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[PDF] GB 50909-2014 - 英文版

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GB 50909-2014	英文版	RFQ	询价	[PDF]天数 >=18	城市轨道交通结构抗震设计规范(不含条文说明)	有效

基本信息
标准编号	GB 50909-2014 (GB50909-2014)
中文名称	城市轨道交通结构抗震设计规范(附条文说明)
英文名称	Code for seismic design of urban rail transit structures
行业	国家标准
中标分类	P65
字数估计	185,154
发布日期	3/31/2014
实施日期	12/1/2014
引用标准	GB 50007; GB 50010; GB 50011; GB 50111; GB 50157; GB 50307; GB 18306; JGJ 138; TB 10002.5
标准依据	住房和城乡建设部公告第365号
发布机构	中华人民共和国住房和城乡建设部;中华人民共和国国家质量监督检验检疫总局
范围	本规范适用于新建、改建城市轨道交通结构的抗震设计。

GB 50909-2014: 城市轨道交通结构抗震设计规范(不含条文说明) GB 50909-2014 英文名称: Code for seismic design of urban rail transit structures 1 总则 1.0.1 为了在城市轨道交通结构抗震设计中贯彻执行国家的技术经济政策，做到安全、适用、经济，保证质量，制定本规范。 1.0.2 本规范适用于新建、改建城市轨道交通结构的抗震设计。 1.0.3 抗震设防地区的城市轨道交通结构必须进行抗震设计 1.0.4 抗震设防采用的地震动参数应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306执行；已进行工程场地地震安全性评价的，应按审批结果取值。 1.0.5 城市轨道交通结构抗震设计除应符合本规范外，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 2.1.1 基于性能的抗震设计 performance-based seismic design 根据所选定的性能目标进行设计，使结构在规定的设计地震动水平下的行为满足预期的抗震性能目标。 2.1.2 E1 地震作用 low-level earthquake 重现周期为100年的地震动。 2.1.3 E2 地震作用 design earthquake 重现周期为475年的地震动。 2.1.4 E3 地震作用 high-level earthquake 重现周期为2475年的地震动。 2.1.5 设计地震作用基准面 ground level in seismic design 设计地震动参数取值所对应的土层位置。 2.1.6 防落梁装置 unseating-prevention system 为防止桥梁墩梁间的相对位移超过限值而设计的构造装置。 2.1.7 限位装置 restrainer 为防止桥梁支座损伤所引起的墩梁间的相对大位移而设计的构造装置。 2.1.8 多点反应谱法 multiple-support input response spec-trum method 结构与地基支承点处地震动输入不同时的反应谱组合方法。 2.1.9 弹塑性反应谱法 elastoplastic response spectrum method 根据结构的等效周期和屈服地震加速度，利用弹塑性反应谱计算结构的地震反应的分析方法。 2.1.10 反应位移法 response 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方法。 2.1.11 反应加速度法 response acceleration method 用场地土层地震动加速度确定地震作用，施加于地下结构及周围土体，对地下结构物进行抗震计算的方法。 2.2 符号 a——梁端的支承长度； ah——桥墩(台)顶端反应绝对加速度最大值； ai——第i层土单元水平有效惯性加速度； amax——地表水平向设计地震动峰值加速度； amaxⅡ——Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度值； ce——土层液化影响折减系数； d——覆盖土层厚度，土层沿隧道与地下车站纵向的计算长度，承台质心处的地震反应位移，地基弹簧影响长度； d0——计算深度，液化土特征深度； db——基础埋置深度； dd——承台质心处的设计容许位移； deq——结构整体屈服点对应的水平位移； di——计算深度范围内第i层土的厚度，i点所代表的土层厚度； ds——饱和土标准贯入点深度； du——上覆盖非液化土层厚度； dw——地下水位深度； fa——深宽修正后的地基承载力特征值； faE——调整后的地基承载力； fak——由荷载试验等方法得到的地基承载力特征值； fi——结构i单元上作用的惯性力； Feq——结构整体屈服点对应的水平荷载； Fh——支座水平地震力； FL——土层的液化抵抗率； hi——第i层土单元的厚度； IIE——液化指数； k——压缩或剪切地基弹簧刚度； K——基床系数，构件极限塑性转角的安全系数； Keq——等效刚度； kh——结构侧壁压缩地基弹簧刚度； kl——沿隧道纵向侧壁剪切地基弹簧刚度； kn——圆形结构侧壁压缩地基弹簧刚度； ks——圆形结构侧壁剪切地基弹簧刚度； ksh——结构侧壁剪切地基弹簧刚度； ksv——结构顶底板剪切地基弹簧刚度； kt——沿隧道纵向侧壁拉压地基弹簧刚度； kv——结构顶底板压缩地基弹簧刚度； Kv——竖向地震动峰值加速度与水平向峰值加速度比值；竖向基床系数； li——计算桥墩处两侧跨径； L——垂直于结构横向的计算长度； Lp——塑性铰长度； mi——结构i单元的质量； Meq——等效质量； Mp——桥墩质量； Ms——上部结构质量； Mu——构件截面极限弯矩； Mv——等效列车质量； My——构件截面等效屈服弯矩； n——计算深度范围内土层的分层数，在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数； N——上部结构重力在支座上产生的反力； N0——液化判别标准贯入锤击数基准值； N1——场地土标准贯入锤击数实测值； Ncr——判别标准贯入液化锤击数临界值； Ncri——i点液化判别标准贯入锤击数临界值； Ni——i点标准贯入锤击数实测值； p——地震作用效应标准组合的基础底面平均压力； pmax——地震作用效应标准组合的基础边缘最大压力； R——需要计算的结构反应，结构构件承载力设计值； RD——地震作用下支座的水平地震力； Re——复数的实部； RH——永久荷载作用下支座的水平力； Ri——第i振型反应； Rj——第j振型反应； Rmax——支座水平抗力值； Rt——包括地震力效应的支座的水平力效应组合值； RX——X方向地震动作用对同一反应量的贡献； RY——Y方向地震动作用对同一反应量的贡献； RZ——Z方向地震动作用对同一反应量的贡献； Rμ——折减系数； S——反应谱值，结构构件内力组合设计值； t——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间； T——结构自振周期； T0——场地相关特征周期参数； Ti——第i振型的自由振动周期； Tj——第j振型的自由振动周期； Teq——结构等效周期； Tg——场地设计地震动加速度反应谱特征周期； u(z)——深度z处自由土层地震反应位移； u(zB)——结构底部深度zB处的自由土层地震反应位移； u＇(z)——深度z处相对于结构底部的自由土层相对位移； umax——地表水平向设计地震动峰值位移； umaxⅡ——Ⅱ类场地设计地震动峰值位移； ——地下结构顶底板位置处自由土层发生最大相对位移时刻，自由土层对应于结构i单元位置处的加速度； vs——岩土等效剪切波速； vse——场地土层等效剪切波速； vsi——计算深度范围内第i层土的剪切波速； Vmu——构件达到截面等效屈服弯矩时的剪力； Vcd——混凝土设计剪切抗力； Vsd——钢骨设计剪切抗力； Vwd——钢筋设计剪切抗力； Vyd——设计剪切抗力； W——隧道横向平均宽度或直径； Wi——i土层单位土层厚度的层位影响权函数值，支座所分担到的水平惯性力所对应的上部结构重量； α——构件性能等级系数； βm——场地设计地震动加速度反应谱动力放大系数最大值； γ——下降段的衰减指数； γRE——承载力抗震修正系数； δi——第i个墩顶处轨顶面位移； ζa——地基抗震承载力调整系数； τU——隧道与地下车站结构顶板单位面积上作用的剪力； τB——隧道与地下车站结构底板单位面积上作用的剪力； τS——隧道与地下车站结构侧壁单位面积上作用的剪力； η——阻尼调整系数； ηm——与设防地震动加速度反应谱特征周期分区相关的调整系数； θ——地震反应转角，平行转角或折转角； θd——性能等级的界限值； θpu——构件塑性铰区的极限塑性转角； θu——塑性铰区域极限转角； θy——构件塑性铰区等效屈服转角，基础底面屈服转角； μ——延性系数； μd——支座的动摩阻系数； ξi——第i振型阻尼比； ξj——第j振型阻尼比； ρc——黏粒含量百分率； ρi——第i层土单元的质量密度； τ、τi-1——地下结构顶底板位置处土层发生最大相对位移时刻第i层土单元底部与顶部的剪应力； y——塑性铰区屈服曲率； u——塑性铰区极限曲率； ∑t——橡胶层的总厚度； △D——活动支座的滑动量，地震产生的梁端与墩顶的相对位移； △gd——固定墩的墩顶位移； △H——永久作用下支座产生的水平位移； △max——支座容许最大滑动水平位移； △t——地震作用下最不利效应组合后支座产生的水平位移； △top——滑动支座处的墩顶位移； Γa——场地地震动峰值加速度调整系数； Γu——场地地震动峰值位移调整系数。 3 基本要求 3.1 抗震设防要求 3.1.1 城市轨道交通结构应划分为标准设防类、重点设防类、特殊设防类三个抗震设防类别。 3.1.2 抗震设防类别的划分应符合下列规定： 1 标准设防类：除特殊设防类、重点设防类以外的其他轨道交通结构； 2 重点设防类：除特殊设防类以外的高架区间结构、高架车站主体结构、区间隧道结构和地下车站主体结构； 3 特殊设防类：在城市轨道交通网络中占据关键地位、承担交通量大的大跨度桥梁和车站的主体结构。 3.1.3 抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防地震动分档和抗震设防烈度之间对应关系应符合表3.1.3的规定。表3.1.3 抗震设防地震动峰值加速度与抗震设防地震动分档和抗震设防烈度之间对应关系注：表中的g为重力加速度。 3.1.4 各抗震设防类别结构的抗震设防标准，应符合下列要求： 1 标准设防类：抗震措施应按本地区抗震设防烈度确定；地震作用应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306规定的本地区抗震设防要求确定； 2 重点设防类：抗震措施应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求确定；地震作用应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306规定的本地区抗震设防要求确定；对进行过工程场地地震安全性评价的。应采用经国务院地震工作主管部门批准的建设工程的抗震设防要求确定，但不应低于本地区抗震设防要求确定的地震作用； 3 特殊设防类：抗震措施应按本地区抗震设防烈度提高一度的要求确定；地震作用应按国务院地震工作主管部门批准的建设工程的抗震设防要求且高于本地区抗震设防要求确定 3.2 抗震性能要求 3.2.1 城市轨道交通结构的抗震性能要求应分成下列三个等级： 1 性能要求Ⅰ：地震后不破坏或轻微破坏，应能保持其正常使用功能；结构处于弹性工作阶段；不应因结构的变形导致轨道的过大变形而影响行车安全； 2 性能要求Ⅱ：地震后可能破坏，经修补，短期内应能恢复其正常使用功能；结构局部进入弹塑性工作阶段； 3 性能要求Ⅲ：地震后可能产生较大破坏，但不应出现局部或整体倒毁，结构处于弹塑性工作阶段。 3.2.2 城市轨道交通结构构件、基础和支座的抗震性能等级宜按下列要求划分： 1 构件宜按表3.2.2-1划分为3个抗震性能等级。表3.2.2-1 构件性能等级 2 基础宜按表3.2.2-2划分为3个抗震性能等级。表3.2.2-2 基础性能等级 3 支座宜按表3.2.2-3划分为2个抗震性能等级。表3.2.2-3 支座性能等级 3.2.3 构件、基础和支座的性能等级与结构抗震性能的关系应符合下列规定： 1 性能要求Ⅰ：构件、基础和支座的性能等级要求应为1； 2 性能要求Ⅱ：构件、基础的性能等级要求不应低于2； 3 性能要求Ⅲ：构件、基础的性能等级要求不应低于3； 4 对于性能要求Ⅱ或Ⅲ，下部具有较好延性的结构，支座的性能等级要求可为1；下部延性较差的结构，支座的性能等级要求可为2。 3.2.4 城市轨道交通结构的抗震性能要求不应低于表3.2.4的规定。表3.2.4 城市轨道交通结构抗震设防目标（ 3.3 地震反应计算 3.3.1 抗震设计中地震反应的计算方法宜按表3.3.1采用。表3.3.1 地震反应计算方法 3.3.2 结构抗震计算应符合下列规定： 1 计算模型的建立及简化，应反映结构在地震作用下的实际工作状态； 2 计算软件的技术条件应符合本规范及国家现行有关标准的规定，并阐明其特殊处理的内容和依据； 3 计算机的计算结果，应经分析判断确认其合理、有效后方可用于工程设计。 3.4 减震设计 3.4.1 城市轨道交通结构可采用消能减震设计。 3.4.2 对采用消能减震设计的轨道交通结构，其抗震设防性能目标不应低于本规范第3.2.4条的规定。 3.5 地震反应观测 3.5.1 对地震动峰值加速度分区0.20g及以上地区，在轨道交通结构系统中宜设置地震反应观测系统。 3.5.2 当设置地震反应观测系统时，结构设计中应留有放置观测设备的位置。 4 场地、地基与基础 4.1 一般规定 4.1.1 城市轨道交通结构的场地与地基应考虑下列宏观震害或地震反应： 1 强烈地震动造成场地、地基的失稳或失效，包括土层液化、震陷、地裂缝、滑坡等； 2 地表断裂错动，包括地表基岩断裂及构造性地裂造成的破坏； 3 局部地形、地貌、地层结构的变异引起地震动异常造成的特殊破坏。 4.1.2 城市轨道交通结构的场地与地基的勘察和评价应至少包括下列内容： 1 确定场地土的类型和场地类别； 2 对可能产生滑坡、塌陷、崩塌和采空区等的岩土体，进行地震作用下的地基稳定性评价； 3 对判别为液化的土层，根据液化等级提出处理方案；当不进行抗液化处理时，应计入液化效应的影响对土层的设计参数进行修正； 4 划分场地抗震地段类别。 4.2 场地 4.2.1 场地抗震地段类别应按表4.2.1划分。表4.2.1 场地抗震地段类别划分 4.2.2 工程场地抗震地段的选择宜规避抗震不利和危险地段；当不能规避时，应对抗震不利和危险地段的工程结构采取适宜的安全措施。 4.2.3 岩土的类型应按表4.2.3的规定划分。表4.2.3 岩土的类型划分和剪切波速范围注：fak为由荷载试验等方法得到的地基承载力特征值；vs为岩土等效剪切波速。 4.2.4 对特殊设防类、重点设防类结构物，工程场地土层剪切波速应由现场实测给出；标准设防类结构物，当无实测剪切波时，可根据岩土的名称和性状按本规范表4.2.3划分岩土的类型，并结合当地的经验，在本规范表4.2.3的范围内估计各土层的剪切波速。 4.2.5 工程场地覆盖层厚度应按下列要求确定： 1 应按地面至剪切波速大于500m／s且其下卧各岩土的剪切波速均不小于500m／s的土层顶面的距离确定； 2 当地面5m以下存在剪切波速大于相邻上层土剪切波速2.5倍的土层，且其下卧岩土的剪切波速均不小于400m／s时，可按地面至该土层顶面的距离确定； 3 对剪切波速大于500m／s的孤石、透镜体，应视同周围土层； 4 对土层中的火山岩硬夹层，应视为刚体，其厚度应从覆盖土层中扣除。 4.2.6 工程场地类别，应根据土层等效剪切波速和场地覆盖层厚度划分为四类，并应符合表4.2.6的规定。当土层等效剪切波速和覆盖层厚度处于表4.2.6所列场地类别分界线的界限值附近时，宜按插值方法确定地震作用计算所用的场地特征周期。表4.2.6 工程场地类别与场地土层剪切波速和场地覆盖土层厚度对应表注：vse为场地土层等效剪切波速(m／s)；d为场地覆盖层厚度(m)。 4.2.7 土层等效剪切波速应按下式计算：式中：d0——计算深度，取覆盖厚度和20m二者的较小值(m)； t——剪切波在地面至计算深度之间的传播时间(s)。 4.2.8 剪切波在地面至计算深度之间的传播时间应按下式计算：式中：di——计算深度范围内第i层土的厚度(m)； vsi——计算深度范围内第i层土的剪切波速(m／s)； n——计算深度范围内土层的分层数。 4.3 地基与基础 4.3.1 天然地基抗震承载力应按下式计算：式中：faE——调整后的地基承载力(kPa)； ζa——地基抗震承载力调整系数，应按表4.3.1采用； fa——深宽修正后的地基承载力特征值(kPa)，应按现行国家标准《建筑地基基础设计规范》GB 50007采用。表4.3.1 地基抗震承载力调整系数 4.3.2 当验算天然地基地震作用下的竖向承载力时，基础底面平均压力和边缘最大压力应符合下列公式的要求：式中：p——地震作用效应标准组合的基础底面平均压力(kPa)； pmax——地震作用效应标准组合的基础边缘最大压力(kPa)。 4.4 可液化场地 4.4.1 当抗震设防地震动分档为0.05g时，对标准设防类城市轨道交通结构物可不进行场地地震液化判别和处理；对特殊设防类、重点设防类城市轨道交通结构物可按抗震设防地震动分档为0.10g的要求进行场地地震液化判别和处理。当抗震设防地震动分档为0.10g及以上时，重点设防类、标准设防类城市轨道交通结构物可按本地区的抗震设防地震动分档的要求或采用经主管部门批准的工程场地地震安全性评价的结果进行场地地震液化判别；特殊设防类轨道交通结构物应进行专门的场地液化和处理措施研究。对特殊设防类、重点设防类轨道交通结构物，宜对遭遇E3地震作用时的场地液化效应进行评价。 4.4.2 对砾粒含量较高的饱和砂土、饱和粉土、饱和粉细砂与粉质黏土互层土、饱和混砂土，其液化可能性宜做专门研究。 4.4.3 液化判别宜采用有成熟经验的多种方法，综合判定液化可能性和液化程度。 4.4.4 可液化土(不含黄土)的场地地震液化初步判别应符合下列规定： 1 当地质年代为第四纪晚更新世(Q3)及其以前，且抗震设防地震动分档为0.10(0.15)g、0.20(0.30)g时，可判别为不液化。 2 当粒径小于0.005mm的粉土的黏粒含量百分率对应抗震设防地震动分档为0.10(0.15)g、0.20(0.30)g、0.40g分别不小于10、13和16时，可判为不液化土。 3 对浅埋天然地基的结构物，当上覆非液化土层厚度和地下水位深度符合下列条件之一时，可不考虑液化影响：式中：du——上覆盖非液化土层厚度(m)，计算时宜将淤泥和淤泥质土层扣除； db——基础埋置深度(m)，不超过2m时应采用2m； dw——地下水位深度(m)； d0——液化土特征深度(m)，可按表4.4.4采用。表4.4.4 液化土特征深度(m) 注：表中的0.10(0.15)g等表不抗震设防地震动分档。 4.4.5 场地地震液化的进一步判别可采用标准贯入试验判别法，并应符合下列规定： 1 液化判别的土层深度应达到地面以下20m。当饱和土标准贯入锤击数(未经杆长修正)小于或等于液化判别标准贯入锤击数临界值时，应判为可液化土。 2 在地面下20m深度范围内，液化判别标准贯入锤击数临界值可按下式计算：式中：Ncr——判别标准贯入液化锤击数临界值； N0——液化判别标准贯入锤击数基准值； ds——饱和土标准贯入点深度(m)； dw——地下水位深度(m)； ρc——黏粒含量百分率，当小于3或为砂土时，应采用3； ηm——与设防地震动加速度反应谱特征周期分区相关的调整系数。 3 液化判别标准贯入锤击数基准值N0应按表4.4.5-1采用。表4.4.5-1 液化判别标准贯入锤击数基准值N0 4 与设防地震动加速度反应谱特征周期分区相关的调整系数ηm应按表4.4.5-2选用。表4.4.5-2 调整系数ηm 4.4.6 对判定为发生液化的土层，应根据土层的液化程度对地基的变形模量、地基的基床系数、地基承载力和桩周边土的承载力等土层设计参数进行修正。 4.4.7 可液化土层的设计参数宜采用该土层在不发生液化时的土层设计参数乘以该土层的液化影响折减系数ce进行修正。土层液化影响折减系数可按表4.4.7取值。折减系数为0的土层不应计该土层的抗力作用。表4.4.7 土层液化影响折减系数ce 4.4.8 当采用标准贯入锤击数表征土的液化抗力时，土层的液化抵抗率可按下式计算：式中：FL——土层的液化抵抗率； N1——场地土标准贯入锤击数实测值； Ncr——液化判别标准贯入锤击数临界值。 4.4.9 地基液化等级应按下列方法判别： 1 对存在可液化土层的地基，应探明各可液化土层的深度和厚度，按下式计算每个钻孔的液化指数，且应按表4.4.9-1综合划分：式中：IIE——液化指数； n——在判别深度范围内每一个钻孔标准贯入试验点的总数； Ni——i点标准贯入锤击数实测值； Ncri——i点液化判别标准贯入锤击数临界值，当实测值大于临界值时应取临界值的数值； di——i点所代表的土层厚度(m)，可采用与该标准贯入试验点相邻的上、下两标准贯入试验点深度差的一半，但上界不高于地下水位深度，下界不深于液化深度； Wi——i土层单位土层厚度的层位影响权函数值(m-1)。表4.4.9-1 地基液化等级与液化指数的对应关系 2 Wi应按表4.4.9-2取值，但当只需考虑深度在15m以内的液化时，15m(不包括15m)以下的Wi值可视为零。表4.4.9-2 液化判别的单位土层厚度的层位影响权函数值Wi(1／m) 4.4.10 当可液化土层比较平坦且均匀时，宜按表4.4.10的要求选用地基抗液化措施；尚可计入上部结构重力荷载对液化危害的影响，根据液化震陷量的估计适当调整抗液化措施。不宜将未经处理的可液化土层作为天然地基持力层。表4.4.10 抗液化措施 4.4.11 全部消除地基液化沉陷的措施应符合下列规定： 1 采用桩基时，桩端伸入液化深度以下稳定土层中的长度(不包括桩尖部分)，应按计算确定，且对碎石土，砾、粗、中砂，坚硬黏性土和密实粉土尚不应小于0.5m，对其他非岩石土尚不宜小于1.5m。 2 区间隧道、地下车站结构以及特殊设防类、重点设防类的其他结构物的深基础，其底面应埋入液化深度以下的稳定土层中，其深度不应小于0.5m。 3 当采用振冲、振动加密、挤密碎石桩或强夯等加密法加固时，应处理至液化深度下界；振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本规范第4.4.5条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。 4 采用非液化土替换液化土层。 5 当采用加密法或换土法处理时，在基础边缘以外的处理宽度，应超过基础底面下处理深度的1／2且不应小于基础宽度的1／5。当区间隧道、地下车站结构处于液化土层中并采用加密法或换土法处理时，其处理宽度不宜小于液化土层厚度。 6 当采用注浆、旋喷或深层搅拌等方法进行基底土加固时，处理深度应达到可液化土层的下界。当区间隧道、地下车站结构处于液化土层中并采用注浆方法加固时，注浆厚度不宜小于液化土层厚度。 7 将永久性围护结构嵌入非液化土层。 4.4.12 部分消除地基液化沉陷的措施，应符合下列规定： 1 处理深度应使处理后的地基液化指数减小，当液化判别深度为15m时，其值不宜大于4；当液化判别深度为20m时，其值不宜大于5。对独立基础和条形基础，尚不应小于基础底面下液化土特征深度和基础宽度的最大值。 2 采用振冲或挤密碎石桩加固后，桩间土的标准贯入锤击数不宜小于本规范第4.4.5条规定的液化判别标准贯入锤击数临界值。 3 基础边缘以外的处理宽度，应符合本规范第4.4.11条第5款的规定。 4.4.13 减轻液化影响的基础和上部结构处理，可综合采用下列各项措施： 1 选择合适的基础埋置深度； 2 调整基础底面积，减少基础偏心； 3 加强基础的整体性和刚度； 4 减轻荷载，增强上部结构的整体刚度和均匀对称性，避免采用对不均匀沉降敏感的结构形式等； 5 在管道穿过结构物处预留足够尺寸或采用柔性接头等。 4.5 场地地震反应分析 4.5.1 对基岩面、地表地形起伏变化不大且土层水平向的土性变化比较均匀的场地，可采用一维剪切土层模型进行场地地震反应分析，以确定场地设计地震动参数。 4.5.2 对基岩面、地表地形起伏变化明显的场地，或土层水平向的土性变化显示出明显的不均匀性，应采用二维或三维场地模型进行场地地震反应分析，以确定场地设计地震动参数。 5 地震作用 5.1 一般规定 5.1.1 城市轨道交通结构抗震设计地震作用的确定应符合本规范第3.1.4条的规定。 5.1.2 重点设防类或标准设防类结构应采用本规范第5.2节～5.4节规定的地震作用。 5.1.3 当工程场地表层工程地质特性变化显著、地形变化较大，或轨道结构的一个结构振动单位的跨度超过600m时，宜计入地震作用的空间变化。 5.1.4 当工程场址及外延5km范围内存在可能发生震级6.5级及以上地震的活断层时，必须进行场地地震安全性评价。 5.2 水平向设计地震动参数 5.2.1 Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度amaxⅡ应按现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306中地震动峰值加速度分区值和表5.2.1-1采用；场地设计地震动加速度反应谱特征周期Tg应根据场地类别和现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB 18306中地震动反应谱特征周期分区按表5.2.1-2采用；场地设计地震动加速度反应谱动力放大系数最大值βm应取2.5。表5.2.1-1 Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度amaxⅡ 表5.2.1-2 设计地震动加速度反应谱特征周期Tg(s) （ 5.2.2 除Ⅱ类外的其他类别工程场地地表水平向设计地震动峰值加速度amax应取Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度amaxⅡ乘以场地地震动峰值加速度调整系数Гa；场地地震动峰值加速度调整系数Гa应根据场地类别和Ⅱ类场地设计地震动峰值加速度amaxⅡ按表5.2.2采用。表5.2.2 场地地震动峰值加速度调整系数Гa 注：场地地震动峰值加速度调整系数Гa可按表中所给值分段线性插值确定。 5.2.3 当结构自振周期小于6.0s时，场地地表水平向设计地震动加速度反应谱(图5.2.3)应符合下列规定： 1 当结构阻尼比ξ为0.05时，η和γ取值1.0； 2 当阻尼比不等于0.05时，加速度反应谱曲线的阻尼调整系数和形状参数应符合下列规定，且η当计算值小于0.55时应取值0.55： 1)下降段的衰减指数应按下式确定：图5.2.3 设计地震动加速度反应谱曲线Sa(T) 2)阻尼调整系数应按下式确定： 5.2.4 Ⅱ类场地设计地震动峰值位移umaxⅡ应按表5.2.4-1采用，其他类别工程场地地表水平向设计地震动峰值位移umax应取Ⅱ类场地设计地震动峰值位移umaxⅡ乘以场地地震动峰值位移调整系数Гu的值；场地地震动峰值位移调整系数Гu应根据场地类别和Ⅱ类场地设计地震动峰值位移umaxⅡ按表5.2.4-2采用。表5.2.4-1 Ⅱ类场地设计地震动峰值位移umaxⅡ(m) 表5.2.4-2 场地地震动峰值位移调整系数Гu 注：场地地震动峰值位移调整系数Гu可按表中所给值分段线性插值确定。 5.3 竖向设计地震动参数 5.3.1 场地地表竖向设计地震动峰值加速度取值不应小于水平向峰值加速度的0.65倍。竖向地震动峰值加速度与水平向峰值加速度的比值可按表5.3.1确定。在活动断裂附近，竖向峰值加速度宜采用水平向峰值加速度值。表5.3.1 竖向地震动峰值加速度与水平向峰值加速度比值Kv 5.3.2 当竖向设计地震动参数采用主管部门批准的工程场地地震安全性评价或经专门研究的结果确定时，应不低于本规范第5.3.1条的规定。 5.4 设计地震动加速度时程 5.4.1 设计地震动加速度时程可人工生成，其加速度反应谱曲线与设计地震动加速度反应谱曲线的误差应小于5％。 5.4.2 宜利用地震和场地环境相近的实际强震记录作为初始时间过程，合成适合工程场地的设计地震动时间过程。 5.4.3 当采用时程分析法进行结构动力分析时，应采用不少于3组设计地震动时程；当设计地震动时间过程少于7组时，宜取时程法计算结果和反应谱法计算结果中的较大值；当设计地震动时间过程为7组及以上时，可采用计算结果的平均值。 6 地震反应计算 6.1 一般规定 6.1.1 城市轨道交通结构抗震设计计算方法应按本规范第3.3节确定；挡土墙、重力式桥台等挡土结构地震反应的计算应按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111相关规定执行。 6.1.2 抗震设计计算中，应根据结构的地震反应特点和地震反应计算方法划分结构振动单位。 6.1.3 城市轨道交通结构设计地震作用基准面宜按下列规定确定： 1 对扩大基础，宜以基础的底面作为设计地震作用基准面； 2 对低桩基础，宜以承台的底面作为设计地震作用基准面；对高桩基础，宜以地基土表面作为设计地震作用基准面；表层土为可液化土层或极软弱土层时，设计地震作用基准面宜取在该土层的底面； 3 对桩基础，当考虑地震动沿土层深度变化时，设计地震作用基准面宜取在桩尖位置； 4 对埋置于地层中的隧道和地下车站结构，设计地震作用基准面宜取在隧道和地下车站结构以下剪切波速大于或等于500m／s岩土层位置。对覆盖土层厚度小于70m的场地，设计地震作用基准面到结构的距离不宜小于结构有效高度的2倍；对覆盖土层厚度大于70m的场地，宜取在场地覆盖土层70m深度的土层位置。 6.1.4 结构的建模应符合下列规定： 1 梁、柱、杆等构件宜采用梁、杆单元进行建模；对梁、杆单元不适用的情况，宜采用其他单元建模； 2 结构的节点宜处理成为刚性域； 3 计算所采用的本构关系应满足本规范第7章的要求； 4 支座宜简化为约束关系或按本规范附录A确定等效线性弹簧或非线性弹簧； 5 对防落梁装置进行抗震计算时，宜根据装置的具体情况确定恢复力模型； 6 当采用弹性反应谱方法和弹塑性反应谱方法时，基础与地基土相互作用应按本规范附录B规定建模；当采用非线性时程方法时，基础和地基土相互作用应按本规范第6.4节规定建模。 6.1.5 当竖向地震动对结构影响较大时，应计入竖向地震动作用。 6.2 地面结构弹性反应谱方法 6.2.1 当采用弹性反应谱方法时，参与计算的振型数应保证其振型质量之和大于结构总质量的90％。 6.2.2 当采用弹性反应谱方法时，振型反应和组合系数应按下列公式计算：式中：R——需要计算的结构反应； Ri——第i振型反应； Rj——第j振型反应； ξi——第i振型阻尼比； ξj——第j振型阻尼比； Ti——第i振型的自由振动周期(s)； Tj——第j振型的自由振动周期(s)。 6.2.3 当采用弹性反应谱方法时，振型阻尼比应按表6.2.3取值。表6.2.3 振型阻尼比取值 6.2.4 当多分量地震作用时，各地震动分量引起的地震反应按下式进行组合，对3种组合得出的结果应分别进行抗震验算：式中：R——需计算的结构反应； RX——X方向地震动作用对同一反应量的贡献； RY——Y方向地震动作用对同一反应量的贡献； RZ——Z方向地震动作用对同一反应量的贡献。 6.2.5 对需考虑设计地震作用变化的情形，可按下列方法之一处理： 1 按下式进行反应谱组合，组合系数的计算方法和符号解释应符合本规范附录C的规定： 2 对空间各点不同的地震输入分别进行一致地震反应分析，结构反应选最不利值。 6.3 地面结构弹塑性反应谱方法 6.3.1 结构体系简单、第一振型对结构地震反应贡献起主要作用，并且塑性铰发生位置明确的情况下，可采用弹塑性反应谱方法计算结构的地震反应。 6.3.2 采用弹塑性反应谱方法计算结构的地震反应时，结构等效周期的计算应考虑结构的非线性特征，按下列公式计算：式中：Teq——结构等效周期(s)； Meq——等效质量(kg)； Keq——等效刚度(N／m)； Ms——上部结构质量(kg)； Mp——桥墩质量(kg)； rp——桥墩质量换算系数，独柱式墩取0.3；排架式墩取0.4； Mv——等效列车质量(kg)；顺桥向取0.0，横桥向0.5倍的列车质量； Feq——结构整体屈服点对应的水平荷载(N)； deq——结构整体屈服点对应的水平位移(m)。 6.3.3 弹塑性反应谱通过对弹性反应谱的折减得到，折减系数Rμ应按下式计算：式中：Rμ——折减系数； T0——场地相关特征周期参数，应按表6.3.3取值； μ——延性系数。表6.3.3 周期T0的取值 6.3.4 按弹塑性反应谱方法计算结构物的地震反应，可根据结构等效周期和结构屈服地震加速度(图6.3.4)确定结构所需延性系数。图6.3.4 根据结构等效周期和设计屈服加速度算出需求延性系数 Ⅰ-屈服地震加速度0.1g；Ⅱ-等效周期0.8s；Ⅲ-得到延性系数3 6.4 地面结构非线性时程分析方法 6.4.1 当弹性反应谱方法和弹塑性反应谱方法不适用时，应采用非线性时程分析方法。 6.4.2 当采用非线性时程分析方法时，基础与地基土相互作用宜采用等代弹簧方法，并应符合本规范附录D的规定。 6.4.3 对桩基础，等代弹簧方法不适用或计算精度要求高时，可采用结构-基础-地基整体计算建模方法。桩土相互作用应按本规范附录B.4的规定采用集中弹簧和阻尼器建模。 6.4.4 当集中弹簧和阻尼器模型不能满足设计要求时，应进行专门研究。 6.5 支座地震反应计算方法 6.5.1 对没有建立支座计算模型的情况，支座水平地震力Fh可按下式计算：式中：Fh——支座水平地震力(N)； ah——桥墩(台)顶端反应绝对加速度最大值(m／s2)； Wi——该支座所分担到的水平惯性力所对应的上部结构重量(N)。 6.5.2 对没有建立全桥模型的情况，活动支座的滑动量的计算应符合下列规定： 1 E1地震作用下混凝土梁的活动支座的滑动量可根据桥梁跨径按表6.5.2确定。表6.5.2 活动支座的滑动量 2 E2、E3地震作用下，活动支座的滑动量可按下列规定计算： 1)简支梁桥和无固定支座墩的连续梁桥，活动支座的滑动量可取所在桥墩顶端位移。根据桥墩分担的上部结构重量或桥墩刚度明显不同的情况或邻近桥墩间场地条件显著不同的情况，活动支座的滑动量可取所在桥墩顶端位移的2倍。 2)有固定支座墩的连续梁桥，活动支座的滑动量可按下式计算：式中：△D——活动支座的滑动量(mm)； △gd——固定墩的墩顶位移(mm)； △top——滑动支座处的墩顶位移(mm)。 6.6 隧道与地下车站结构横向地震反应计算的反应位移法 6.6.1 当采用反应位移法时，可将周围土体作为支撑结构的地基弹簧，结构可采用梁单元(图6.6.1)进行建模。图6.6.1 横向地震反应计算的反应位移法 1-地面；2-设计地震作用基准面；3-土层位移；4-惯性力 kv-结构顶底板压缩地基弹簧刚度；ksv-结构顶底板剪切地基弹簧刚度； kh-结构侧壁压缩地基弹簧刚度；ksh-结构侧壁剪切地基弹簧刚度； τU-结构顶板单位面积上作用的剪力；τB-结构底板单位面积上作用的剪力； τS-结构侧壁单位面积上作用的剪力；kn-圆形结构侧壁压缩地基弹簧刚度； ks-圆形结构侧壁剪切地基弹簧刚度；τA-点A处的剪应力； 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； θ-土与结构的界面A点处的法向与水平向的夹角；d-地基弹簧影响长度 6.6.2 地基弹簧刚度可按下式计算：式中：k——压缩或剪切地基弹簧刚度(N／m)； K——基床系数(N／m3)； L——垂直于结构横向的计算长度(m)； d——土层沿隧道与地下车站纵向的计算长度(m)。 6.6.3 反应位移法中土层相对位移、结构惯性力和结构与周围土层剪力的计算应符合下列规定： 1 土层相对位移可按下式计算；土层地震反应位移应取地下结构顶底板位置处自由土层发生最大相对位移时刻的土层位移分布。式中：u＇(z)——深度z处相对于结构底部的自由土层相对位移(m)； u(z)——深度z处自由土层地震反应位移(m)； u(zB)——结构底部深度zB处的自由土层地震反应位移(m)。 2 结构惯性力可按下式计算：式中：fi——结构i单元上作用的惯性力(N)； mi——结构i单元的质量(kg)； ——地下结构顶底板位置处自由土层发生最大相对位移时刻，自由土层对应于结构i单元位置处的加速度(m／s2)。 3 矩形结构侧壁剪力作用可按下式计算： 4 圆形结构周围剪力作用可按下列公式计算： 6.6.4 对已进行工程场地地震安全性评价工作的，可采用其得到的位移随深度的变化关系；对未进行工程场地地震安全性评价工作的，可按本规范附录E确定位移随深度的变化并计算土层相对位移。 6.7 隧道与地下车站结构横向地震反应计算的反应加速度法 6.7.1 当采用反应加速度法时，土体可采用平面应变单元、结构可采用梁单元进行有限元建模。计算模型底面应采用固定边界，侧面应采用水平滑移边界(图6.7.1)。模型底面可取设计地震作用基准面，顶面取地表面，侧面边界到结构的距离宜取结构水平有效宽度的2倍～3倍。图6.7.1 横向地震反应计算的反应加速度法 1-水平滑移边界；2-惯性力；3-固定边界 6.7.2 土层和地下结构根据其所在位置施加相应的水平加速度ai，ai应取地下结构顶底板位置处土层发生最大相对位移时刻第i层土单元水平加速度；当土层复杂，结构深度位置土层性质和土层的刚度参数差别较大时，土层和地下结构宜根据其所在位置施加相应的水平有效惯性加速度，按下式计算：式中：ai——第i层土单元水平有效惯性加速度(m／m2)； τi、τi-1——地下结构顶底板位置处土层发生最大相对位移时刻第i层土单元底部与顶部的剪应力(N／m2)，当i＝1时，τ0＝0； ρi——第i层土单元的质量密度(kg／m3)； hi——第i层土单元的厚度(m)。 6.7.3 土体单元的剪切模量可取对应地震动水准的一维土层地震反应分析得到的等效剪切模量。 6.8 隧道纵向地震反应计算的反应位移法 6.8.1 当采用反应位移法时，可将结构周围土体作为支撑结构的地基弹簧，结构宜采用梁单元进行建模(图6.8.1)。土层位移应施加于地基弹簧的非结构连接端。图6.8.1 纵向地震反应计算的反应位移法 1-隧道；2-横向土层位移；3-纵向土层位移 k1-沿隧道纵向侧壁剪切地基弹簧刚度；kt-沿隧道纵向侧壁拉压地基弹簧刚度 6.8.2 隧道纵向地震反应的计算，应给出沿隧道纵向的拉压应力和挠曲应力。 6.8.3 地基弹簧刚度可按下列规定计算： 1 地基弹簧刚度宜按静力有限元方法计算； 2 地基弹簧刚度也可按下列公式计算：式中：k——基床系数(N／m3)； d——土层沿隧道与地下车站纵向的计算长度(m)； W——隧道横向平均宽度或直径(m)。 6.8.4 沿隧道结构纵向轴线处施加的土层位移分布可按本规范附录E的方法计算，或采用结构纵向轴线各处土层自由场的位移时程分布。 6.8.5 当施加横向土层位移时，变形缝宜采用弯曲非线性弹簧；当施加纵向土层位移时，变形缝宜采用非对称拉压非线性弹簧。 6.8.6 对盾构隧道，结构梁单元长度可按盾构环的长度确定；对沉管隧道和明挖隧道，结构梁单元长度可按隧道的自然节段确定，但不宜大于10m；模型总长度不宜小于土层变形波长或取全长。 6.9 隧道与地下车站结构地震反应计算的时程分析方法 6.9.1 当采用时程分析方法时，应对土体及其边界进行合理建模与处理。 6.9.2 当采用时程分析方法时，计算模型的侧面人工边界距地下结构的距离不宜小于3倍地下结构水平有效宽度，且不宜采用完全固定或完全自由等不合理边界条件；底面人工边界宜取至设计地震作用基准面且距结构的距离不小于3倍地下结构竖向有效高度。 6.9.3 当进行隧道与地下车站结构横向地震反应计算时，可采用土-结构动力相互作用计算模型，按平面应变问题分析。当考虑地下车站结构的空间动力效应时，宜采用三维计算分析模型，且地下连续墙等受力板构件宜采用板壳单元建模。 6.9.4 地震输入可采用波动法或振动法。 7 抗震性能的验算方法 7.1 一般规定 7.1.1 城市轨道交通结构应区分高架区间结构、高架车站结构、区间隧道结构、地下车站结构等不同结构形式进行抗震性能验算。 7.1.2 抗震验算应分为强度验算、变形验算和位移验算。 7.1.3 进行位移验算时，应将结构作为一个整体来进行建模和地震反应计算。 7.2 钢筋和钢骨混凝土构件 7.2.1 钢筋和钢骨混凝土柱式构件的破坏形态应按下列公式进行判定：式中：Vmu——构件达到截面等效屈服弯矩时的剪力(N)； Vyd——设计剪切抗力(N)，按本规范附录F.1方法计算； Vcd——混凝土的设计剪切抗力(N)； Vwd——钢筋的设计剪切抗力(N)； Vsd——钢骨的设计剪切抗力(N)。 7.2.2 对轴压比小于0.5，且剪跨比为1.5以上的钢筋和钢骨混凝土柱式构件，其弯曲变形性能应按等效理想弹塑性弯矩-转角关系(图7.2.2)和本规范附录G.1确定。图7.2.2 构件的弯矩和转角的关系 a-截面等效屈服点；b-极限变形点；1、2、3-分别对应构件的性能等级1、2、3； My-构件截面等效屈服弯矩；Mu-构件截面极限弯矩；θy-构件塑性铰区等效屈服转角； θu-构件塑性铰区极限转角；α-构件性能等级系数 7.2.3 判别为弯曲破坏的小轴压比柱式构件，其性能等级可按构件转角或塑性铰区转角划分，其界限值可按下列公式确定：式中：θd——性能等级的界限值(rad)； K——构件极限塑性转角的安全系数，可取1.5； α——构件性能等级系数，可按表7.2.3取值； θpu——构件塑性铰区的极限塑性转角(rad)； u——塑性铰区极限曲率，可按本规范附录G.1计算； y——塑性铰区屈服曲率，可按本规范附录G.1计算； Lp——塑性铰长度(m)，Lp＝1.0D，D为计算方向截面高度。表7.2.3 钢筋混凝土柱构件的性能等级系数 7.2.4 当墙(板)式构件承受面外力时，可按柱式构件根据本规范第7.2.3条进行抗震验算；承受面内力时，其抗剪能力应按本规范附录F.2计算。 7.3 钢管混凝土构件和钢构件 7.3.1 轴压比小于0.3的柱式圆形钢管混凝土构件和柱式钢构件宜按双线性力-变形关系(图7.3.1)和本规范附录G.2、G.3规定的弯矩-曲率分析方法确定。图7.3.1 柱式钢管混凝土构件和钢构件断面的弯矩转角关系 Y-截面屈服点；A-极限变形点；1、2、3-分别对应构件的性能等级1、2、3； My-构件屈服弯矩；Mu-构件截面极限弯矩；θy-构件塑性铰区屈服转角； θu-构件塑性铰区极限转角；α-构件性能等级系数 7.3.2 钢管混凝土构件和钢构件的性能等级可按构件转角或塑性铰区转角划分，其界限值可按公式(7.2.3-1和7.2.3-2)确定，α可按表7.3.2取值。表7.3.2 柱式钢管混凝土构件和柱式钢构件的性能等级系数 7.4 基础 7.4.1 桩基础应按下式验算整体抗震性能：式中：d——承台质心处的地震反应位移(m)； dd——承台质心处的设计容许位移(m)，按表7.4.1确定。表7.4.1 基础整体性能等级界限值 7.4.2 扩大基础的偏心、滑动和倾覆稳定性应按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111进行验算，性能等级应按下式进行验算：式中：θ——地震反应转角(rad)； α——扩大基础性能等级系数，应按表7.4.2确定； θy——基础底面屈服转角(rad)。表7.4.2 扩大基础性能等级系数 7.4.3 其他类型的基础、桥台和挡土墙的抗震验算可按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111进行。 7.5 支座 7.5.1 板式橡胶支座在抗震性能等级要求为1时，宜进行下列抗震验算： 1 支座厚度应按下列公式进行验算：式中：∑t——橡胶层的总厚度(mm)； △t——地震作用下最不利效应组合后支座产生的水平位移(mm)； △D——地震作用下支座产生的水平位移(mm)； △H——永久作用下支座产生的水平位移(mm)。 2 支座抗滑稳定性应按下列公式进行验算：式中：μd——支座的动摩阻系数；橡胶支座与混凝土表面的动摩阻系数采用0.15，与钢板的动摩阻系数采用0.10； N——上部结构重力在支座上产生的反力(N)； Rt——包括地震力效应的支座的水平力效应组合值(N)； RD——地震作用下支座的水平地震力(N)； RH——永久荷载作用下支座的水平力(N)。 7.5.2 盆式橡胶支座和球形支座在抗震性能等级要求为1时，宜进行下列抗震验算： 1 支座滑动方向应按下列公式进行验算：式中：△max——支座容许最大滑动水平位移(mm)。 2 支座固定方向应按下列公式进行验算：式中：Rmax——支座水平抗力值(N)。 3 支座的连接与局部验算宜按现行国家标准《铁路工程抗震设计规范》GB 50111进行。 7.6 梁端支承长度和行车安全 7.6.1 E3地震动产生的梁端位移应按下式进行验算：式中：△D——地震产生的梁端与墩顶的相对位移(m)； a——梁端的支承长度(图7.6.1)(m)。图7.6.1 梁端支承长度示意图 7.6.2 E1地震作用下，应进行行车安全验算，并应符合下列规定： 1 行车安全应验算规定的错位、平行转角和折转角(图7.6.2-1)。图7.6.2-1 错位、平行转角和折转角的示意 1-错位；2-平行转角；3-折转角 2 平行转角和折转角(图7.6.2-2)应按下式计算：式中：θ——平行转角或折转角(rad)； δi(i＝1，2，3)——第i个墩顶处轨顶面位移(m)； li(i＝1，2)——计算桥墩处两侧跨径(m)。图7.6.2-2 平行转角和折转角的计算示意图 3 行车安全验算指标的界限值应按表7.6.2确定。表7.6.2 E1地震作用下行车安全验算指标界限值注：表中v为列车设计运行速度(km／h)。 7.7 隧道与地下车站结构 7.7.1 抗震性能要求为Ⅰ时，应按现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011进行结构构件的截面抗震验算。对需进行纵向验算的情况，尚应符合下列规定： 1 变形缝的变形量不应超过满足接缝防水材料水密性要求的允许值； 2 伸缩缝处轴向钢筋(螺栓)的位移应小于屈服位移；伸缩缝处的转角应小于屈服转角。 7.7.2 抗震性能要求为Ⅱ时，宜验算结构整体变形性能，且宜符合下列规定： 1 矩形断面结构应采用层间位移角作为指标，对钢筋混凝土结构层间位移角限值宜取1／250； 2 圆形断面结构应采用直径变形率作为指标，地震作用产生的......

英文网页English: GB 50909-2014

相关标准: TB 10505 | GB/T 51361 | GB/T 38695 | GB 50216 |