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36. 建筑抗震设计规范-50011-2010下表所示(对于一般橡胶支座):而上部结构的抗震构造,只能按降低一度分挡,即以 分档。
水平向减震系数与隔震后结构水平地震作用所对应
本次修订对2001规范的规定,还有下列变仆
1计算水平减震系数的隔震支座参数,橡胶支座的水平剪切应变由50%改为100%,大致 近设防地震的变形状态,支座的等效刚度比2001规范减少,计算的隔震的效果更明显。 2多层隔震结构的水平地震作用沿高度矩形分布改为按重力荷载代表值分布。还补充了 高层隔震建筑确定水平向减震系数的方法。 3对8度设防考虑竖向地震的要求有所加严,由“宜”改为“应”。 2.2.7隔震后上部结构的抗震措施可以适当降低,一般的橡胶支座以水平向减震系数0.40 为界划分DB63/ 958-2011 起重机械安全使用技术规范.pdf,并明确降低的要求不得超过一 度,对于不同的设防烈度如下表所示:
向减震系数与隔震后上部结构抗震措施所对应烈度的分
需注意,本规范的抗震措施,一般没有8度(0.30g)和7度(0.15g)的具体规定。因此,当 3≥0.40时抗震措施不降低,对于7度(0.15g)设防时,即使β<0.40,隔震后的抗震措施基本 上不降低, 砌体结构隔震后的抗震措施,在附录L中有较为具体的规定。对混凝土结构的具体要求, 可直接按降低后的烈度确定,本次修订不再给出具体要求。 考虑到隔震层对竖向地震作用没有隔振效果,隔震层以上结构的抗震构造措施应保留与 竖向抗力有关的要求。本次修订,与抵抗竖向地震有关的措施用条注的方式予以明确。 12.2.8本次修订,删去2001规范关于墙体下隔震支座的间距不宜大于2m的规定,使大直 径的隔震支座布置更为合理。 为了保证隔震层能够整体协调工作,隔震层顶部应设置平面内刚度足够大的梁板体系。 当采用装配整体式钢筋混凝土楼盖时,为使纵横梁体系能传递竖向荷载并协调横向剪力在每 个隔震支座的分配,支座上方的纵横梁体系应为现浇。为增大隔震层顶部梁板的平面内刚度, 需加大梁的截面尺寸和配筋。 隔震支座附近的梁、柱受力状态复杂,地震时还会受到冲切,应加密箍筋,必要时配置 网状钢筋。 上部结构的底部剪力通过隔震支座传给基础结构。因此,上部结构与隔震支座的连接件、 隔震支座与基础的连接件应具有传递上部结构最大底部剪力的能力。
12.2.9对隔震层以下的结构部分,主要设计要求是:保证隔震设计能在罕遇地震下发挥隔震 效果。因此,需进行与设防地震、罕遇地震有关的验算,并适当提高抗液化措施。 本次修订,增加了隔震层位于下部或大底盘顶部时对隔震层以下结构的规定,进一步明 确了按隔震后而不是隔震前的受力和变形状态进行抗震承载力和变形验算的要求。
2.3房屋消能减震设计
Sj= S sj+ S cj ΦTCΦ ocj 4元M
式中j、si、cj一分别为消能减震结构的j振型阻尼比、原结构的j振型阻尼比 和消能器附加的j振型阻尼比; T、Φj、M一消能减震结构第j自振周期、振型和广义质量; C。一消能器产生的结构附加阻尼矩阵。 国内外的一些研究表明,当消能部件较均匀分布且阻尼比不大于0.20时,强行解耦与精确解 的误差,大多数可控制在5%以内。 12.3.5本次修订,增加了对黏弹性材料总厚度以及极限位移、极限速度的规定。 12.3.6本次修订,根据实际工程经验,细化了2001版的检测要求,试验的循环次数,由60 圈改为30圈。性能的衰减程度,由10%降低为15%。 12.3.7本次修订,进一步明确消能器与主结构连接部件应在弹性范围内工作。 12.3.8本条是新增的。当消能减震的地震影响系数不到非消能减震的50%时,可降低一度。
L结构隔震设计简化计算和砌体结构隔震措放
1对于剪切型结构,可根据基本周期和规范的地震影响系数曲线估计其隔震和不隔震的水 一地震作用。此时,分别考虑结构基本周期不大于特征周期和大于征周期两种情况,在每 种情况中又以5倍特征周期为界加以区分。 1)不隔震结构的基本周期不大于特征周期T的情况: 没,隔震结构的地震影响系数为α,不隔震结构的地震影响系数为α',则对隔震结构,整个 体系的基本周期为T,当不大于5T,时地震影响系数
a = n2(T /T)"a max
式中αmax一阻尼比0.05的不隔震结构的水平地震影响系数最大值; Ⅱ2、Y一分别为与阻尼比有关的最大值调整系数和曲线下降段衰减指数,见5.1节条文 说明。 按照减震系数的定义,若水平向减震系数为β,则隔震后结构的总水平地震作用为不隔 震结构总水平地震作用的β倍,即
α≤βa β≥ ~2(T./T)
根据2001规范试设计的结果,简化法的减震系数小于时程法,采用1.2的系数可接近时
β=1.2 n2(T/T)
确定水平向减震系数需专门研究,往往不易实现。例如要使水平向减震系数为0.25,需有:
对II类场地T=0.35s,阻尼比0.05,相应的T为4.79
2)结构基本周期大于特征周期的情况: 不隔震结构的基本周期To大于特征周期T。时,地震影响系
a'= (Tg/To)0.9 a max
为使隔震结构的水平向减震系数达到β,同样考虑1.2的调整系数,需有
=1.2 n2(T /T)"(To/T)0
ui=(uc+ugsin ai)"+(uticos a;)" =u+2uuisina;+ui
ui=niuc ni=1+(ur/u.)sin a i
另一方面,在水平地震下i支座的附加位移可根据楼层 的扭转角与支座至隔震层刚度中心的距离得到,
图L2隔震层扭转计算简图
4. n; =1 + 2re sin α, Ek,r?
如果将隔震层平移刚度和扭转刚度用隔震层平面的几何尺寸表述,并设隔震层平面为矩形且 隔震支座均勾布置,可得
kh α ab Ekjri² α ab(a²+b3) / 12 n:=1+12 e s; / (a2+b2)
对于同时考虑双向水平地震作用的扭转影响的情况,由于隔震层在两个水平方向的刚度 和阻尼特性相同,若两方向隔震层顶部的水平力近似认为相等,均取为FEk,可有地震扭矩
其中,偏心距e为下列二式的较大值
e= e.2+(0.85e)2 和e=Ve.2+(0.85e)
FEK Eys FEK ) 扭矩取下列二者的较大 M,= /Mtx 2 +(0.85 Mty)2 和M,=/Mty2+(0.85M)2 Mtx=FEke
考虑到施工的误差,地震剪力的偏心距e宜计入偶然偏心距的影响,与本规范5.2节的规定 相同,隔震层也采用限制扭转影响系数最小值的方法处理。由于隔震结构设计有助于减轻结 购扭转反应,建议偶然偏心距可根据隔震层的情况取值,不一定取垂直于地震作用方向边长 的5%。 3对于砌体结构,其竖向抗震验算可简化为墙体抗震承载力验算时在墙体的平均正应力( 计入竖向地震应力的不利影响。 4考虑到隔震层对竖向地震作用没有隔振效果,上部砌体结构的构造应保留与竖向抗力有
13.1.1非结构的抗震设计所涉及的设计领域较多,本章主要涉及与主体结构设计有关的内 容,即非结构构件与主体结构的连接件及其锚固的设计。 非结构构件(如墙板、幕墙、广告牌、机电设备等)自身的抗震,系以其不受损坏为前 提的,本章不直接涉及这方面的内容。 本章所列的建筑附属设备,不包括工业建筑中的生产设备和相关设施。 13.1.2非结构构件的抗震设防目标列于本规范3.7节。与主体结构三水准设防目标相协调, 容许建筑非结构构件的损坏程度略大于主体结构,但不得危及生命。 建筑非结构构件和建筑附属机电设备支架的抗震设防分类,各国的抗震规范、标准有不 同的规定,本规范大致分为高、中、低三个层次: 高要求时,外观可能损坏而不影响使用功能和防火能力,安全玻璃可能裂缝,可经受相 连结构构件出现1.4倍以上设计挠度的变形,即功能系数取≥1.4; 中等要求时,使用功能基本正常或可很快恢复,耐火时间减少1/4,强化玻璃破碎,其 它玻璃无下落,可经受相连结构构件出现设计度的变形,功能系数取1.0; 一般要求,多数构件基本处于原位,但系统可能损坏,需修理才能恢复功能,耐火时间 明显降低,容许玻璃破碎下落,只能经受相连结构构件出现0.6倍设计挠度的变形,功能系 数取0.6。 世界各国的抗震规范、规定中,要求对非结构的地震作用进行计算的有60%,而仅有28 %对非结构的构造做出规定。考虑到我国设计人员的习惯,首先要求采取抗震措施,对于抗 震计算的范围由相关标准规定,一般情况下,除了本规范第5章有明确规定的非结构构件, 如出屋面女儿墙、长悬臂构件(雨蓬等)外,尽量减少非结构构件地震作用计算和构件抗震 验算的范围。例如,需要进行抗震验算的非结构构件大致如下: 17~9度时,基本上为脆性材料制作的幕墙及各类幕墙的连接; 28、9度时,悬挂重物的支座及其连接、出屋面厂告牌和类似构件的锚固: 3附着于高层建筑的重型商标、标志、信号等的支架; 48、9度时,乙类建筑的文物陈列柜的支座及其连接; 57~9度时,电梯提升设备的锚固件、高层建筑的电梯构件及其铺固; 67~9度时,建筑附属设备自重超过1.8kN或其体系自振周期大于0.1s的设备支架, 基座及其锚固。 13.1.3很多情况下,同一部位有多个非结构构件,如出入口通道可包括非承重墙体、悬吊 天棚、应急照明和出入信号四个非结构构件;电气转换开关可能安装在非承重隔墙上等。当 抗震设防要求不同的非结构构件连接在一起时,要求低的构件也需按较高的要求设计,以确 保较高设防要求的构件能满足规定
13.2.1本条明确了结构专业所需考虑的非结构构件的影响,包括如何在结构设 关的重力、刚度、承载力和必要的相互作用。结构构件设计时仅计入支承非结构 作用并验算连接件的铺固
关的重力、刚度、承载力和必要的相互作用。结构构件设计时仅计入支承非结构部位的集中 作用并验算连接件的锚固。 13.2.2非结构构件的地震作用,除了自身质量产生的惯性力外,还有支座间相对位移产生 的附加作用;二者需同时组合计算。 非结构构件的地震作用,除了本规范第5章规定的长悬臂构件外,只考虑水平方向。其 基本的计算方法是对应于“地面反应谱”的“楼面谱”,即反映支承非结构构件的主体结构体 系自身动力特性、非结构构件所在楼层位置和支点数量、结构和非结构阻尼特性对地面地震 运动的放大作用:当非结构构件的质量较大时或非结构体系的自振特性与主结构体系的某 振型的振动特性相近时,非结构体系还将与主结构体系的地震反应产生相互影响。一般情况 下,可采用简化方法,即等效侧力法计算;同时计入支座间相对位移产生的附加内力。对刚 生连接于楼盖上的设备,当与楼层并为一个质点参与整个结构的计算分析时,也不必另外用 楼面谱进行其地震作用计算。 要求进行楼面谱计算的非结构构件,主要是建筑附属设备,如巨天的高位水箱、出屋面 的大型塔架等。采用第二代楼面谱计算可反映非结构构件对所在建筑结构的反作用,不仅导 致结构本身地震反应的变化,固定在其上的非结构的地震反应也明显不同。 计算楼面谱的基本方法是随机振动法和时程分析法,当非结构构件的材料与结构体系相 同时,可直接利用一般的时程分析软件得到;当非结构构件的质量较大,或材料阻尼特性明 显不同,或在不同楼层上有支点,需采用第二代楼面谱的方法进行验算。此时,可考虑非结 构与主体结构的相互作用,包括“吸振效应”,计算结果更加可靠。采用时程分析法和随机振 动法计算楼面谱需有专门的计算软件
13.2.2非结构构件的地震作用,除了自身质量产生的惯性力外,还有支座间相对位移产生
等效侧力法在第一代楼面谱(以建筑的楼面运动作为地震输入,将非结构构件作为单自 由度系统,将其最大反应的均值作为楼面谱,不考虑非结构构件对楼层的反作用)基础上做 广简化。各国抗震规范的非结构构件的等效侧力法,一般由设计加速度、功能(或重要)系 数、构件类别系数、位置系数、动力放大系数和构件重力六个因素所决定。 设计加速度一般取相当于设防烈度的地面运动加速度;与本规范各章协调,这里仍取多 遇地震对应的加速度。 部分非结构构件的功能系数和类别系数参见本规范附录M.2。 位置系数,一般沿高度为线性分布,顶点的取值,UBC97为4.0,欧洲规范为2.0,日 本取3.3。根据强震观测记录的分析,对多层和一般的高层建筑,顶部的加速度约为底层的 二倍;当结构有明显的扭转效应或高宽比较大时,房屋顶部和底部的加速度比例大于2.0。 因此,凡采用时程分析法补充计算的建筑结构,此比值应依据时程分析法相应调整, 状态系数,取决于非结构体系的自振周期,UBC97在不同场地条件下,以周期1s时的
动力放大系数为基础再乘以2.5和1.0两挡,欧洲规范要求计算非结构体系的自振周期Ta, 取值为3/[1十(1一T/T1)],日本取1.0、1.5和2.0三档。本规范不要求计算体系的周期,简 化为两种极端情况,1.0适用于非结构的体系自振周期不大于0.06s等体系刚度较大的情况, 其余按T接近于Ti的情况取值。当计算非结构体系的自振周期时,则可按2/[1十(1一T/T)] 采用。 由此得到的地震作用系数(取位置、状态和构件类别三个系数的乘积)的取值范围,与主 体结构体系相比,UBC97按场地不同为0.7~4.0倍(若以硬土条件下结构周期1.0s为1.0, 则为0.5~5.6倍),欧洲规范为0.75~6.0倍(若以以硬土条件下结构周期1.0s为1.0,则为 1.210倍)。我国一般为0.6~4.8倍(若以T=0.4s、结构周期1.0s为1.0,则为1.3~11倍)。 13.2.4非结构构件支座间相对位移的取值,凡需验算层间位移者,除有关标准的规定外, 一般按本规范规定的位移限值采用。 对建筑非结构构件,其变形能力相差较大。砌体材料构成的非结构构件,由于变形能力 较差而限制在要求高的场所使用,国外的规范也只有构造要求而不要求进行抗震计算;金属 幕墙和高级装修材料具有较大的变形能力,国外通常由生产厂家按主体结构设计的变形要求 提供相应的材料,而不是由材料决定结构的变形要求;对玻璃幕墙,《建筑幕墙》标准中已规 定其平面内变形分为五个等级,最大1/100,最小1/400。 对设备支架,支座间相对位移的取值与使用要求有直接联系。例如,要求在设防烈度地 震下保持使用功能(如管道不破碎等),取设防烈度下的变形,即功能系数可取23,相应 的变形限值取多遇地震的3~4倍;要求在罕遇地震下不造成次生灾害,则取罕遇地震下的变 形限值。 13.2.5本条规定非结构构件地震作用效应组合和承载力验算的原则。强调不得将摩擦力作 为抗震设计的抗力,
89规范各章中有天建筑非结构构件的构造要求如下: 1.砌体房屋中,后砌隔墙、楼梯间砖砌栏板的规定; 2.多层钢筋混凝土房屋中,围护墙和隔墙材料、砖填充墙布置和连接的规定; 3.单层钢筋混凝土柱厂房中,天窗端壁板、围护墙、高低跨封墙和纵横跨悬墙的材料和 布置的规定,砌体隔墙和围护墙、墙梁、大型墙板等与排架柱、抗风柱的连接构造要求; 4.单层砖柱厂房中,隔墙的选型和连接构造规定; 5.单层钢结构厂房中,围护墙选型和连接要求。 2001规范将上述规定加以合并整理,形成建筑非结构构件材料、选型、布置和锚固的基 本抗震要求。还补充了吊车走道板、天沟板、端屋架与山墙间的填充小屋面板,天窗端壁板 和天窗侧板下的填充砌体等非结构件与支承结构可靠连接的规定。 玻璃幕墙已有专门的规程,预制墙板、顶棚及女儿墙、雨蓬等附属构件的规定,也由专 门的非结构抗震设计规程加以规定。
本次修订的主要内容如下:
13.3.4增加了框架楼梯间等处填充墙设置钢丝网面层加强的要求。 13.3.5进一步明确厂房围护墙的设置应注意下列问题: 1)唐山地震震害经验表明:嵌砌墙的墙体破坏较外贴墙轻得多,但对厂房的整体抗震 生能极为不利,在多跨厂房和外纵墙不对称布置的厂房中,由于各柱列的纵向侧移刚度差别 悬殊,导致厂房纵向破坏,倒塌的震例不少,即使两侧均为嵌砌墙的单跨厂房,也会由于纵 向侧移刚度的增加而加大厂房的纵向地震作用效,特别是柱顶地震作用的集中对柱顶节点的 抗震很不利,容易造成柱顶节点破坏,危及屋盖的安全,同时由于门窗洞口处刚度的削弱和 突变,还会导致门窗洞口处柱子的破坏,因此,单跨厂房也不宜在两侧采用嵌砌墙。 2)砖砌体的高低跨封墙和纵横向厂房交接处的悬墙,由于质量大、位置高,在水平地震 作用特别是高振型影响下,外用力大,容易发生外倾、倒塌,造成高砸低的震害,不仅砸坏 低屋盖,还可能破坏低跨设备或伤人,危害严重,唐山地震中,这种震害的发生率很高,因 比,宜采用轻质墙板,当必需采用砖砌体时,应加强与主体结构的锚拉。 3高低跨封墙直接砌在低跨屋面板上时,由于高振型和上、下变形不协调的影响,容易 发生倒塌破坏,并砸坏低跨屋盖,邢台地震7度区就有这种震例。 4)砌体女儿墙的震害较普遍,故规定需设置时,应控制其高度,并采取防地震时倾倒的 构造措施, 5)不同墙体材料的质量、刚度不同,对主体结构的地震影响不同,对抗震不利,故不宜 采用。必要时,宜采用相应的措施。 13.3.6本条文字表达略有修改。轻型板材是指彩色涂层压型钢板、硬质金属面夹芯板,以 及铝合金板等轻型板材。 降低厂房屋盖和围护结构的重量,对抗震十分有利。震害调查表明,轻型墙板的抗震效果 很好。大型墙板围护厂房的抗震性能明显优于砌体围护墙厂房。大型墙板与厂房柱刚性连接, 对厂房的抗震不利,并对厂房的纵向温度变形、厂房柱不均匀沉降以及各种振动也都不利。 因此,大型墙板与厂房柱间应优先采用柔性连接。 嵌砌砌体墙对厂房的纵向抗震不利,故一般不应采用
13.4附属机电设备支架的基本抗震措施
本规范仅规定对附属机电设备支架的基本要求。并参照美国UBC规范的规定,给出了 可不作抗震设防要求的一些小型设备和小直径的管道。 建筑附属机电设备的种类繁多,参照美国UBC97规范,要求自重超过1.8kN(400磅) 或自振周期大于0.1s时,要进行抗震计算。计算自振周期时,一般采用单质点模型。对于支 承条件复杂的机电设备,其计算模型应符合相关设备标准的要求。
附录M实现抗震性能设计目标的参考方法
M.1结构构件抗震性能设计方法
M.1.1本条依据震害,尽可能将结构构件在地震中的破坏程度,用构件的承载力和变形的状
态做适当的定量描述,以作为性能设计的参考指标。 关于中等破坏时构件变形的参考值,大致取规范弹性限值和弹塑性限值的平均值;构件 妾近极限承载力时,其变形比中等破坏小些;轻微损坏,构件处于开裂状态,大致取中等破 坏的一半。不严重破坏,大致取规范不倒塌的弹塑性变形限值的90%。 不同性能要求的位移及其延性要求,参见图M.1.1。从中可见,对于非隔震、减震结构, 生能1,在罕遇地震时层间位移可按线性弹性计算,约为【△ue],震后基本不存在残余变形; 生能2,震时位移小于2[△ue],震后残余变形小于0.5[△ue];性能3,考虑阻尼有所增加,震 时位移约为4~5[△u.],按退化刚度估计震后残余变形约[△u.];性能4,考虑等效阻尼加大和 刚度退化,震时位移约为7~8[△ue],震后残余变形约2[△ue]。
图M.1.1不同性能要求的位移和延性需求示意图
从抗震能力的等能量原理,当承载力提高一倍时,延性要求减少一半,故构造所对应的 抗震等级大致可按降低一度的规定采用。延性的细部构造,对混凝土构件主要指箍筋、边缘 构件和轴压比等构造,不包括影响正截面承载力的纵向受力钢筋的构造要求;对钢结构构件 主要指长细比、板件宽厚比、加劲肋等构造。 M.1.2本条列出了实现不同性能要求的构件承载力验算表达式,中震和大震均不考虑地震效 应与风荷载效应的组合。 设计值复核,需计入作用分项系数、抗力的材料分项系数、承载力抗震调整系数,但计 入和不计入不同抗震等级的内力调整系数时,其安全性的高低略有区别。 标准值和极限值复核,不计入作用分项系数、承载力抗震调整系数和内力调整系数,但 材料强度分别取标准值和最小极限值。其中,钢材强度的最小极限值按高层钢结构技术规 程采用,约为钢材屈服强度的1.35~1.5倍;钢筋最小极限强度参照本规范3.9.2条,取钢筋 屈服强度f的1.25倍;混凝土最小极限强度参照混凝土结构规范4.1.3条的说明,考虑实际 结构混凝土强度与试件混凝土强度的差异,取立方强度的0.88倍。 M.1.3本条给出竖向构件弹塑性变形验算的注意事项。 对于不同的破坏状态,弹塑性分析的地震作用和变形计算的方法也不同,需分别处理。 地震作用下构件弹塑性变形计算时,必须依据其实际的承载力一一取材料强度标准值、 实际截面尺寸(含钢筋截面)、轴向力等计算,考虑地震强度的不确定性,构件材料动静强度 的差异等等因素的影响,从工程的角度,构件弹塑性参数可仍按杆件模型适当简化,参照IBC 的规定,建议混凝土构件的初始刚度取短期或长期刚度,一般可按0.85E。I简化计算。 结构的竖向构件在不同破坏状态下层间位移角的参考控制目标,若依据试验结果并扣除整体 转动影响,墙体的控制值要远小于框架柱。从工程应用的角度,参照常规设计时各楼层最大 层间位移角的限值,若干结构类型按本条正文规定得到的变形最大的楼层中竖向构件最大位 移角限值,如下表所示。
对应于不同破坏状态的最大层间位移角参考控制目标
M.2建筑构件和建筑附属设备支座抗震性能设计方法
M.3建筑构件和建筑附属设备抗震计算的楼面谱方法
非结构抗震设计的楼面谱,即从具体的结构及非结构所在的楼层在地震下的运动(如实 际加速度记录或模拟加速度时程)得到具体的加速度谱,体现非结构动力特性对所处环境(场 地条件、结构特性、非结构位置等)地震反应的再次放大效果。对不同的结构、或同一结构 的不同楼层,其楼面谱均不相同,在与结构体系主要振动周期相近的若干周期段,均有明显 的放大效果。下面给出北京长富宫的楼面谱,可以看到上述特点: 北京长富宫为地上25层的钢结构,前六个自振周期为3.45s、1.15s、0.66s、0.48s、0.46s 0.35s。采用随机振动法计算的顶层楼面反应谱如图M.3.1所示,说明非结构的支承条件不同 时,与主体结构的某个振型发生共振的机会是较多的
图M.3.1长富宫顶层的楼面反应谱
4.14早天 地下建筑种类较多,有的抗震能力强,有的使用要求高,有的服务于人流、车流,有的服 务于物资储藏,抗震设防应有不同的要求。本章的适用范围为单建式地下建筑,且不包括地下 铁道和城市公路隧道,因为地下铁道和城市公路隧道等属于交通运输类工程。 高层建筑的地下室(包括设置防震缝与主楼对应范围分开的地下室)属于附建式地下建筑, 其性能要求通常与地面建筑一致,可按本规范有关章节所提出的要求设计。 随着城市建设的快速发展,单建式地下建筑的规模正在增大,类型正在增多,其抗震能力 和抗震设防要求也有差异,需要在工程设计中进一步研究,逐步解决。 14.1.2建设场地的地形、地质条件对地下建筑结构的抗震性能均有直接或间接的影响。选择在 密实、均匀、稳定的地基上建造,有利于结构在经受地震作用时保持稳定。 14.1.3~14.1.4对称、规则并具有良好的整体性,及结构的侧向刚度宜自下而上逐渐减小等是抗 震结构建筑布置的常见要求。地下建筑与地面建筑的区别是,地下建筑结构尤应力求体型简单, 纵向、横向外形平顺,剖面形状、构件组成和尺寸不沿纵向经常变化,使其抗震能力提高。 关于钢筋混凝土结构的地下建筑的抗震等级,其要求略高于高层建筑的地下室,这是由于: 1)高层建筑地下室,在楼房倒塌后一般即弃之不用,单建式地下建筑则在附近房屋倒塌后仍 常有继续服役的必要,其使用功能的重要性常高于高层建筑地下室; 2)地下结构一般不宜带缝工作,尤其是在地下水位较高的场合,其整体性要求高于地面建筑; 3)地下空间通常是不可再生的资源,损坏后一般不能推倒重来,需原地修复,而难度较大。 本条的具体规定主要针对丙类、乙类设防的地下建筑,其他设防类别,除有具体规定,可按 本规范相关规定提高或降低。 14.1.5岩石地下建筑的口部结构往往是抗震能力薄弱的部位,洞口的地形、地质条件则对口部 结构的抗震稳定性有直接的影响 构类型的选择的合理性
14.2.1本条根据当前的工程经验,确定抗震设计中可不进行计算分析的地下建筑
设防烈度为7度时I、II类场地中的丙类建筑可不计算,主要是参考唐山地震中天津市人 防工程震害调查的资料 设防烈度为8度(0.20g)I、II类场地中层数不多于2层、体型简单、跨度不大、构件连 结整体性好的丙类建筑,其结构刚度相对较大,抗震能力相对较强,具有设计经验时也可不进 行地震作用计算。 14.2.2本条规定地下建筑抗震计算的模型和相应的计算方法。
14.2.2本条规定地下建筑抗震计算的模型和相应的计算方法
需要正确模拟周围土层的影响。 长条形地下结构按横截面的平面应变问题进行抗震计算的方法,一般适用于离端部或接头 的距离达1.5倍结构跨度以上的地下建筑结构。端部和接头部位等的结构受力变形情况较复杂, 进行抗震计算时原则上应按空间结构模型进行分析。 结构型式、土层和荷载分布的规则性对结构的地震反应都有影响,差异较大时地下结构的 地震反应也将有明显的空间效应。此时,即使是外形相仿的长条形结构,也宜按空间结构模型 进行抗震计算和分析。
式中,t为地下结构顶板上表面与土层接触处的剪切力;G为土层的动剪变模量,可采用结构周 围地层中应变水平为104量级的地层的剪切刚度,其值约为初始值的70%~80%:H为顶板以 土层的厚度,S为基底上的速度反应谱,可由地面加速度反应谱得到;Ts为顶板以上土层的固 有周期:p(z)为土层变形形成的侧向力,u(z)为距地表深度z处的地震土层变形:Zb为地下结构 底面距地表面的深度;k为地震时单位面积的水平向土层弹簧系数,可采用不包含地下结构的 土层有限元网格,在地下结构处施加单位水平力然后求出对应的水平变形得到。 4等效水平地震加速度法。此法将地下结构的地震反应简化为沿垂直向线性分布的等效水平 地震加速度的作用效应,计算采用的数值方法常为有限元法;等效侧力法将地下结构的地震反 应简化为作用在节点上的等效水平地震惯性力的作用效应,从而可采用结构力学方法计算结构 的动内力。两种方法都较简单,尤其是等效侧力法。但二者需分别得出等效水平地震加速度荷 载系数和等效侧力系数等的取值,普遍适用性较差。 5时程分析法。根据软土地区的研究成果,平面应变问题时程分析法网格划分时,侧向边界 宜取至离相邻结构边墙至少3倍结构宽度处,底部边界取至基岩表面,或经时程分析试算结果 趋于稳定的深度处,上部边界取至地表。计算的边界条件,侧向边界可采用自由场边界,底部 边界离结构底面较远时可取为可输入地震加速度时程的固定边界,地表为自由变形边界。 采用空间结构模型计算时,在横截面上的计算范围和边界条件可与平面应变问题的计算相 同,纵向边界可取为离结构端部距离为2倍结构横断面面积当量宽度处的横面,边界条件均 宜为自由场边界。 14.2.3本条规定地下结构抗震计算的主要设计参数:
1地下结构的地震作用方向与地面建筑的区别。首先是对于长条形地下结构,作用方向与 其纵轴方向斜交的水平地震作用,可分解为横断面上和沿纵轴方向作用的水平地震作用,二者 强度均将降低,一般不可能单独起控制作用。因而对其按平面应变问题分析时,一般可仅考虑 沿结构横向的水平地震作用;对地下空间综合体等体型复杂的地下建筑结构,宜同时计算结构 横向和纵向的水平地震作用。其次是对竖向地震作用的要求,体型复杂的地下空间结构或地基 地质条件复杂的长条形地下结构,都易产生不均匀沉降并导致结构裂损,因而即使设防烈度为7 度,必要时也需考虑竖向地震作用效应的综合作用。 2地面以下地震作用的大小。地面下设计基本地震加速度值随深度逐渐减小是公认的,但 取值各国有不同的规定;一般在基岩面取地表的1/2,基岩至地表按深度线性内插。我国《水工 建筑物抗震设计规范》第9.1.2条规定地表为基岩面时,基岩面下50m及其以下部位的设计地震 加速度代表值可取为地表规定值的1/2,不足50m处可按深度由线性插值确定。对于进行地震安 全性评价的场地,则可根据具体情况按一维或多维的模型进行分析后确定其减小的规律。 3地下结构的重力荷载代表值。地下建筑结构静力设计时,水、土压力是主要荷载,故在 谁定地下建筑结构的重力荷载的代表值时,应包含水、土压力的标准值。 4土层的计算参数。软土的动力特性采用Davidenkov模型表述时,动剪变模量G、阻尼比 与动前应恋之间满足关系式。
G (ya /.)2B Gmax [1+(y /0)28 G 7 G
式中,Gmax为最大动剪变模量,o为参考应变,2max为最大阻尼比,A,B,β为拟合参数 以上参数可由土的动力特性试验确定,缺乏资料时也可按下列经验公式估算
式中P为质量密度,Cs为剪切波速,为有效上覆压力,:为第i层土的有效重度,h为第 层土的厚度,α、α为经验常数,可由当地试验数据拟合分析确定。
式中P为质量密度,“3为剪切波速,、为有效上 Y为第i层土的有效重度,h为第 层土的厚度,α2、α3为经验常数,可由当地试验数据拟合分析确定。 14.2.4地下建筑不同于地面建筑的抗震验算内容如下: 1一般应进行多遇地震下承载力和变形的验算。 2考虑地下建筑修复的难度较大,将罕遇地震作用下混凝土结构弹塑性层间位移角的限值 取为[0]=1/250。由于多遇地震作用下按结构弹性状态计算得到的结果可能不满足罕遇地震作用 下的弹塑性变形要求,建议进行设防地震下构件承载力和结构变形验算,使其在设防地震下可 安全便用,在罕遇地震下能满足抗震变形验算的要求。 3在有可能液化的地基中建造地下建筑结构时,应注意检验其抗浮稳定性,并在必要时采 取措施加固地基,以防地震时结构周围的场地液化。鉴于经采取措施加固后地基的动力特性将 有变化,本条要求根据实测标准贯入锤击数与临界锤击数的比值确定液化折减系数,并进而计 算地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力,
14.3抗震构造措施和抗液化措施
框架结构要求不一致,因而本条仅提构件最小尺寸应至少符合同类地面建筑结构构件的规定, 而未对其规定具体尺寸。 地下钢筋混凝土结构按抗震等级提出的构造要求,第3款为根据“强柱弱梁”的设计概念适当 加强框架柱的措施。 14.3.2本条规定比地上板柱结构有所加强,旨在便于协调安全受力和方便施工的需要。为加快 施工进度,减少基坑暴露时间,地下建筑结构的底板、顶板和楼板常采用无梁肋结构,由此使 底板、顶板和楼板等的受力体系不再是板梁体系,故在必要时宜通过在柱上板带中设置暗梁对 其加强。 为加强楼盖结构的整体性,第2款提出加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。 水平地震作用下,地下建筑侧墙、顶板和楼板开孔都将影响结构体系的抗震承载能力,故 有必要适当限制开孔面积,并辅以必要的措施加强孔口周围的构件。 14.3.3根据单建式地下建筑结构的特点,提出遇到液化地基时可采用的处理技术和要求。 对周围土体和地基中存在的液化土层,注浆加固和换土等技木措施可有效地消除或减轻液化 仓害。 对液化土层未采取措施时,应考虑其上浮的可能性,验算方法及要求见本章第2节,必要时 应来取抗浮措施。 地基中包含薄的液化土夹层时,以加强地下结构而不是加固地基为好。当基坑开挖中采用 深度大于20m的地下连续墙作为围护结构时,坑内土体将因受到地下连续墙的挟持包围而形成 较好的场地条件,地震时一般不可能液化。这两种情况,周围土体都存在液化土,在承载力及 抗浮稳定性验算中,仍应计入周围土层液化引起的土压力增加和摩阻力降低等因素的影响。 14.3.4当地下建筑不可避免地必须通过滑坡和地质条件剧烈变化的地段时,本条给出了减轻地 下建筑结构地震作用效应的构造措施。 14.3.5汶川地震中公路隧道的震害调查表明,当断层破碎带的复合式支护采用素混凝土内衬 时,地震下内衬结构严重裂损并大量玥塌,而采用钢筋混凝土内衬结构的隧道口部地段,复合 式支护的内衬结构仅出现裂缝。因此,要求在断层石
14.1.1本章是新增加的,主要规定地下建筑不同于地面建筑的抗震设计要求。 地下建筑种类较多,有的抗震能力强,有的使用要求高,有的服务于人流、车流,有的服 务于物资储藏,抗震设防应有不同的要求。本章的适用范围为单建式地下建筑,且不包括地下 铁道和城市公路隧道,因为地下铁道和城市公路隧道等属于交通运输类工程。 高层建筑的地下室(包括设置防震缝与主楼对应范围分开的地下室)属于附建式地下建筑, 其性能要求通常与地面建筑一致,可按本规范有关章节所提出的要求设计。 随着城市建设的快速发展,单建式地下建筑的规模正在增大,类型正在增多,其抗震能力 和抗震设防要求也有差异,需要在工程设计中进一步研究,逐步解决。 14.1.2建设场地的地形、地质条件对地下建筑结构的抗震性能均有直接或间接的影响。选择在 密实、均匀、稳定的地基上建造,有利于结构在经受地震作用时保持稳定。 14.1.3~14.1.4对称、规则并具有良好的整体性,及结构的侧向刚度宜自下而上逐渐减小等是折 震结构建筑布置的常见要求。地下建筑与地面建筑的区别是,地下建筑结构尤应力求体型简单, 纵向、横向外形平顺,剖面形状、构件组成和尺寸不沿纵向经常变化,使其抗震能力提高。 14.1.4本条规定了关于钢筋混凝土结构的地下建筑的抗震等级,其要求略高于高层建筑的地下 室,这是由于: 1)高层建筑地下室,在楼房倒塌后一般即弃之不用,单建式地下建筑则在附近房屋倒塌后仍 常有继续服役的必要,其使用功能的重要性常高于高层建筑地下室; 2)地下结构一般不宜带缝工作,尤其是在地下水位较高的场合,其整体性要求高于地面建筑 3)地下空间通常是不可再生的资源,损坏后一般不能推倒重来,需原地修复,而难度较大。 本章的具体规定主要针对丙类和乙类设防的地下建筑,其他设防类别,除有具体规定 混 凝土地下结构的抗震等级外,按本规范相关规定提高或降低。 14.1.5岩石地下建筑的口部结构往往是抗震能力薄弱的部位,洞口的地形、地质条件则对口部 结构的抗震稳定性有直接的影响,故应特别注意洞口位置和口部结构类型的选择的合理性
14.2.1根据当前的工程经验,确定抗震设计中可不进行计算分析的地下建筑的范围。 设防烈度为7度时I、IⅡI类场地中的丙类建筑可不计算,主要参考唐山地震中天津市人防 工程震害调查的资料。 设防烈度为8度(0.20g)I、II类场地中层数不多于2层、体型简单、跨度不大、构件连 结整体性好的丙类建筑,其结构刚度相对较大,抗震能力相对较强,具有设计经验时也可不进 行地震作用计算。
14.2.2本条规定地下建筑抗震计算的模型和相应的计算方法
1地下建筑结构抗震计算模型的最大特点是,除了结构自身受力、传力途径的模拟外,还 需要正确模拟周围土层的影响。 1)长条形地下结构按横截面的平面应变问题进行抗震计算的方法一般适用于离端部或接头 的距离达1.5倍结构跨度以上的地下建筑结构。端部和接头部位等的结构受力变形情况较复杂, 进行抗震计算时原则尚应按空间结构模型进行分析。 2)结构型式、土层和荷载分布的规则性对结构的地震反应都有影响。差异较大时地下结构的 地震反应也将有明显的空间效应的影响。此时,即使是外形相仿的长条形结构,也宜按空间结
构模型进行抗震计算和分析。
式中,t为地下结构顶板上表面与土层接触处的剪切力;G为土层的动剪变模量,可采用结构周 围地层中应变水平为10*量级的地层的剪切刚度,其值约为初始值的70%~80%;H为顶板以上 土层的厚度,S,为基底上的速度反应谱,可由地面加速度反应谱得到;T。为顶板以上土层的固有 周期;p(z)为土层变形形成的侧向力,u(z)为距地表深度z处的地震土层变形;Zp为地下结构底 面距地表面的深度;K为地震时单位面积的水平向土层弹簧系数,可采用不包含地下结构的土层 有限元网格,在地下结构处施加单位水平力然后求出对应的水平变形得到。 4等效水平地震加速度法。此法将地下结构的地震反应简化为沿垂直向线性分布的等效水平 地震加速度的作用效应,计算采用的数值方法常为有限元法;等效侧力法将地下结构的地震反 应简化为作用在节点上的等效水平地震惯性力的作用效应,从而可采用结构力学方法计算结构 的动内力。两种方法都较简单,无其是等效侧力法。但二者需分别得出等效水平地震加速度荷 载系数和等效侧力系数等的取值,普遍适用性较差。 5时程分析法。根据软土地区的研究成果,平面应变问题时程分析法网格划分时,侧向边 界宣取至离相邻结构边墙至少3倍结构宽度处,底部边界取至基岩表面,或经时程分析试算结 果趋于稳定的深度处,上部边界取至地表。计算的边界条件,侧向边界可采用自由场边界,底 部边界离结构底面较远时可取为可输入地震加速度时程的固定边界,地表为自由变形边界。时
采用空间结构模型计算时,在横截面上的计算范围和边界条件可与平面应变问题的 同,纵向边界可取为离结构端部距离为2倍结构横断面面积当量宽度处的横剖面,边界 宜为自由场边界,
14.2.3本条规定地下结构抗震计算的主要设
1地下结构的地震作用方向与地面建筑的区别。首先是对于长条形地下结构,作用方向与 其纵轴方向斜交的水平地震作用,可分解为横断面上和沿纵轴方向作用的水平地震作用,二者 强度均将降低,一般不可能单独起控制作用。因而对其按平面应变问题分析时,一般可仅考虑 告结构横向的水平地震作用:对地下空间综合体等体型复杂的地下建筑结构,宣同时计算结构 横向和纵向的水平地震作用。其次是对竖向地震作用的要求,体型复杂的地下空间结构或地基 地质条件复杂的长条形地下结构,都易产生不均匀沉降并导致结构裂损,因而即使设防烈度为7 度,必要时也需考虑竖向地震作用效应的综合作用。 2地面以下地震作用的大小。地面下设计基本地震加速度值随深度逐渐减小是公认的,但 取值各国有不同的规定;一般在基岩面取地表的1/2,基岩至地表按深度线性内插。我国《水工 建筑物抗震设计规范》第9.1.2条规定地表为基岩面时,基岩面下50m及其以下部位的设计地震 加速度代表值可取为地表规定值的1/2,不足50m处可按深度由线性插值确定。对于进行地震安 全性评价的场地,则可根据具体情况按一维或多维的模型进行分析后确定其减小的规律。 3地下结构的重力荷载代表值。地下建筑结构静力设计时,水、土压力是主要荷载,故在 催定地下建筑结构的重力荷载的代表值时,应包含水、土压力的标准值。 4土层的计算参数。软土的动力特性采用Davidenkov模型表述时,动剪变模量G、阻尼比 2.与动前应变之间满足关系式:
G (Ya /.)2B 1 Gmax [1 +(va / 0)28 G.
式中GB/T 6150.13-2022 钨精矿化学分析方法 第13部分:砷含量的测定 原子荧光光谱法和DDTC-Ag分光光度法.pdf,Gmax为最大动剪变模量,o为参考应变,2max为最大阻尼比,A,B,β为拟合参数 以上参数可由土的动力特性试验确定,缺乏资料时也可按下列经验公式估算
Gmax =p ca
式中p为质量密度,C为剪切波速,ov’为有效上覆压力,Yi为第i层土的有效重度,h为第 层土的厚度,α2、α为经验常数,可由当地试验数据拟合分析确定。 一于建然云同工血而建然的球**由密如
14.2.4地下建筑不同于地面建筑的抗震验算内容如下: 1一般应进行多遇地震下承载力和变形的验算。 2考虑地下建筑修复的难度较大,将室遇地震作用下混凝土结构弹塑性层间位移角的限值 取为[0]=1/250。由于多遇地震作用下按结构弹性状态计算得到的结果可能不满足罕遇地震作用 下的弹塑性变形要求,建议进行设防地震下构件承载力和结构变形验算,使其在设防地震下可 安全使用,在罕遇地震下能满足抗震变形验算的要求。
3在有可能液化的地基中建造地下建筑结构时,应注意检验其抗浮稳定性,并在必要时采 取措施加固地基,以防地震时结构周围的场地液化。鉴于经采取措施加固后地基的动力特性将 有变化,本条要求根据实测标准贯入锤击数与临界锤击数的比值确定液化折减系数,并进而计 算地下连续墙和抗拔桩等的摩阻力,
DBJ/T15-166-2019 广东省绿色校园评价标准14.3抗震构造措施和抗液化措施
同类地面结构的构件,但因使用功能不同的 框架结构要求不一致,因而本条仅提构件最小尺寸应至少符合同类地面建筑结构构件的规定, 而未对其规定具体尺寸。 地下钢筋混凝土结构按抗震等级提出的构造要求,第3款为根据“强柱弱梁”的设计概念适当 加强框架柱的措施。加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。 14.3.2本条规定比地上板柱结构有所加强,旨在便于协调安全受力和方便施工的需要。为加快 施工进度,减少基坑暴露时间,地下建筑结构的底板、顶板和楼板常采用无梁肋结构,由此使 民板、顶板和楼板等的受力体系不再是板梁体系,故在必要时宜通过在柱上板带中设置暗梁对 其加强。 为加强楼盖结构的整体性,提出加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。 水平地震作用下,地下建筑侧墙、顶板和楼板开孔都将影响结构体系的抗震承载能力,故 有必要适当限制开孔面积,并辅以必要的措施加强孔口周围的构件。
地下钢筋混凝土结构按抗震等级提出的构造要求,第3款为根据“强柱弱梁”的设计概念适当 加强框架柱的措施。加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。 14.3.2本条规定比地上板柱结构有所加强,旨在便于协调安全受力和方便施工的需要。为加快 施工进度,减少基坑暴露时间,地下建筑结构的底板、顶板和楼板常采用无梁肋结构,由此使 底板、顶板和楼板等的受力体系不再是板梁体系,故在必要时宜通过在柱上板带中设置暗梁对 其加强。 为加强楼盖结构的整体性,提出加强周边墙体与楼板的连接构造的措施。 水平地震作用下,地下建筑侧墙、顶板和楼板开孔都将影响结构体系的抗震承载能力,故 有必要适当限制开孔面积,并辅以必要的措施加强孔口周围的构件。 14.3.3根据单建式地下建筑结构的特点,提出遇到液化地基时可采用的处理技术和要求。 对周围土体和地基中存在的液化土层,注浆加固和换土等技木措施可有效地消除或减轻液化 仓害。 对液化土层未采取措施时,应考虑其上浮的可能性,验算方法及要求见本章第2节,必要时 采取抗浮措施。 地基中包含薄的液化土夹层时,以加强地下结构而不是加固地基为好。当基坑开挖中采用 深度大于20m的地下连续墙作为围护结构时,坑内土体将因受到地下连续墙的换持包围而形成 较好的场地条件,地震时一般不可能液化。这两种情况,周围土体都存在液化土,在承载力及 抗浮稳定性验算中,仍应计入周围土层液化引起的土压力增加和摩阻力降低等因素的影响。 14.3.4对于当地下建筑不可避免地必须通过滑坡和地质条件剧烈变化的地段时,本条给出了减 轻地下建筑结构地震作用效应的构造措施。 14.3.5汶川地震中公路隧道的震害调查表明,当断层破碎带的复合式支护采用素混凝土内社 时,地震下内衬结构严重裂损并大量塌,而采用钢筋混凝土内衬结构的隧道口部地段,复合 式支护的内衬结构仅出现裂缝。因此, 筋混凝土内衬结构。