广西南宁水利电力设计院 广西南宁 530001
摘要：水工结构受外界自然条件影响较大，如其结构设计不合理将会给人民的人身及财产安全带来极大的威胁，相关设计单位应加强对水工结构的抗震设计的关注力度，提高水工结构的抗震设计水平。本文在总结以往经验的基础上对水工结构抗震设计进行了探讨，提出了加强水工结构抗震设计的建议，以期为水工结构抗震设计水平的提高起到相应的借鉴作用。
关键词：水工结构；抗震设计；探讨
引言
水工结构具有线路长、地质条件复杂及受外界影响因素较大等特点，这对水工结构的抗震设计带来了极大的难度，如不能对其进行有效的结构设计将会造成灾难性的破坏，给沿线居住人民的生活及生命财产造成巨大隐患，因此提高水工结构抗震设计水平刻不容缓。
1.水工结构抗震要求
历年来，我国在建筑结构设计方面往往只是对国家地震部门鉴定地震烈度6级或6级以上的地区进行建筑物或构筑物重点进行抗震结构设计，忽视了6级以下地震发生区域的抗震设计，以至于在地震发生时被鉴定为6级以下的区域发生较为惨重的损失。在日后的抗震结构设计中应坚持重点地区重点关注，非重点地区强制实施的工作方法，加大政府及各有关部门对建筑物或构筑物的结构抗震设计及监督实施力度。水工建筑作为关系到地方人民财产和生命安全的重要设施，其抗震设计有着重要的意义，在对其进行结构设计时应结合拟建地区的地理位置、气候状况及地震烈度的信息合理的设计水工结构的抗震设防等级，抗震设防等级确定时应坚持实事求是的原则，选线时尽量避开地质不利堤段，以减少震灾危险性，在设计中对重点段进行抗震核算，减少计算错误现象的发生，同时应对其进行专门的设计与分析，讨论枢纽布置、结构设计以及地震危害及其防治等重点内容，以期以最少的费用实现抗震减灾的作用[1]。
2.水工结构抗震设计的思考
通过对历年地震区水工结构的分析可知，虽水工结构遭到了一定程度的破坏，但其仍可以保持整体的稳定性，避免了次生灾害的发生，达到了抗震设计的目的，充分说明了《水工建筑物抗震设计规范》的重要性，同时也给我们在水工结构抗震设计方面带来了一定的启发。首先，应做好水工坝基岩体和边坡稳定性设计，其对整个水工结构的稳定性具有重要作用。其次，提高对泄水结构抗震能力的重视程度，保证泄水结构开启、关闭设备及应急能源的功能性。再次，在进行水工结构抗震设计中应以水工结构在极限状态下不发生溃坝作为水工结构抗震设防的重点。最后，由于水工结构在设计过程中应充分考虑建设地区的地形、地质条件以及结构受力因素的影响，加强对全断裂面的破碎速度、断裂模式、方向性等因素的研究力度，最大程度的保障抗震设计的科学性[2]。
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3.水工结构抗震设计的建议
（1）抗震设防水准框架的确定
抗震设防水准框架的确定，是进行水工结构设计的必要前提，应采取相应的措施，加强抗震设防水准框架确定的科学性。通过对国外水工结构抗震设防水准框架研究可知，其一般采用最大设计地震和运行基本地震两级设防的方式来进行抗震设防水准框架的确定，综合各种因素分析我国水工结构抗震设防水准框架的确定应重点关注的是由库水所触发的构造型水库大坝地震，无需将水库地震和运行基本地震考虑到抗震设防框架当中。对甲类抗震设防等级的水工结构应进行专门的研究分析及进行专题报告，报告内容四方面内容，首先对甲类抗震设防等级的水工结构，应以地震危险性分析结合综合概率法确定场地设计反应谱生成人工模拟地震动加速度时程。其次，根据施工地区地震地质条件确定“最大可信地震”峰值加速度，按照定性的方法进行确定。再次，考虑水工建筑物遭遇地震时进入塑性的可能及地震加速度幅值等方面的影响。最后，当场地距震源小于10 km，震级大于7级时，研究震源破裂的过程，以生成地震加速度时程。对甲类以外抗震设防等级的水工结构的设计性能目标定位为允许产生可修复的局部震损一级抗震设防水准[2]。
（2）标准设计反应谱确定
标准设计反应谱在水工结构设计中具有重要作用，其反映了地震等级与地震场址距地震动加速度反应谱的统计规律，通过研究其相互关系可以求得地震反应谱与地震震级、震中距离间的衰减关系。目前我国缺少对此方面的研究成果，而国外发达国家已展开地震动之间衰减关系的研究，形成了较为全面的反应谱研究成果。我国水工结构抗震设计反应谱可以借鉴国外发达国家的研究成果结合自身实际情况，采用这种规则化的标准反应谱进行水工结构抗震设计计算[2]。
（3）水工结构混凝土动态力学性能分析
混凝土结构抗弯、抗拉、抗压强度以及弹性模量是水工结构动态力学性能的重要参数，在进行水工结构抗震设计过程中应以受拉和弯曲强度为主要研究对象，对水工结构的抗拉强度值，用全级配试件抗折试验测的方法求得水工结构混凝土弯拉强度，同时考虑地震的往复作用，将水工结构材料的抗拉、抗压强度应提高20%来进行水工结构混凝土动态力学性能的分析[2]。
（4）水工土石坝的动力分析
由于水工土石坝结构材料具有很强的塑性，其在受地震作用时产生的相应特别复杂，较难进行统一的条件模拟，进而使得分析结果与实际情况存在较大差异。
同时现行《水工建筑物抗震设计规范》通常采用静力分析法来进行水工结构抗震设计，无法准确计算水工坝体及基础的动态应力分布及坝体地震变形，忽视了实际地震对水工建筑结构的动态影响，应在地震烈度较高地区进行水工土石坝的动力分析时将拟静力计算分析与有限元法的动力计算相结合，全面的对水工结构的抗震安全性能进行综合判断[2]。
（5）抗震材料的使用
水工建筑物材料的选用与抗震设计有着直接的关系，在进行抗震结构设计时应选择强度较高、抗碳化、抗腐蚀性能较强的混凝土，选择合理的配筋率，降低钢筋因长期处于潮湿环境中而造成的腐蚀程度，从材料选用角度提高水工结构抗震能力[3]。
（6）目标可靠指标的确定
水工结构抗震目标可靠指标的确定是水工结构可靠度设计的基本出发点，其与工程成本、后期维护、使用安全等密切相关。因此在进行水工结构可靠指标的确定时应提高设计人员对设计可靠度的认识水平，从整体的角度进行考虑，合理确定结构设计可靠指标[4]。
结语
水工结构设计水平直接关系着人们的人身及财产安全，由于其受外界自然条件影响较大，在进行水工结构设计时应在严格准守《水工建筑物抗震设计规范》的同时加强抗震设防水准框架确定、混凝土动态力学性能分析、标准设计反应谱确定以及水工土石坝的动力分析，提高水工结构的抗震水平，减少因水工结构抗震设计不合理而导致灾害的发生率。
参考文献：
[1]李王坤.水工结构抗震设计探讨[J].山西水利，2017（06）47-48
[2]蔡为武.水工建筑物抗震设计探讨[J].水利水电科技进展，1999（08）22-23
[3]佟彤彤.电厂水工结构工程中耐久性设计的应用初探[J].现代装饰（理论），2015，No.35605：132.
[4]张龙宇，王东.浅谈水工结构可靠度设计方法[J].中国新技术新产品，2010（21）：15
论文作者:黄培毅
论文发表刊物:《建筑学研究前沿》2018年第6期
论文发表时间:2018/7/24
标签：水工论文; 结构论文; 结构设计论文; 建筑物论文; 水准论文; 框架论文; 加速度论文; 《建筑学研究前沿》2018年第6期论文;