大變化;

          3 同時在水平和豎向兩個方向結構變化較多或復雜;

          4 樓板開孔的孔洞寬度大于該層樓板寬度的30%;

          5 結構體系復雜、體形不規則以及結構斷面變化較大、結構斷面顯著不對稱等復雜的地下單體結構;

          6 地下單體結構緊貼既有重要建(構)筑物。 

      7.2.7 對于下列情況,地下單體結構除應進行水平地震作用計算外,尚宜考慮豎向地震作用:

          1 結構體系復雜、體形不規則以及結構斷面變化較大、結構斷面顯著不對稱的地下單體結構;

          2 大跨度結構或淺埋大斷面結構;

          3 在結構頂板、樓板上開有較大孔洞,形成大跨懸臂構件;

          4 豎向地震作用效應很重要的其他結構。

      7.2.8 考慮地震組合的框架梁剪力設計值應根據結構抗震等級選用不同計算公式,應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定。

      7.2.9 框架柱及框支柱節點上、下端的截面彎矩設計值應根據結構抗震等級選用不同計算公式,應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定。

      7.2.10 框架柱及框支柱的剪力設計值應根據結構抗震等級選用不同計算公式,應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定。

      7.2.11 框架梁柱節點核心區的剪力設計值應根據結構抗震等級選用不同計算公式,應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的規定。

      7.3 抗震措施

      7.3 抗震措施


      7.3.1 框架結構的基本抗震構造措施應符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的規定。

      7.3.2 梁的截面寬度不宜小于200mm,截面高寬比不宜大于4。梁中線宜與柱中線重合。

      7.3.3 梁的縱向鋼筋、箍筋配置應符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的規定。

      7.3.4 柱軸壓比應符合下列規定:

          1 柱軸壓比不宜超過表7.3.4的限值。

      表7.3.4 地下結構框架柱軸壓比限值

      注:1 軸壓比指結構地震組合下柱的軸壓力設計值與柱的全截面面積和混凝土軸心抗壓強度設計值乘積之比值;對本標準規定不進行地震作用計算的結構,可取無地震作用組合時軸力設計值計算;

              2 表中限值適用于剪跨比大于2、混凝土強度等級不高于C60的柱;剪跨比不大于2的柱,軸壓比限值應降低0.05;剪跨比小于1.5的柱,軸壓比限值應專門研究并采取特殊構造措施。

          2 下列情況下軸壓比限值可增加0.10,箍筋的最小配箍特征值均應按增大的軸壓比按現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的要求確定:

            1)沿柱全高采用井字復合箍,且箍筋肢距不大于200mm、間距不大于100mm、直徑不小于12mm;

            2)沿柱全高采用復合螺旋箍,且箍筋間距不大于100mm、箍筋肢距不大于200mm、直徑不小于12mm;

            3)沿柱全高采用連續復合矩形螺旋箍,且螺旋凈距不大于80mm、箍筋肢距不大于200mm、直徑不小于10mm。

          3 在柱的截面中部附加芯柱,其中另加的縱向鋼筋的總面積不少于柱截面面積的0.8%,軸壓比限值可增加0.05;當此項措施與本條第2款的措施共同采用時,軸壓比限值可增加0.15,但箍筋的體積配箍率仍可按軸壓比增加0.10的要求確定。

          4 柱軸壓比不應大于1.00。

      7.3.5 柱的縱向鋼筋配置應符合下列規定:

          1 柱截面縱向受力鋼筋的最小總配筋率不宜小于表7.3.5的規定,且每一側配筋率不應小于0.2%,總配筋率不應大于5%;

      表7.3.5 柱截面縱向受力鋼筋的最小總配筋率(%)

      2 柱的縱向配筋宜對稱配置,柱主筋間距不宜大于200mm;

          3 對于柱凈高與截面短邊長度或直徑之比不大于4的柱,柱全高范圍內均應加密箍筋且箍筋間距不應大于100mm;

          4 柱縱向鋼筋的綁扎接頭應避開柱端的箍筋加密區。

      7.3.6 柱的箍筋配置應符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的規定。

      7.3.7 框架梁柱節點區混凝土強度等級不宜低于框架柱2級,當不符合該規定時,應對核心區承載力進行驗算,宜設芯柱加強。

      7.3.8 框架梁寬度大于框架柱寬度時,梁柱節點區柱寬以外部分應設置梁箍筋。

      7.3.9 地下框架結構的板墻構造措施應符合下列規定:

          1 板與墻、板與縱梁連接處1.5倍板厚范圍內箍筋應加密,宜采用開口箍筋,設置的第一排開口箍筋距墻或縱梁邊緣不應大于50mm,開口箍筋間距不應大于板非加密區箍筋間距的1/2;

          2 墻與板連接處1.5倍墻厚范圍內箍筋應加密,宜采用開口箍筋,設置的第一排開口箍筋距板邊緣不應大于50mm,開口箍筋間距不應大于墻非加密區箍筋間距的1/2;

          3 當采用板-柱結構時,應在柱上板帶中設置構造暗梁,其構造措施應與框架梁相同;

          4 樓板開孔時,孔洞寬度不宜大于該層樓板寬度的30%。洞口的布置宜使結構質量和剛度的分布仍較均勻、對稱,不應發生局部突變。孔洞周圍應設置滿足構造要求的邊梁或暗梁。

      7.3.10 混凝土結構構件的縱向受力鋼筋的錨固和連接應符合現行國家標準《混凝土結構設計規范》GB 50010的有關規定。

      8地下多體結構

      8.1 一般規定

      8.1 一般規定


      8.1.1 由相互連接或鄰近的2個及以上體量相當的地下單體結構組成的地下多體結構體系應依據本章進行抗震設計。

      8.1.2 地下多體結構的各單體結構的抗震設計應符合本標準第7章的規定。

      8.1.3 地下多體結構不應處于軟硬交錯的地層中。當地下多體結構無法避免的處于軟硬交錯的地層中時,應對地下多體結構的各結構單元分別采用相應的抗震措施。

      8.1.4 地下多體結構的各單體結構間宜設置變形縫。

      8.1.5 對可能出現的薄弱部位應采取針對性措施提高其抗震能力。

      8.1.6 應采取構造措施提高地下多體結構各單體結構連接處的抗震能力。

      8.1.7 地下多體結構的抗震等級應按表8.1.7確定。

      表8.1.7 地下多體結構的抗震等級

      注:1 抗震設防烈度為9度時,甲類地下多體結構的抗震等級應進行專門研究論證;

              2 甲類、乙類地下多體結構依據本表確定抗震等級時無需再提高抗震設防烈度。

      8.2 計算要求

      8.2 計算要求


      8.2.1 地下多體結構應按本標準第3.4.1條選取計算方法,并按本節的規定進行抗震計算。

      8.2.2 地下多體結構應按三維空間地層-結構模型進行考慮動力相互作用的地震反應計算。

      8.2.3 地下多體結構的計算模型應反映各單體結構和連接部位的實際受力狀態以及結構與周邊地層的動力相互作用。各單體結構間設置變形縫時,計算模型應同時反映各單體結構間的實際動力相互作用。

      8.2.4 地下多體結構體系的簡化應符合本標準附錄A的規定。

      8.3 抗震措施

      8.3 抗震措施


      8.3.1 組成地下多體結構的各單體結構的抗震構造措施應符合本標準第7.3節的規定。

      8.3.2 當地下多體結構無法避免的處于軟硬相差較大的地層中時,可根據需要對各單體結構分別采用不同的處理措施保證其整體抗震性能。

      9盾構隧道結構

      9.1 一般規定

      9.1 一般規定


      9.1.1 盾構隧道、隧道與橫通道連接處、隧道與盾構工作井或通風井連接處應進行抗震設計。

      9.1.2 盾構隧道結構的抗震等級應按表9.1.2確定。

      表9.1.2 盾構隧道結構的抗震等級

          注:抗震設防烈度為9度時,甲類盾構隧道結構的抗震等級應進行專門研究論證。

      9.1.3 盾構隧道的抗震設計除滿足本標準外,尚應符合現行國家標準《地鐵設計規范》GB 50157和《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909的規定。

      9.2 計算要求

      9.2 計算要求


      9.2.1 盾構隧道的抗震計算應包括橫向和縱向抗震計算。盾構隧道與橫通道、工作井、通風井等連接部位及地質條件劇烈變化段需精細化設計時,宜進行三維抗震計算。

      9.2.2 應根據本標準第3章中抗震設防類別、設防目標及性能要求,并結合工程環境、地質條件等因素選擇合理的抗震計算方法,并應符合下列規定:

          1 土質地層中的盾構隧道橫向抗震計算宜采用本標準中的反應位移法Ⅰ或Ⅱ,縱向抗震計算宜采用本標準中的反應位移法Ⅲ或Ⅳ;處于均勻地層中的圓形盾構隧道可采用本標準附錄D的均勻地層圓形盾構隧道地震內力簡化計算公式;當計算斷面內地質條件復雜或隧道斷面形狀復雜時應采用時程分析法;

          2 巖質地層中的盾構隧道橫向抗震計算可按現行國家標準《鐵路工程抗震設計規范》GB 50111的規定進行,當計算斷面內地質條件復雜或隧道斷面形狀復雜時應采用時程分析法;巖質地層中的盾構隧道縱向抗震計算宜采用時程分析法進行;

          3 盾構隧道與橫通道、工作井、通風井等結構連接部位應采用時程分析法進行抗震計算。

      9.2.3 盾構隧道各種計算方法中的計算模型選擇應符合下列規定:

          1 盾構隧道斷面抗震計算可采用考慮管片接頭對整環管片剛度折減的等效剛度環模型或采用管片接頭與管片共同作用的梁-彈簧模型;盾構隧道縱向抗震計算可采用環間接頭對結構縱向剛度折減的等效剛度梁模型或梁-彈簧模型;

          2 盾構隧道進行了結構性二次襯砌時,抗震計算中應考慮二次襯砌的作用;在本條第1款的基礎上,將二次襯砌采用梁單元模擬,二次襯砌和一次襯砌之間相互作用采用彈簧單元模擬;

          3 盾構隧道抗震計算采用時程分析法時,對于盾構隧道的橫向抗震計算,可按平面應變問題進行;對于縱向或主隧道與橫通道、豎井等結構連接處以及地層條件發生顯著變化段的抗震計算宜采用三維計算模型。

      9.2.4 盾構隧道抗震計算中地震作用應符合下列規定:

          1 抗震計算采用反應位移法時,設計基準面應按本標準第6.2.1條和第6.3.2條確定;

          2 采用反應位移法Ⅰ或Ⅱ時應將地層在隧道橫斷面方向的位移差和周邊剪切力作用于隧道結構進行抗震計算;采用反應位移法Ⅲ或Ⅳ時應將地層中隧道軸線所在位置的地層縱向及橫向位移作用于隧道進行抗震計算; 

          3 采用時程分析法時應按本標準第5.2節相關規定確定地震作用及輸入地震動進行抗震計算。

      9.2.5 盾構隧道的抗震驗算除應符合本標準第6.8節~第6.10節的要求外,尚應符合下列規定:

          1 抗震驗算應包括管片結構、管片接頭構造、隧道與橫通道等結構連接處的強度、變形驗算以及地層穩定驗算;

          2 結構抗震變形驗算時,管片環直徑變形率不應大于滿足抗震性能要求的最大變形率;管片接縫及結構連接部位總變形量不應大于防水密封構造及材料容許的最大變形量;接縫處螺栓等連接件的變形應小于屈服變形;

          3 對于進行了結構性二次襯砌的盾構隧道,尚應進行二次襯砌的抗震驗算。

      9.3 抗震措施

      9.3 抗震措施


      9.3.1 隧道結構抗震措施應提高隧道結構自身抗震性能或減少地層傳遞至隧道結構的地震能量。

      9.3.2 盾構隧道與橫通道等結構連接處、地質條件劇烈變化段以及上覆荷載顯著變化處應采取措施提高結構變形能力,不得使結構產生影響使用的差異沉降,同時應滿足結構防水要求。

      9.3.3 可采用減小管片環幅寬、加長螺栓長度、加厚彈性墊圈、局部選用鋼管片或可撓性管片環等措施提高隧道結構適應地層變形的能力。

      9.3.4 可采用管片壁后注入低剪切剛度注漿材料等措施,在內襯和外壁之間、外壁與地層之間等設置隔震層。

      9.3.5 盾構隧道不應穿越斷層破碎帶、地裂縫等不良地質區域。當繞避不開時,應在斷層破碎帶全長范圍及其兩側3.5倍隧洞直徑過渡區域內采取本標準第9.3.3條和第9.3.4條的抗震措施。

      9.3.6 盾構隧道不應穿越可能發生液化的地層。當繞避不開時,應分析液化對結構安全及穩定性的不利影響并采取相應抗震、減震措施;消除結構液化沉陷或上浮措施可按本標準第4.2.8條執行,可采用在盾構隧道環縫面設置凹凸榫槽、隧道局部或全長進行二次襯砌等結構構造措施。

      10.1 一般規定

      10.1 一般規定


      10.1.1 礦山法隧道位置應選擇在穩定的地層中,不應穿越斷層破碎帶段、軟硬地層變化段、軟弱圍巖段等不良地質段。隧道洞口應遵循早進晚出的原則,宜避開可能會發生崩塌、滑坡、泥石流等不良地質現象的地段。

      10.1.2 礦山法隧道結構的抗震等級應按表10.1.2確定。

      表10.1.2 礦山法隧道結構的抗震等級

        注:抗震設防烈度為9度時,甲類礦山法隧道結構的抗震等級應進行專門研究論證。

      10.1.3 礦山法隧道抗震設計除應符合本標準外,尚應符合國家現行標準《鐵路工程抗震設計規范》GB 50111和《公路工程抗震規范》JTG B02的有關規定。


      10礦山法隧道結構

      10.2 計算要求

      10.2 計算要求


      10.2.1 應根據抗震設防類別、設防目標、性能要求以及工程環境、地質條件等因素選擇合理的抗震計算方法,并應符合下列規定:

          1 土質地層中的礦山法隧道橫向抗震計算宜采用本標準中的反應位移法Ⅰ、反應位移法Ⅱ或整體式反應位移法,巖質地層中橫向抗震計算也可按現行國家標準《鐵路工程抗震設計規范》GB 50111的規定進行;地質條件或結構形式復雜時,礦山法隧道橫向抗震計算宜采用時程分析法;

          2 礦山法隧道洞口段、縱向穿越軟硬突變等非均勻地層時宜采用時程分析法進行縱向抗震計算;

          3 礦山法隧道洞門、洞口段、主洞與輔助通道連接處等部位可采用時程分析法進行三維抗震計算。

      10.2.2 礦山法隧道抗震計算模型的選取應符合下列規定:

          1 礦山法隧道斷面計算模型中可將襯砌結構視為彈性地基上的拱形結構,可采用梁單元模擬隧道襯砌;

          2 礦山法隧道抗震計算采用時程分析法且地質條件及結構形式簡單時,可按平面應變問題進行地震反應計算;

          3 洞門、洞口段、主洞與輔助通道連接處等部位的抗震計算應采用三維計算模型。

      10.2.3 礦山法法隧道地震反應計算中,地震作用應符合下列規定:

          1 一般情況可僅考慮沿結構斷面的水平地震作用;

          2 洞門和鄰接洞口的襯砌結構、縱向穿越軟硬突變等非均勻地層的襯砌結構宜考慮沿結構縱向的水平地震作用;

          3 地形起伏較大的淺埋傍山隧道,或沿線地質條件變化較大的局部區段,尚宜考慮豎向地震作用。

      10.2.4 礦山法隧道的抗震驗算除應符合本標準第6.8節~第6.10節的要求外,應重點對隧道洞門和明洞、洞口、淺埋、偏壓、下穿或近接建筑物、斷層破碎帶、軟硬地層變化、軟弱圍巖、結構形式變化、主洞與輔助通道連接段的襯砌結構進行驗算。

      10.3 抗震措施

      10.3 抗震措施


      10.3.1 城市淺埋礦山法隧道應采用防水型鋼筋混凝土結構且隧道全部設置仰拱。

      10.3.2 隧道洞口段、淺埋偏壓段、深埋軟弱圍巖段和斷層破碎帶等地段的結構,其抗震加強長度應根據地形、地質條件確定。加強段兩端應向圍巖質量較好的地段延伸,延伸長度最小值宜按表10.3.2的規定采用。

      表10.3.2 隧道抗震設防范圍延伸段長度最小值(m)

      10.3.3 抗震設防段的隧道襯砌應采用混凝土或鋼筋混凝土材料,其強度等級不應低于表10.3.3的規定。

      表10.3.3 隧道襯砌材料種類及強度等級

      注:1 淺埋隧道均應采用鋼筋混凝土;

              2 地震動峰值加速度為0.40g的地區隧道跨度B≥12m的隧道襯砌混凝土宜添加纖維材料,以提高抗震性能。

      10.3.4 抗震設防地段襯砌結構構造應符合下列規定:

          1 軟弱圍巖段的隧道襯砌應采用帶仰拱的曲墻式襯砌;

          2 明暗洞交界處、軟硬巖交界處及斷層破碎帶的抗震設防地段襯砌結構應設置抗震縫,且宜結合沉降縫、伸縮縫綜合設置。Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度為0.05g的地區應至少設置1道抗震縫,Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度為0.10g或0.15g的地區應至少設置2道抗震縫,Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度為0.20g及以上的地區應至少設置3道抗震縫;

          3 通道交叉口部及未經注漿加固處理的斷層破碎帶區段采用復合式支護結構時,二襯結構應采用鋼筋混凝土襯砌;

          4 穿越活動斷層的隧道襯砌斷面宜根據斷層最大錯位量評估值進行隧道斷面尺寸的擴挖設計;無斷層最大錯位量評估值時,隧道斷面尺寸可放大400mm~600mm。斷層設防段襯砌結構端部應增加最大錯位評估值厚度,且應設置抗震縫,抗震縫宜在斷層位置設置,縫寬宜40mm~60mm,并保證抗震縫填充密實,做好隧道結構的防水;在抗震縫兩側各1m范圍內,初襯和二襯結構之間宜構筑100mm~150mm厚的瀝青混凝土襯砌,瀝青混凝土襯砌可采用預制塊體熔化瀝青砌筑的方法施工;

          5 穿越黃土地裂縫的隧道,地裂縫設防區段襯砌結構應設置抗震變形縫。二襯結構端部厚度宜增大500mm以上,增厚長度宜在2m以上,且應滿足豎向最大錯位量的要求。在變形縫兩側各1m范圍內,初襯和二襯結構之間宜構筑100mm~200mm厚的瀝青混凝土襯砌。

      10.3.5 礦山法隧道不應穿越可能發生液化的地層。當繞避不開時應分析液化對結構安全及穩定性的不利影響并采取相應構造措施,且可按本標準第4.2.8條、第4.2.9條執行。

      10.3.6 洞門口抗震措施應符合下列規定:

          1 隧道洞口位置的選擇應結合洞口段的地形和地質條件確定,并應采取措施控制洞口仰坡和邊坡的開挖高度,防止發生崩塌和滑坡等震害。當洞口地下較陡時,宜采取接長明洞或其他防止落石撞擊的措施。

          2 Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度為0.20g及以上的地區宜采用明洞式洞門,洞門不宜斜交設置。

          3 Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度為0.30g以上的地區,洞口邊坡、仰坡坡率降一檔設置,邊坡、仰坡防護應根據設防地震動峰值加速度值的提高,依次選用錨網噴、框架長錨桿、錨索、框架錨索等措施。

      10.3.7 在滿足隧道功能和結構受力良好的前提下,可加大隧道斷面尺寸。

      10.3.8 隧道內設輔助通道時,應提高主洞與輔助通道連接處的抗震性能。

      11明挖隧道結構

      11.1 一般規定

      11.1 一般規定


      11.1.1 明挖隧道應建在密實、均勻、穩定的地基上,選址時宜避開地層突變、軟弱土、液化土及斷層破碎帶等不利地段;當無法避開時應采取可靠的抗震措施。回填部分的材料、密實度效應指標不應小于原位原狀土。

      11.1.2 明挖隧道結構的抗震等級應按表11.1.2確定。

      表11.1.2 明挖隧道結構的抗震等級

      注:抗震設防烈度為9度時,甲類明挖隧道結構的抗震等級應進行專門研究論證。

      11.2 計算要求

      11.2 計算要求


      11.2.1 明挖隧道結構的抗震計算方法應根據本標準第3.4.1條確定,并應符合下列規定:

          1 隧道縱向地層條件變化較大時,明挖隧道除應進行橫向抗震計算外,尚應進行縱向抗震計算,可采用反應位移法Ⅳ或時程分析法;

          2 隧道斷面形狀變化較大或與相鄰建(構)筑物構成整體時,宜采用時程分析法進行三維抗震計算;

          3 明挖隧道的地震作用可適當考慮擋土墻疊加效果。擋土墻與結構主體密切接觸且受力鋼筋互相連接時,可將擋土墻納入結構共同計算;擋土墻與結構主體沒有密切連接或連接薄弱時,可將擋土墻與主體結構分開建模,并根據實際情況確定二者之間的約束條件。

      11.2.2 明挖隧道的地震作用應符合下列規定:

          1 結構形狀復雜、縱向穿越軟硬突變等非均勻地層的襯砌結構宜考慮沿結構縱向的水平地震作用;

          2 地形起伏較大的淺埋隧道,或沿線地質條件變化較大的局部區段,或Ⅱ類場地基本地震動峰值加速度為0.15g及其以上地區的明挖隧道尚宜考慮豎向地震作用;

          3 不符合本條第1款、第2款的情況可僅考慮沿結構斷面的水平地震作用。

      11.3 抗震措施

      11.3 抗震措施


      11.3.1 明挖隧道結構抗震構造要求應符合下列規定:

          1 宜采用現澆結構。設置裝配構件時,應與周圍構件可靠連接。

          2 墻或中柱的縱向鋼筋最小總配筋率,應增加0.5%。中柱或墻與梁或頂板、底板的連接處應滿足柱箍筋加密區的構造要求,箍筋加密區范圍與抗震等級相同的地表結構柱構件相同。

          3 地下鋼筋混凝土框架結構構件的最小尺寸,應不低于同類地表結構構件的規定。

      11.3.2 明挖隧道頂板和底板應符合下列規定:

          1 頂板、底板宜采用梁板結構。當采用板柱-抗震墻結構時,宜在柱上板帶中設構造暗梁,其構造要求同地表同類結構。

          2 地下連續墻復合墻體的頂板、底板的負彎矩鋼筋至少應有50%錨入地下連續墻,錨入長度按受力計算確定;正彎矩鋼筋應錨入內襯。

          3 隔板開孔的孔洞寬度應不大于該隔板寬度的30%;洞口的布置宜使結構質量和剛度的分布較均勻、對稱,不應發生局部突變;孔洞周圍應設置滿足構造要求的邊梁或暗梁。

      11.3.3 明挖隧道結構穿過地震時岸坡可能滑動的古河道,或可能發生明顯不均勻沉陷的地層時,應采取換土或設置樁基礎等措施。

      11.3.4 明挖隧道不應穿越可能發生液化的地層。當繞避不開時;應分析液化對結構安全及穩定性的不利影響,并可采取下列措施:

          1 對液化土層應采取注漿加固和換土措施;

          2 對液化土層未采取措施時,應分析其上浮的可能性并采取抗浮措施;

          3 明挖隧道結構與薄層液化土夾層相交,或施工中采用深度大于20m的地下連續墻圍護結構的明挖隧道結構遇到液化土層時,可僅對下臥層進行處理。

      12下沉式擋土結構

      12.1 一般規定

      12.1 一般規定


      12.1.1 下沉重力式擋土結構和下沉U型擋土結構應依據本章進行抗震設計。

      12.1.2 下沉式擋土結構可采用擬靜力法進行抗震計算。

      12.1.3 下沉式擋土結構的抗震等級應按表12.1.3確定。

      表12.1.3 下沉式擋土結構的抗震等級

      注:抗震設防烈度為9度時,甲類下沉式檔土結構的抗震等級應進行專門研究論證。

      12.1.4 擋土墻高度超過15m且抗震設防烈度為9度的下沉式擋土結構應進行專門研究和論證。

      12.2 計算要求

      12.2 計算要求


      12.2.1 下沉式擋土結構可采用中性狀態時的地震土壓力,其合力和合力作用點的高度可分別按下列公式計算:

      式中:E0——中性狀態時的地震土壓力合力(kN/m);

                KE——中性狀態時的地震土壓力系數;

                θ——擋土墻的地震角(°),可按表12.2.1取值;

                h——地震土壓力合力作用點距墻踵的高度(m);

                H——擋土墻后填土高度(m);

                γ——墻后填土的重度(kN/m3);

                φ——墻后填土的有效內摩擦角(°);

                δ0——中性狀態時的墻背摩擦角(°),可取實際墻背摩擦角的1/2,或取墻后填土有效內摩擦角值的1/6;

                α——墻后填土表面與水平面的夾角(°);

                β——墻背面與鉛錘方向的夾角(°)。

      表12.2.1 檔土墻的地震角θ(°)

      12.2.2 下沉重力式擋土結構在地震作用下的抗滑移穩定性和抗傾覆穩定性應進行驗算,其抗滑移穩定性的安全系數不應小于1.1,抗傾覆穩定性的安全系數不應小于1.2。

      12.2.3 下沉重力式擋土結構的整體滑動穩定性驗算可采用圓弧滑動面法。

      12.2.4 下沉式擋土結構的地基承載力驗算應符合現行國家標準《構筑物抗震設計規范》GB 50191的有關規定。

      12.3 抗震措施

      12.3 抗震措施


      12.3.1 下沉式擋土結構的后填土應采用排水措施,可采用點排水、線排水或面排水方案。

      12.3.2 抗震設防烈度8度和9度時,下沉重力式擋土結構不得采用干砌片石砌筑。抗震設防烈度7度時,采用干砌片石砌筑的下沉重力式擋土結構墻高不應大于3m。

      12.3.3 下沉重力式漿砌片石或漿砌塊石擋土結構墻高,抗震設防烈度8度時不宜超過12m,抗震設防烈度9度時不宜超過10m;超過10m時,宜采用混凝土整體澆筑。

      12.3.4 下沉重力式混凝土擋土結構的施工縫應設置榫頭或采用短鋼筋連接,榫頭的面積不應小于總截面面積的20%。

      12.3.5 同類地層上建造的下沉重力式或U型擋土結構,伸縮縫間距不宜大于15m。在地基土質或墻高變化較大處應設置沉降縫。

      12.3.6 下沉式擋土結構不應直接設在液化土或軟弱地基上。不可避免時,可采用換土、加大基底面積或采用砂樁、碎石樁等地基加固措施。當采用樁基時,樁尖應伸入穩定地層。

       附錄A 結構體系簡化計算原則

      附錄A 結構體系簡化計算原則


      A.0.1 當采用反應位移法Ⅰ~反應位移法Ⅳ計算時,結構抗震計算應采用荷載-結構模型;當采用整體式反應位移法或時程分析法計算時,結構抗震計算應采用地層-結構模型。

      A.0.2 當采用荷載-結構模型計算時,地下結構構件宜采用梁單元模擬,周邊地層對結構的支承及與結構的運動相互作用宜采用地層彈簧模擬。

      A.0.3 當采用地層-結構模型計算時,應符合下列規定:

          1 宜采用地層-結構模型按平面應變問題計算分析,當考慮地下結構空間動力效應時,宜采用三維模型計算分析;

          2 二維時程分析法時,地下結構構件可采用梁單元或平面應變單元模擬;地層可采用平面應變單元模擬;

          3 三維時程分析法時,梁、柱等桿系構件可采用梁單元或實體單元模擬,板、側墻等構件可采用板單元或實體單元模擬,地層可采用實體單元模擬;

          4 采用時程分析法計算時,側面宜采用能反映能量輻射的人工邊界。當底部為堅硬基巖面,且上覆地層模量顯著低于基巖時,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 腋角的簡化計算應符合下列規定:

          1 構件端部設有腋角時,腋角尺寸小于相應方向構件跨度的1/10,可作為同樣板厚進行分析;

          2 驗算腋角斷面所用的構件有效尺寸d,應考慮腋角,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-柱體系的地下結構應按等代框架法進行地震反應分析,即中柱應按真實截面尺寸建模,其他構件截面寬度應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 非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土場地的震陷變形計算

      附錄B 非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土場地的震陷變形計算


      B.0.1 當遭受7度、8度和9度地震時,可按等效動剪應力的方法確定地震荷載的動剪應力幅值,其對應的振動次數宜分別為10次、20次和30次。地震作用的等效動剪應力可按下列公式計算:

        式中:amaxⅡ——Ⅱ類場地地表水平向峰值加速度(m/s2),應按本標準表5.1.3確定;

                ψa——峰值加速度調整系數,應按現行國家標準《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909確定;

                σv——深度z處第j層土上覆土柱壓縮應力(kPa);

                γa——深度z處動剪應力折減系數;

                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模型描述土的動應力應變關系。動剪應力幅值與動剪應變幅值之間的骨干曲線應服從雙曲線關系。土的骨干曲線和動剪切模量可由下列公式計算:

       式中:γd——動剪應變幅值;

                G0——初始動剪切模量(kPa),可按本標準公式(B.0.2-2)計算;

                τy——骨干曲線漸近線的動剪應力(kPa),可按本標準公式(B.0.2-3)計算;

                Pa——大氣壓力(kPa);

                K,n——土的試驗參數;

                K0——土的靜止土壓力系數;

                cd---土的動黏聚強度指標(kPa);

                φd——土的動摩擦強度指標(°);

                Gd——土的動剪切模量(kPa)。

      B.0.3 土的動剪應變可依據地震作用的動剪應力及土的動剪切模量隨動剪應變幅值的變化關系,按下列方法計算:

          1 可按下式迭代計算動剪應變:

      γdnd/Gdn     (B.0.3-1)

          式中:Gdn——第n次迭代計算的動剪切模量(kPa);

                γdn——第n次迭代計算的動剪應變幅值。

          2 當第n次迭代計算的動剪切模量與前一次計算確定的動剪切模量滿足下式時,可判斷迭代計算完成:

      B.0.4 非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土的震陷變形可由動剪切作用下動剪應變及其等效循環次數,土的含水率和上覆壓縮應力確定。砂質粉黃土的震陷系數可按下式計算:

          式中:ω——土的含水率(%);

                γd——土的動剪應變;

                N——等效循環次數;

                α,a,b——土的震陷系數參數。

      B.0.5 當震陷系數δd不小于0.015時,可判斷為震陷性土。非飽和結構性粉土、砂黃土及砂質粉黃土場地的震陷變形可按下式計算:

          式中:δdi——第i層土的震陷系數。

       附錄C 初始靜應力狀態確定方法

      附錄C 初始靜應力狀態確定方法


      C.0.1 靜力設計時已進行過考慮施工過程的應力狀態分析,動力計算中的初始靜應力狀態宜采用靜力分析結果。

      C.0.2 對于采用反應位移法且結構壁為直邊的抗震設計,靜力分析可按下列方法計算:

          1 土壓力和水壓力宜分別計算,其中水壓力可按靜水壓力公式計算出壓強分布:

      pW=γWh      (C.0.2-1)

          式中:pW——水壓力(Pa);

                γW——水的重度,取9810N/m3

                h——計算點到自由水面的豎向距離(m)。

          2 土壓力可按下列公式計算:

      式中:σsz——計算點處的豎向自重應力(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——考慮結構壁與豎直方向夾角的靜止狀態下的土壓力系數;

                q0——地表堆載(kPa);

                φ'——計算點所在土層的有效應力強度指標(°);

                δ0——結構壁與土的摩擦角(°);

                β——結構壁與豎直方向夾角(°)。

      C.0.3 對于采用時程分析法或結構壁為曲邊的抗震設計,應采用數值分析方法計算起始靜應力狀態。

       本標準用詞說明

      本標準用詞說明


      1 為便于在執行本標準條文時區別對待,對要求嚴格程度不同的用詞說明如下:

          1)表示很嚴格,非這樣做不可的:

            正面詞采用“必須”,反面詞采用“嚴禁”;

          2)表示嚴格,在正常情況下均應這樣做的:

             正面詞采用“應”,反面詞采用“不應”或“不得”;

          3)表示允許稍有選擇,在條件許可時首先應這樣做的:

            正面詞采用“宜”,反面詞采用“不宜”;

          4)表示有選擇,在一定條件下可以這樣做的,采用“可”。

      2 條文中指明應按其他有關標準執行的寫法為:“應符合……的規定”或“應按……執行”。

       引用標準名錄

      引用標準名錄


      1 《建筑地基基礎設計規范》GB 50007

      2 《混凝土結構設計規范》GB 50010

      3 《建筑抗震設計規范》GB 50011

      4 《鐵路工程抗震設計規范》GB 50111

      5 《地鐵設計規范》GB 50157

      6 《構筑物抗震設計規范》GB 50191

      7 《城市軌道交通巖土工程勘察規范》GB 50307

      8 《城市軌道交通結構抗震設計規范》GB 50909

      9 《厚度方向性能鋼板》GB/T 5313

      10 《中國地震動參數區劃圖》GB 18306

      11 《建筑樁基技術規范》JGJ 94

      12 《公路工程抗震規范》JTG B02

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      • 2032年,千萬不要去美國。

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