標準編號:	GB/T 51408-2021
中文名稱:	建筑隔震設計標準
英文名稱:	Standard for seismic isolation design of building
行業分類:	GB    國家標準
發布機構:	中華人民共和國住房和城鄉建設部
發布日期:	2021-04-27
實施日期:	2021-9-1
標準狀態:	valid
翻譯語言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符數:	80000 字
翻譯價格(元):	5600.0
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GB/T 51408-2021 Standard for seismic isolation design of building English Standard for seismic isolation design of building 1 General provisions 1.0.1 This standard is developed to implement the relevant laws and regulations of the nation on earthquake prevention and disaster reduction of architectural engineering, implement the policy of prevention first, and further improve the seismic safety of buildings by adopting seismic isolation technology so that the building function is not interrupted, the casualties and secondary disasters are avoided and the social impact and economic losses are reduced after the fortification-level earthquake. 1.0.2 This standard is applicable to the seismic isolation design of buildings as well as the seismic isolation design for retrofit of existing buildings in areas with a seismic fortification intensity of 6 or above. 1.0.3 Unless otherwise specified, the basic fortification goal of seismically isolated buildings is as follows: when subjected to a fortification-level earthquake with the intensity equivalent to the basic intensity of the area, the main structure is basically without damage or can continue to be used without repair; in case of rare earthquake, the structure may be damaged and can be used again after repair; when a building of special fortification category is subjected to very rare earthquake, it will not collapse or be damaged to the life-threatening extent. 1.0.4 When there are special requirements for the use functions of structural elements, non-structural components and auxiliary equipment of the seismically isolated building, the basic fortification goal as well as those specified in the standards for the seismic performance of the structural elements, non-structural elements and auxiliary equipment shall be met. 1.0.5 When the height, regularity, structure type, seismic isolation interface setting of seismically isolated buildings exceed the relevant standards or the seismic fortification criterion has special requirements, supplementary analysis and demonstration should be conducted according to Annex A of this standard by adopting the structure seismic performance design method. 1.0.6 The design of seismically isolated buildings and the seismic isolation design for retrofit of existing buildings shall meet those specified in both this standard and the current relevant standards of the nation. ? 2 Terms and symbols 2.1 Terms 2.1.1 seismically isolated building building with seismic isolation interface in the structure to realize the seismic isolation function so as to reduce the earthquake response, including superstructure, seismic isolation interface, substructure and foundation 2.1.2 seismic isolation interface general name of all components of a seismically isolated building that are arranged at the foundation, bottom or between substructure and superstructure, including seismic isolator, damping device, anti-wind device, stopper, anti-tension device, auxiliary device and related supporting or connecting elements 2.1.3 superstructure structure of a seismically isolated building above the seismic isolation interface 2.1.4 substructure structure of a seismically isolated building below the seismic isolation interface, excluding the foundation 2.1.5 base isolation seismic isolation system with seismic isolation interface at the bottom of the building 2.1.6 inter-storey isolation seismic isolation system with seismic isolation interface at an inter-storey position above the bottom of the building 2.1.7 roof isolation seismic isolation system with seismic isolation interface between the column top or wall top and the top roof of the building 2.1.8 seismic isolator support of the seismic isolation interface for bearing the superstructure and with the ability of isolation and deformation 2.1.9 damping device device that attenuates the seismic response of the seismic isolation interface by absorbing and dissipating seismic input energy 2.1.10 anti-wind device device of the seismic isolation interface for resisting the wind load of the superstructure, which may be an integral part of the seismic isolator or set separately 2.1.11 anti-tension device device used in seismic isolation interface to resist vertical tension caused by overturning action of superstructure 2.1.12 stopper device for limiting displacement of seismic isolation interface from exceeding reasonable design range 2.1.13 base shear ratio ratio of base shear of superstructure after seismic isolation to that before seismic isolation of building structure under the action of fortification-level earthquake 2.1.14 equivalent stiffness secant stiffness of seismic isolation interface or seismic isolator corresponding to a specific horizontal displacement 2.1.15 equivalent damping ratio damping ratio of seismic isolation interface or seismic isolator corresponding to a specific horizontal displacement 2.1.16 very rare earthquake seismic oscillation with an annual exceeding probability of 10-4 within the design reference period ? 2.2 Symbols 2.2.1 Actions and action effects D——the permanent load; E——the limiting safe earthquake action; Fek——the characteristic value of total horizontal earthquake action of structure; Fji——the characteristic value of the horizontal earthquake action at Mass Point i in the j-th vibration mode, N FXji, FYji and Frji——the characteristic values of horizontal earthquake action at Mass Point i in the j-th vibration mode along the directions of x, y and rotation angle, respectively; FEvk——the characteristic value of total vertical earthquake action of the structure; Fvi——the characteristic value of vertical earthquake action at the Mass Point i; Fi——the characteristic value of the horizontal earthquake action at the Mass Point i; Fh——the horizontal shear force of the seismic isolation interface; Kh——the horizontal stiffness of seismic isolation interface; fck——the characteristic value of axial compressive strength of concrete; fspk——the characteristic value of strength of section steel in embedded columns at the end of shear wall or of steel plates in the wall; G——the representative value of total gravity load of the superstructure; Gi and Gj——the representative values of gravity load concentrated on Mass Points i and j representatively; Geq——the equivalent total gravity load of the superstructure; L——the upper live load; ∑Mc——the sum of the bending moments combined in the clockwise or counterclockwise direction in the column end section above and below the joints;

Foreword ii 1 General provisions 2 Terms and symbols 2.1 Terms 2.2 Symbols 3 Basic requirements 3.1 General requirements 3.2 Site, subgrade and foundation 3.3 Test and observation 4 Earthquake action and structure seismic isolation checking 4.1 General requirements 4.2 Design response spectrum and ground motion input 4.3 Calculation of earthquake action 4.4 Element section design 4.5 Checking for superstructure deformation 4.6 Design for seismic isolation interface 4.7 Design for substructure of isolation layer 5 Seismic isolator and isolation details 5.1 General requirements 5.2 Checking for seismic isolator 5.3 Connection of seismic isolator and structure 5.4 Isolation seam 5.5 Fixtures and piping across the seismic isolation interface 5.6 Expansion joint 5.7 Inspection and isolation identification 6 Multi-storey and tall buildings 6.1 General requirements 6.2 Design for seismic isolation interface 6.3 Structural design 7 Large-span roof buildings 7.1 General requirements 7.2 Design for seismic isolation interface 7.3 Structural design for large-span roof buildings 7.4 Supporting structure design 8 Multi-storey masonry buildings and multi-storey masonry building with R. C. frames on ground floors 8.1 General requirements 8.2 Design for seismic isolation interface 8.3 Structural design 9 Nuclear power plant buildings 9.1 General requirements 9.2 Design for seismic isolation 9.3 Floor response spectrum 9.4 Requirements for seismic isolator 9.5 Inspection rules for elastomeric seismic-protection isolators 9.6 Earthquake monitoring and alarm 10 Seismic isolation design for retrofit of existing or historic buildings 10.1 General requirements 10.2 Seismic isolation design for retrofit of existing buildings 10.3 Seismic isolation design for retrofit of historic buildings 11 Rural residential buildings 11.1 General requirements 11.2 Building isolation design essentials Annex A Seismic performance design of seismically isolated buildings Annex B Equations for calculating the influence coefficient for complex mode Annex C Connection design of seismic isolator Annex D Mechanical analysis model of seismic isolator and basic mechanical performance requirements Annex E Underpinning methods for strengthening walls and columns of existing buildings Explanation of wording in this standard List of quoted standards

1 總則 1.0.1 為貫徹執行國家有關建筑工程防震減災的法律法規，實行以預防為主的方針，使建筑采用隔震技術后，地震安全性得到進一步提高，遭遇設防地震后建筑使用功能不中斷，避免人員傷亡和次生災害，減少社會影響和經濟損失，制定本標準。 1.0.2 本標準適用于抗震設防烈度6度及以上地區的建筑物的隔震設計及既有建筑的隔震加固設計。 1.0.3 除特殊規定外，隔震建筑的基本設防目標是：當遭受相當于本地區基本烈度的設防地震時，主體結構基本不受損壞或不需修理即可繼續使用；當遭受罕遇地震時，結構可能發生損壞，經修復后可繼續使用；特殊設防類建筑遭受極罕遇地震時，不致倒塌或發生危及生命的嚴重破壞。 1.0.4 隔震建筑的結構構件、非結構構件和附屬設備的使用功能有專門要求時，除應符合基本設防目標外，尚應符合結構構件、非結構構件和附屬設備的抗震性能標準的規定。 1.0.5 隔震建筑房屋高度、規則性、結構類型、隔震層設置等超過相關標準的規定或抗震設防標準等有特殊要求時，宜按本標準附錄A采用結構抗震性能設計方法進行補充分析和論證。 1.0.6 隔震建筑設計及既有建筑的隔震加固設計，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 2.1.1 隔震建筑 seismically isolated building 為降低地震響應，在結構中設置隔震層而實現隔震功能的建筑，包括上部結構、隔震層、下部結構和基礎。 2.1.2 隔震層 seismic isolation interface 隔震建筑設置在基礎、底部或下部結構與上部結構之間的全部部件的總稱，包括隔震支座、阻尼裝置、抗風裝置、限位裝置、抗拉裝置、附屬裝置及相關的支承或連接構件等。 2.1.3 上部結構 superstructure 隔震建筑位于隔震層以上的結構部分。 2.1.4 下部結構 substructure 隔震建筑位于隔震層以下的結構部分，不包括基礎。 2.1.5 基底隔震 base isolation 隔震層設置在建筑物底部的隔震體系。 2.1.6 層間隔震 inter-storey isolation 隔震層設置在建筑物底部以上某層間位置的隔震體系。 2.1.7 屋蓋隔震 roof isolation 隔震層設置在建筑物柱頂或墻頂與頂層屋蓋之間的隔震體系。 2.1.8 隔震支座 seismic isolator 隔震層用于承載上部結構，并具有隔震變形能力的支座。 2.1.9 阻尼裝置 damping device 通過吸收并耗散地震輸入能量而使隔震層地震響應衰減的裝置。 2.1.10 抗風裝置 anti-wind device 隔震層用于抵御上部結構風荷載作用的裝置，可以是隔震支座的組成部分，也可以單獨設置。 2.1.11 抗拉裝置 anti-tension device 隔震層中用于抵御上部結構傾覆作用引起的豎向拉力的裝置。 2.1.12 限位裝置 stopper 限制隔震層位移超過合理設計范圍的裝置。 2.1.13 底部剪力比 base shear ratio 設防地震作用下建筑結構隔震后與隔震前上部結構底部剪力之比值。 2.1.14 等效剛度 equivalent stiffness 隔震層或隔震支座對應于某特定水平位移的割線剛度。 2.1.15 等效阻尼比 equivalent damping ratio 隔震層或隔震支座對應于某特定水平位移的阻尼比。 2.1.16 極罕遇地震 very rare earthquake 在設計基準期內年超越概率為10－4的地震動。 2.2 符號 2.2.1 作用和作用效應： D——永久荷載； E——極限安全地震作用； Fek——結構總水平地震作用標準值； Fji——j振型i質點的水平地震作用標準值； FXji、FYji、Frji——分別為j振型i質點x方向、y方向及轉角方向的水平地震作用標準值； FEvk——結構總豎向地震作用標準值； Fvi——質點i的豎向地震作用標準值； Fi——質點i的水平地震作用標準值； Fh——隔震層的水平剪力； Kh——隔震層水平剛度； fck——混凝土軸心抗壓強度標準值； fspk——剪力墻端部暗柱中型鋼或墻內鋼板的強度標準值； G——上部結構總重力荷載代表值； Gi、Gj——分別集中于第i、j質點重力荷載代表值； Geq——上部結構等效總重力荷載； L——上部活荷載； ∑Mc——節點上、下柱端截面順時針或逆時針方向組合的彎矩值之和； ∑Mb——節點左、右梁端截面逆時針或順時針方向組合的彎矩值之和； ∑Mbua——節點左、右梁端逆時針或順時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值之和； 、 ——分別為柱上、下端順時針或逆時針方向截面組合的彎矩值； 、 ——分別為梁左、右端逆時針或順時針方向截面組合的彎矩值； 、 ——分別為柱上、下端順時針或逆時針方向實配的正截面抗震受彎承載力所對應的彎矩值； N——鋼筋混凝土柱考慮設防地震作用組合的軸壓力設計值； NGE——鋼筋混凝土柱在重力荷載代表值作用下的軸壓力設計值； NE——鋼筋混凝土柱在設防地震作用下的軸壓力設計值； Q——隔震支座水平剪力； R——構件承載力設計值； Rk——構件承載力標準值； SEk——地震作用標準值的組合效應； ij——第j振型水平地震作用效應非比例阻尼影響系數； λT——k振型與j振型的自振周期比； Si；Sj——第i、j振型水平地震作用效應； Sx、Sy——分別為x向、y向單向水平地震作用效應； S——作用組合的效應設計值； SGk——永久荷載效應標準值； SQk——樓面活荷載效應標準值； SWk——風荷載效應標準值； SGE——重力荷載代表值的效應； ——水平地震作用標準值的效應； ——豎向地震作用標準值的效應； △ue——設防地震作用標準值產生的樓層內最大的彈性層間位移； △up——彈塑性層間位移； uhi——第i個隔震支座的水平位移； uh——隔震層水平位移； [uhi]——第i個隔震支座的水平位移限值； uhci——罕遇地震、極罕遇地震作用下第i個隔震支座考慮扭轉的水平位移； uhc——罕遇地震作用下隔震層水平位移； VEki——第i層對應于水平地震作用標準值的剪力； VRw——隔震層抗風承載力設計值； Vwk——風荷載作用下隔震層的水平剪力標準值； Vc——隔震層在罕遇地震作用下的水平剪力； VGb——在重力荷載代表值作用下按簡支梁分析的梁端截面剪力值； Vw——底部加強部位截面組合的剪力計算值； Mwua——抗震墻底部截面按實配縱向鋼筋面積、材料強度標準值和軸力等計算的抗震受彎承載力所對應的彎矩值； Mw——抗震墻底部截面組合的彎矩值； ηvw——抗震墻剪力增大系數； VGE——重力荷載代表值作用下的構件剪力； ——地震作用標準值的構件剪力； Xji、Yji——分別為j振型i質點在x方向、y方向的水平相對位移； [θe]——彈性層間位移角限值； [θp]——彈塑性層間位移角限值； φji——j振型i質點的相對扭轉轉角。 2.2.2 材料性能： CQy——隔震支座中水平屈服剪力調整系數； M——隔震支墩及連接部位所受彎矩； P——上部結構傳遞的豎向力； δ——支座的水平剪切變形； σc——隔震支墩混凝土局部受壓最大壓應力值； fc——混凝土軸心抗壓強度設計值； ft——混凝土軸心抗拉強度設計值； fa——型鋼的抗壓強度設計值； fay——型材屈服強度； fak——抗震墻端部暗柱中型鋼的強度標準值； fst——檢釘抗拉強度設計值； Gr——橡膠剪切模量； Gp——鉛芯剪切模量； Ky——鉛芯橡膠支座屈服后或摩擦擺隔震支座起滑后的水平剛度設計值； Keq——隔震層水平等效剛度； kj——第j隔震支座(含阻尼器)由試驗確定的水平等效剛度； Kr——天然橡膠水平剛度設計值； Kp——由鉛芯部分提供的水平剛度； K0——隔震支座屈服前水平剛度設計值； Keq——隔震支座等效水平剛度； Qy——隔震支座水平屈服力設計值； W——支座承受的豎向荷載； υ——滑移速度； σ——壓應力； σp——隔震支座中鉛芯剪切屈服應力； γh——疊層橡膠支座水平剪切應變； ζeq——隔震層等效阻尼比； ζj——第j隔震支座由試驗確定的等效阻尼比。 2.2.3 幾何參數： A——鋼筋混凝土柱全截面面積； Ar——疊層橡膠橫截面面積，不含橡膠層中間開孔面積； Ap——鉛芯橫截面面積； Aa——剪力墻端部暗柱中型鋼或墻內鋼板的截面面積； Ac——扣除型鋼后的混凝土截面面積； Asp——剪力墻墻內鋼板的橫截面面積； Ab——單個螺栓截面積； Aab——單個錨筋截面積； B、L——分別為結構平面兩正交方向的邊長； e——偏心距； Hn——柱的凈高； Hi——房屋第i層距室外地面的高度； ln——梁的凈跨； Rs——摩擦擺隔震支座等效曲率半徑； ri——i點的轉動半徑； tr——橡膠層總厚度； yi——第i個隔震支座與隔震層剛心之間在計算主軸法線方向的投影。 2.2.4 計算系數： C——既有建筑水平地震作用調整系數； CKy——屈服后隔震支座水平剛度調整系數； cji——j復振型i質點的水平相對位移非比例阻尼影響系數，比例阻尼時等于1； ——j復振型i質點的地震作用非比例阻尼影響系數，比例阻尼時等于1； α——地震影響系數； αmax——地震影響系數最大值； γ——地震影響系數曲線下降段的衰減指數； η——阻尼調整系數； ζ——阻尼比； α1——相應于隔震結構基本周期設防地震時的水平地震影響系數； αj——j振型周期的地震影響系數； γj——j振型的參與系數； γtj——計入扭轉的j振型的參與系數； ρji——j振型與i振型的耦聯系數； αvmax——豎向地震影響系數的最大值； γ0——結構重要性系數； γRE——構件承載力抗震調整系數； γG——重力荷載代表值分項系數； γQ——樓面活荷載分項系數； γW——風荷載分項系數； γL——考慮結構設計使用年限的荷載調整系數； ψQ、ψW——分別為樓面活荷載組合值系數和風荷載組合值系數； γEh——水平地震作用分項系數； γEv——豎向地震作用分項系數； γRa——承載力抗震調整系數； λ——水平地震剪力系數； ηi——第i個隔震支座的扭轉影響系數； ξ——軸壓比調整系數； ηc——框架柱端彎矩增大系數； ηvb——梁剪力增大系數； ηvc——栓端剪力增大系數； α1(ζeq)——罕遇地震作用下的地震影響系數值； μS——滑移面摩擦系數； ζeq——鉛芯橡膠支座等效阻尼比； nb——螺栓數量； nst——栓釘數量； Ast——單根栓釘截面積。 2.2.5 其他： n——如結構計算總層數、螺栓與混凝土的彈性模量比； S1——隔震支座第一形狀系數； S2——隔震支座第二形狀系數； T——隔震結構自振周期； T1——隔震后體系的基本自振周期； Tg——特征周期； t0——修正前溫度； t——修正后溫度； λs——近場系數。 3 基本規定 3.1 一般規定 3.1.1 隔震建筑的抗震設防類別應按現行國家標準《建筑工程抗震設防分類標準》GB 50223的有關規定確定。 3.1.2 隔震建筑應根據建筑抗震設防類別、設計地震動參數、場地條件、建筑結構類型和使用要求，確定合理的隔震方案。 3.1.3 在設防地震作用下，應進行結構以及隔震層的承載力和變形驗算；在罕遇地震作用下，應進行結構以及隔震層的變形驗算，并應對隔震層的承載力進行驗算；在極罕遇地震作用下，對特殊設防類建筑尚應進行結構及隔震層的變形驗算。 3.1.4 隔震層中隔震支座的設計使用年限不應低于建筑結構的設計使用年限。當隔震層中的其他裝置的設計使用年限低于建筑結構的設計使用年限時，在設計中應注明并預設可更換措施。 3.2 場地、地基和基礎 3.2.1 隔震建筑的場地宜選擇對抗震有利地段，應避開不利地段；當無法避開時，應采取有效措施。 3.2.2 隔震建筑的 地基應穩定可靠，所在的場地宜為Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ類；當場地為Ⅳ類時，應采取有效措施。 3.2.3 隔震建筑地基基礎的設計和抗震驗算，應滿足本地區抗震設防烈度地震作用的要求。 3.2.4 隔震建筑地基基礎的抗震構造措施，應符合現行國家標準《建筑抗震設計規范》GB 50011的規定。對重點設防類建筑的地基抗液化措施，應按提高一個液化等級確定；對特殊設防類建筑的地基抗液化措施應進行專門研究，且不應低于重點設防類建筑的相應要求，直至全部消除液化沉陷。 3.3 試驗和觀測 3.3.1 對特殊設防類隔震建筑、體型復雜或有特殊要求的隔震建筑，可采用結構模型的模擬地震振動臺試驗對隔震方案進行補充驗證。 3.3.2 對較重要或有特殊要求的隔震建筑，應設置地震反應觀測系統。 3.3.3 隔震建筑宜設置記錄隔震層地震變形響應的裝置。 4 地震作用和結構隔震驗算 4.1 一般規定 4.1.1 隔震建筑的地震作用應符合下列規定： 1 一般情況下，應至少在建筑結構的兩個主軸方向分別計算水平地震作用，各方向的水平地震作用應由該方向抗側力構件承擔； 2 有斜交抗側力構件的結構，當相交角度大于15°時，應分別計算各抗側力構件方向的水平地震作用； 3 隔震結構可采用調整地震作用效應的方法計入扭轉影響；質量和剛度分布明顯不對稱的結構，應計入雙向水平地震作用下的扭轉影響； 4 抗震設防烈度7度(0.15g)、8度和9度時的長懸臂或大跨結構，以及9度時的高層建筑結構，應計算豎向地震作用。 4.1.2 隔震結構分析模型應符合下列規定： 1 所選取的分析模型應能合理反映結構中構件的實際受力狀況； 2 上部結構和下部結構可選多質點系、空間桿系、空間桿-墻板元或殼元、連續體及其他組合有限元等計算模型；