（免费下载）GB/T 51336-2018 地下结构抗震设计标准
前言
主编部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
批准部门：中华人民共和国住房和城乡建设部
施行日期：2 0 1 9 年 4 月 1 日
中华人民共和国住房和城乡建设部公告
2018年 第262号
住房城乡建设部关于发布国家标准《地下结构抗震设计标准》的公告
现批准《地下结构抗震设计标准》为国家标准,编号为GB/T 51336-2018，自2019年4月1日起实施。
本标准在住房城乡建设部门户网站(www．mohurd．gov．cn)公开，并由住房城乡建设部标准定额研究所组织中国建筑工业出版社出版发行。
中华人民共和国住房和城乡建设部
2018年11月1日
前言
根据住房和城乡建设部《关于印发<2015年工程建设标准规范制订、修订计划>的通知》(建标[2014]189)号)的要求，标准编制组经广泛调查研究，认真总结实践经验，参考有关国际标准和国外先进标准，并在广泛征求意见的基础上，编制了本标准。
本标准的主要技术内容是：1．总则；2．术语和符号；3．基本规定；4．场地；5．设计地震动；6．抗震计算和验算；7．地下单体结构；8．地下多体结构；9．盾构隧道结构；10．矿山法隧道结构；11．明挖隧道结构；12．下沉式挡土结构。
本标准由住房和城乡建设部负责管理，由清华大学负责具体技术内容的解释。执行过程中如有意见或建议，请寄送清华大学(地址：北京市海淀区清华大学新水利馆地下结构抗震设计标准编制组，邮编：100084)。
本标准主编单位：清华大学
北京城建设计发展集团股份有限公司
本标准参编单位：中国建筑科学研究院有限公司
西南交通大学
华东建筑设计研究院有限公司
北京建华建材技术研究院有限公司
中国地震局地球物理研究所
西安理工大学
北京工业大学
上海市政工程设计研究总院(集团)有限公司
中冶建筑研究总院有限公司
中铁第四勘察设计院集团有限公司
北京市市政工程设计研究总院有限公司
北京交通大学
本标准主要起草人员：张建民 杨秀仁 鲁卫东 黄美群 刘晶波 宋二祥 高文生 杜修力 张鸿儒 何川 张雁 耿萍 邵生俊 王卫东 王睿 姚虞 陈韧韧 李霞 韩玉珍 荣冰 包琦玮 李小军 辛鸿博 周质炎 肖明清 陶连金
本标准主要审查人员：周福霖 龚晓南 任辉启 徐建 王兰民 沈小克 刘汉龙 刘华北 黄茂松 李国良 李耀良
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。
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。
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。
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
3 基本规定
4 场地
5 设计地震动
6 抗震计算和验算
7 地下单体结构
8 地下多体结构
9 盾构隧道结构
10 矿山法隧道结构
11 明挖隧道结构
12 下沉式挡土结构
附录A 结构体系简化计算原则
A.0.1 当采用反应位移法Ⅰ～反应位移法Ⅳ计算时，结构抗震计算应采用荷载-结构模型；当采用整体式反应位移法或时程分析法计算时，结构抗震计算应采用地层-结构模型。
A.0.2 当采用荷载-结构模型计算时，地下结构构件宜采用梁单元模拟，周边地层对结构的支承及与结构的运动相互作用宜采用地层弹簧模拟。
A.0.3 当采用地层-结构模型计算时，应符合下列规定：
1 宜采用地层-结构模型按平面应变问题计算分析，当考虑地下结构空间动力效应时，宜采用三维模型计算分析；
2 二维时程分析法时，地下结构构件可采用梁单元或平面应变单元模拟；地层可采用平面应变单元模拟；
3 三维时程分析法时，梁、柱等杆系构件可采用梁单元或实体单元模拟，板、侧墙等构件可采用板单元或实体单元模拟，地层可采用实体单元模拟；
4 采用时程分析法计算时，侧面宜采用能反映能量辐射的人工边界。当底部为坚硬基岩面，且上覆地层模量显著低于基岩时，底部人工边界可取刚性边界；否则，宜选用能反映能量辐射的人工边界。
A.0.4 腋角的简化计算应符合下列规定：
1 构件端部设有腋角时，腋角尺寸小于相应方向构件跨度的1/10，可作为同样板厚进行分析；
2 验算腋角断面所用的构件有效尺寸d，应考虑腋角，腋角可仅考虑1：3坡度缓的部分作为有效尺寸(图A.0.4)。
A.0.5 采用纵梁-柱体系的地下结构应按等代框架法进行地震反应分析，即中柱应按真实截面尺寸建模，其他构件截面宽度应取纵梁相邻跨度各一半之和。
图A.0.4 梁腋断面有效高度d
附录B 非饱和结构性粉土、砂黄土及砂质粉黄土场地的震陷变形计算
B.0.1 当遭受7度、8度和9度地震时，可按等效动剪应力的方法确定地震荷载的动剪应力幅值，其对应的振动次数宜分别为10次、20次和30次。地震作用的等效动剪应力可按下列公式计算：
式中：amaxⅡ——Ⅱ类场地地表水平向峰值加速度(m/s2)，应按本标准表5.1.3确定；
ψa——峰值加速度调整系数，应按现行国家标准《城市轨道交通结构抗震设计规范》GB 50909确定；
σv——深度z处第j层土上覆土柱压缩应力(kPa)；
γa——深度z处动剪应力折减系数；
γi——自地表往下第i层土的重度(kN/m3)；
hi——自地表往下第i层土的厚度(m)。
B.0.2 可采用等效黏弹性本构模型描述土的动应力应变关系。动剪应力幅值与动剪应变幅值之间的骨干曲线应服从双曲线关系。土的骨干曲线和动剪切模量可由下列公式计算：
式中：γd——动剪应变幅值；
G0——初始动剪切模量(kPa)，可按本标准公式(B.0.2-2)计算；
τy——骨干曲线渐近线的动剪应力(kPa)，可按本标准公式(B.0.2-3)计算；
Pa——大气压力(kPa)；
K,n——土的试验参数；
K0——土的静止土压力系数；
cd---土的动黏聚强度指标(kPa)；
φd——土的动摩擦强度指标(°)；
Gd——土的动剪切模量(kPa)。
B.0.3 土的动剪应变可依据地震作用的动剪应力及土的动剪切模量随动剪应变幅值的变化关系，按下列方法计算：
1 可按下式迭代计算动剪应变：
γdn=τd/Gdn(B.0.3-1)
式中：Gdn——第n次迭代计算的动剪切模量(kPa)；
γdn——第n次迭代计算的动剪应变幅值。
2 当第n次迭代计算的动剪切模量与前一次计算确定的动剪切模量满足下式时，可判断迭代计算完成：
B.0.4 非饱和结构性粉土、砂黄土及砂质粉黄土的震陷变形可由动剪切作用下动剪应变及其等效循环次数，土的含水率和上覆压缩应力确定。砂质粉黄土的震陷系数可按下式计算：
式中：ω——土的含水率(％)；
γd——土的动剪应变；
N——等效循环次数；
α，a，b——土的震陷系数参数。
B.0.5 当震陷系数δd不小于0.015时，可判断为震陷性土。非饱和结构性粉土、砂黄土及砂质粉黄土场地的震陷变形可按下式计算：
式中：δdi——第i层土的震陷系数。
附录C 初始静应力状态确定方法
C.0.1 静力设计时已进行过考虑施工过程的应力状态分析，动力计算中的初始静应力状态宜采用静力分析结果。
C.0.2 对于采用反应位移法且结构壁为直边的抗震设计，静力分析可按下列方法计算：
1 土压力和水压力宜分别计算，其中水压力可按静水压力公式计算出压强分布：
pW＝γWh (C.0.2-1)
式中：pW——水压力(Pa)；
γW——水的重度，取9810N/m3；
h——计算点到自由水面的竖向距离(m)。
2 土压力可按下列公式计算：
式中：σsz——计算点处的竖向自重应力(kPa)；
γi——第i层土的重度(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层土的厚度(m)；
K0——考虑结构壁与竖直方向夹角的静止状态下的土压力系数；
q0——地表堆载(kPa)；
φ＇——计算点所在土层的有效应力强度指标(°)；
δ0——结构壁与土的摩擦角(°)；
β——结构壁与竖直方向夹角(°)。
C.0.3 对于采用时程分析法或结构壁为曲边的抗震设计，应采用数值分析方法计算起始静应力状态。
附录D 均匀地层中圆形盾构隧道地震内力简化计算公式
D.0.1 均匀地层中圆形盾构隧道横断面地震内力(图D.0.1)可按下列公式计算：
图D.0.1 横向地震内力正负号约定(图示为正)
M-弯矩；N-轴力；Q-剪力；1-管片中轴线
式中：U——地表最大相对位移(m)，可根据本标准公式(6.2.4-1)当z＝0时确定；
Hc——地表至隧道中心的距离(m)；
R——隧道横断面衬砌中轴线半径(m)；
Es——衬砌弹性模量(Pa)；
Is——衬砌环断面惯性矩(m4)；
υD——地层的泊松比；
GD——地层动剪切模量(Pa)。
D.0.2 均匀地层中圆形盾构隧道纵向地震内力可按下列公式计算：
1 地震波的传播方向与隧道轴线夹角为45°时，隧道所受轴力最大，最大轴向拉力及相关系数可按下列公式计算：
式中：βT——拉伸轴力系数；
βC——压缩轴力系数；
K1——结构纵向单位长度内纵向地层弹簧刚度(N/m2)；
η——轴向拉伸或压缩范围(m)；
λ＇——地震波沿隧道轴线的波长(m)；
λ——地层变形的波长(m)，可按本标准公式(6.4.4-3)计算；
Uhc＇——隧道中心处地层的水平相对位移最大值Uhc在隧道轴向方向的分量(m)；
Uhc——隧道中心处地层的水平相对位移最大值(m)，按本标准公式(6.2.4-1)中z取隧道中心埋深Hc时的取值；
——盾构隧道等效抗压刚度(N)；
——盾构隧道等效抗拉刚度(N)；
Es——衬砌弹性模量(Pa)；
kj——单个螺栓的抗拉刚度(N/m)；
n——横截面螺栓的个数；
As——隧道横截面面积(m2)。
2 当地震波的传播方向与隧道轴向一致时，衬砌结构将产生最大弯矩，最大弯矩及相关系数可按下列公式计算：
式中：αM——弯矩系数；
Kt——结构纵向单位长度内横向地层弹簧刚度(N/m2)；
Uhc——隧道中心处地层的水平相对位移最大值(m)，按本标准公式(6.2.4-1)中z取隧道中心埋深Hc时的取值；
λ——地层变形的波长(m)，可按本标准公式(6.4.4-3)计算；
(EI)eq——盾构隧道等效抗弯刚度(N·m2)；
Is——衬砌环断面惯性矩(m4)；
KJ——隧道横截面螺栓抗拉刚度(N/m)；
kj——单个螺栓的抗拉刚度(N/m)；
n—一横截面螺栓的个数；
ls——衬砌环宽度(m)。
