标准编号:	GB/T 51408-2021
中文名称:	建筑隔震设计标准
英文名称:	Standard for seismic isolation design of building
行业分类:	GB    国家标准
发布机构:	中华人民共和国住房和城乡建设部
发布日期:	2021-04-27
实施日期:	2021-9-1
标准状态:	valid
翻译语言:	英文
文件格式:	PDF
中文字符数:	80000 字
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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 总则 1.0.1 为贯彻执行国家有关建筑工程防震减灾的法律法规，实行以预防为主的方针，使建筑采用隔震技术后，地震安全性得到进一步提高，遭遇设防地震后建筑使用功能不中断，避免人员伤亡和次生灾害，减少社会影响和经济损失，制定本标准。 1.0.2 本标准适用于抗震设防烈度6度及以上地区的建筑物的隔震设计及既有建筑的隔震加固设计。 1.0.3 除特殊规定外，隔震建筑的基本设防目标是：当遭受相当于本地区基本烈度的设防地震时，主体结构基本不受损坏或不需修理即可继续使用；当遭受罕遇地震时，结构可能发生损坏，经修复后可继续使用；特殊设防类建筑遭受极罕遇地震时，不致倒塌或发生危及生命的严重破坏。 1.0.4 隔震建筑的结构构件、非结构构件和附属设备的使用功能有专门要求时，除应符合基本设防目标外，尚应符合结构构件、非结构构件和附属设备的抗震性能标准的规定。 1.0.5 隔震建筑房屋高度、规则性、结构类型、隔震层设置等超过相关标准的规定或抗震设防标准等有特殊要求时，宜按本标准附录A采用结构抗震性能设计方法进行补充分析和论证。 1.0.6 隔震建筑设计及既有建筑的隔震加固设计，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 2.1 术语 2.1.1 隔震建筑 seismically isolated building 为降低地震响应，在结构中设置隔震层而实现隔震功能的建筑，包括上部结构、隔震层、下部结构和基础。 2.1.2 隔震层 seismic isolation interface 隔震建筑设置在基础、底部或下部结构与上部结构之间的全部部件的总称，包括隔震支座、阻尼装置、抗风装置、限位装置、抗拉装置、附属装置及相关的支承或连接构件等。 2.1.3 上部结构 superstructure 隔震建筑位于隔震层以上的结构部分。 2.1.4 下部结构 substructure 隔震建筑位于隔震层以下的结构部分，不包括基础。 2.1.5 基底隔震 base isolation 隔震层设置在建筑物底部的隔震体系。 2.1.6 层间隔震 inter-storey isolation 隔震层设置在建筑物底部以上某层间位置的隔震体系。 2.1.7 屋盖隔震 roof isolation 隔震层设置在建筑物柱顶或墙顶与顶层屋盖之间的隔震体系。 2.1.8 隔震支座 seismic isolator 隔震层用于承载上部结构，并具有隔震变形能力的支座。 2.1.9 阻尼装置 damping device 通过吸收并耗散地震输入能量而使隔震层地震响应衰减的装置。 2.1.10 抗风装置 anti-wind device 隔震层用于抵御上部结构风荷载作用的装置，可以是隔震支座的组成部分，也可以单独设置。 2.1.11 抗拉装置 anti-tension device 隔震层中用于抵御上部结构倾覆作用引起的竖向拉力的装置。 2.1.12 限位装置 stopper 限制隔震层位移超过合理设计范围的装置。 2.1.13 底部剪力比 base shear ratio 设防地震作用下建筑结构隔震后与隔震前上部结构底部剪力之比值。 2.1.14 等效刚度 equivalent stiffness 隔震层或隔震支座对应于某特定水平位移的割线刚度。 2.1.15 等效阻尼比 equivalent damping ratio 隔震层或隔震支座对应于某特定水平位移的阻尼比。 2.1.16 极罕遇地震 very rare earthquake 在设计基准期内年超越概率为10－4的地震动。 2.2 符号 2.2.1 作用和作用效应： D——永久荷载； E——极限安全地震作用； Fek——结构总水平地震作用标准值； Fji——j振型i质点的水平地震作用标准值； FXji、FYji、Frji——分别为j振型i质点x方向、y方向及转角方向的水平地震作用标准值； FEvk——结构总竖向地震作用标准值； Fvi——质点i的竖向地震作用标准值； Fi——质点i的水平地震作用标准值； Fh——隔震层的水平剪力； Kh——隔震层水平刚度； fck——混凝土轴心抗压强度标准值； fspk——剪力墙端部暗柱中型钢或墙内钢板的强度标准值； G——上部结构总重力荷载代表值； Gi、Gj——分别集中于第i、j质点重力荷载代表值； Geq——上部结构等效总重力荷载； L——上部活荷载； ∑Mc——节点上、下柱端截面顺时针或逆时针方向组合的弯矩值之和； ∑Mb——节点左、右梁端截面逆时针或顺时针方向组合的弯矩值之和； ∑Mbua——节点左、右梁端逆时针或顺时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值之和； 、 ——分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向截面组合的弯矩值； 、 ——分别为梁左、右端逆时针或顺时针方向截面组合的弯矩值； 、 ——分别为柱上、下端顺时针或逆时针方向实配的正截面抗震受弯承载力所对应的弯矩值； N——钢筋混凝土柱考虑设防地震作用组合的轴压力设计值； NGE——钢筋混凝土柱在重力荷载代表值作用下的轴压力设计值； NE——钢筋混凝土柱在设防地震作用下的轴压力设计值； Q——隔震支座水平剪力； R——构件承载力设计值； Rk——构件承载力标准值； SEk——地震作用标准值的组合效应； ij——第j振型水平地震作用效应非比例阻尼影响系数； λT——k振型与j振型的自振周期比； Si；Sj——第i、j振型水平地震作用效应； Sx、Sy——分别为x向、y向单向水平地震作用效应； S——作用组合的效应设计值； SGk——永久荷载效应标准值； SQk——楼面活荷载效应标准值； SWk——风荷载效应标准值； SGE——重力荷载代表值的效应； ——水平地震作用标准值的效应； ——竖向地震作用标准值的效应； △ue——设防地震作用标准值产生的楼层内最大的弹性层间位移； △up——弹塑性层间位移； uhi——第i个隔震支座的水平位移； uh——隔震层水平位移； [uhi]——第i个隔震支座的水平位移限值； uhci——罕遇地震、极罕遇地震作用下第i个隔震支座考虑扭转的水平位移； uhc——罕遇地震作用下隔震层水平位移； VEki——第i层对应于水平地震作用标准值的剪力； VRw——隔震层抗风承载力设计值； Vwk——风荷载作用下隔震层的水平剪力标准值； Vc——隔震层在罕遇地震作用下的水平剪力； VGb——在重力荷载代表值作用下按简支梁分析的梁端截面剪力值； Vw——底部加强部位截面组合的剪力计算值； Mwua——抗震墙底部截面按实配纵向钢筋面积、材料强度标准值和轴力等计算的抗震受弯承载力所对应的弯矩值； Mw——抗震墙底部截面组合的弯矩值； ηvw——抗震墙剪力增大系数； VGE——重力荷载代表值作用下的构件剪力； ——地震作用标准值的构件剪力； Xji、Yji——分别为j振型i质点在x方向、y方向的水平相对位移； [θe]——弹性层间位移角限值； [θp]——弹塑性层间位移角限值； φji——j振型i质点的相对扭转转角。 2.2.2 材料性能： CQy——隔震支座中水平屈服剪力调整系数； M——隔震支墩及连接部位所受弯矩； P——上部结构传递的竖向力； δ——支座的水平剪切变形； σc——隔震支墩混凝土局部受压最大压应力值； fc——混凝土轴心抗压强度设计值； ft——混凝土轴心抗拉强度设计值； fa——型钢的抗压强度设计值； fay——型材屈服强度； fak——抗震墙端部暗柱中型钢的强度标准值； fst——检钉抗拉强度设计值； Gr——橡胶剪切模量； Gp——铅芯剪切模量； Ky——铅芯橡胶支座屈服后或摩擦摆隔震支座起滑后的水平刚度设计值； Keq——隔震层水平等效刚度； kj——第j隔震支座(含阻尼器)由试验确定的水平等效刚度； Kr——天然橡胶水平刚度设计值； Kp——由铅芯部分提供的水平刚度； K0——隔震支座屈服前水平刚度设计值； Keq——隔震支座等效水平刚度； Qy——隔震支座水平屈服力设计值； W——支座承受的竖向荷载； υ——滑移速度； σ——压应力； σp——隔震支座中铅芯剪切屈服应力； γh——叠层橡胶支座水平剪切应变； ζeq——隔震层等效阻尼比； ζj——第j隔震支座由试验确定的等效阻尼比。 2.2.3 几何参数： A——钢筋混凝土柱全截面面积； Ar——叠层橡胶横截面面积，不含橡胶层中间开孔面积； Ap——铅芯横截面面积； Aa——剪力墙端部暗柱中型钢或墙内钢板的截面面积； Ac——扣除型钢后的混凝土截面面积； Asp——剪力墙墙内钢板的横截面面积； Ab——单个螺栓截面积； Aab——单个锚筋截面积； B、L——分别为结构平面两正交方向的边长； e——偏心距； Hn——柱的净高； Hi——房屋第i层距室外地面的高度； ln——梁的净跨； Rs——摩擦摆隔震支座等效曲率半径； ri——i点的转动半径； tr——橡胶层总厚度； yi——第i个隔震支座与隔震层刚心之间在计算主轴法线方向的投影。 2.2.4 计算系数： C——既有建筑水平地震作用调整系数； CKy——屈服后隔震支座水平刚度调整系数； cji——j复振型i质点的水平相对位移非比例阻尼影响系数，比例阻尼时等于1； ——j复振型i质点的地震作用非比例阻尼影响系数，比例阻尼时等于1； α——地震影响系数； αmax——地震影响系数最大值； γ——地震影响系数曲线下降段的衰减指数； η——阻尼调整系数； ζ——阻尼比； α1——相应于隔震结构基本周期设防地震时的水平地震影响系数； αj——j振型周期的地震影响系数； γj——j振型的参与系数； γtj——计入扭转的j振型的参与系数； ρji——j振型与i振型的耦联系数； αvmax——竖向地震影响系数的最大值； γ0——结构重要性系数； γRE——构件承载力抗震调整系数； γG——重力荷载代表值分项系数； γQ——楼面活荷载分项系数； γW——风荷载分项系数； γL——考虑结构设计使用年限的荷载调整系数； ψQ、ψW——分别为楼面活荷载组合值系数和风荷载组合值系数； γEh——水平地震作用分项系数； γEv——竖向地震作用分项系数； γRa——承载力抗震调整系数； λ——水平地震剪力系数； ηi——第i个隔震支座的扭转影响系数； ξ——轴压比调整系数； ηc——框架柱端弯矩增大系数； ηvb——梁剪力增大系数； ηvc——栓端剪力增大系数； α1(ζeq)——罕遇地震作用下的地震影响系数值； μS——滑移面摩擦系数； ζeq——铅芯橡胶支座等效阻尼比； nb——螺栓数量； nst——栓钉数量； Ast——单根栓钉截面积。 2.2.5 其他： n——如结构计算总层数、螺栓与混凝土的弹性模量比； S1——隔震支座第一形状系数； S2——隔震支座第二形状系数； T——隔震结构自振周期； T1——隔震后体系的基本自振周期； Tg——特征周期； t0——修正前温度； t——修正后温度； λs——近场系数。 3 基本规定 3.1 一般规定 3.1.1 隔震建筑的抗震设防类别应按现行国家标准《建筑工程抗震设防分类标准》GB 50223的有关规定确定。 3.1.2 隔震建筑应根据建筑抗震设防类别、设计地震动参数、场地条件、建筑结构类型和使用要求，确定合理的隔震方案。 3.1.3 在设防地震作用下，应进行结构以及隔震层的承载力和变形验算；在罕遇地震作用下，应进行结构以及隔震层的变形验算，并应对隔震层的承载力进行验算；在极罕遇地震作用下，对特殊设防类建筑尚应进行结构及隔震层的变形验算。 3.1.4 隔震层中隔震支座的设计使用年限不应低于建筑结构的设计使用年限。当隔震层中的其他装置的设计使用年限低于建筑结构的设计使用年限时，在设计中应注明并预设可更换措施。 3.2 场地、地基和基础 3.2.1 隔震建筑的场地宜选择对抗震有利地段，应避开不利地段；当无法避开时，应采取有效措施。 3.2.2 隔震建筑的 地基应稳定可靠，所在的场地宜为Ⅰ、Ⅱ、Ⅲ类；当场地为Ⅳ类时，应采取有效措施。 3.2.3 隔震建筑地基基础的设计和抗震验算，应满足本地区抗震设防烈度地震作用的要求。 3.2.4 隔震建筑地基基础的抗震构造措施，应符合现行国家标准《建筑抗震设计规范》GB 50011的规定。对重点设防类建筑的地基抗液化措施，应按提高一个液化等级确定；对特殊设防类建筑的地基抗液化措施应进行专门研究，且不应低于重点设防类建筑的相应要求，直至全部消除液化沉陷。 3.3 试验和观测 3.3.1 对特殊设防类隔震建筑、体型复杂或有特殊要求的隔震建筑，可采用结构模型的模拟地震振动台试验对隔震方案进行补充验证。 3.3.2 对较重要或有特殊要求的隔震建筑，应设置地震反应观测系统。 3.3.3 隔震建筑宜设置记录隔震层地震变形响应的装置。 4 地震作用和结构隔震验算 4.1 一般规定 4.1.1 隔震建筑的地震作用应符合下列规定： 1 一般情况下，应至少在建筑结构的两个主轴方向分别计算水平地震作用，各方向的水平地震作用应由该方向抗侧力构件承担； 2 有斜交抗侧力构件的结构，当相交角度大于15°时，应分别计算各抗侧力构件方向的水平地震作用； 3 隔震结构可采用调整地震作用效应的方法计入扭转影响；质量和刚度分布明显不对称的结构，应计入双向水平地震作用下的扭转影响； 4 抗震设防烈度7度(0.15g)、8度和9度时的长悬臂或大跨结构，以及9度时的高层建筑结构，应计算竖向地震作用。 4.1.2 隔震结构分析模型应符合下列规定： 1 所选取的分析模型应能合理反映结构中构件的实际受力状况； 2 上部结构和下部结构可选多质点系、空间杆系、空间杆-墙板元或壳元、连续体及其他组合有限元等计算模型；