中华人民共和国行业标准
水工建筑物抗震设计规范
Specifications for seismic design of hydraulic structures
SL203 97
主编单位2中国水利水电科学研究院
批准部门：中华人民共和国水利部
施行日期：1997年10月1日
SL203 -97
中华人民共和国水利部
关于发布《水工建筑物抗震设计规范》
SL203一切的通知
水科技［1997]439号
621
根据部水和I水电技术标准制定、修订汁龙，由水利在电规划设计总院主持，以中国水
利水电科学研究院为主编单位修订的《水工建筑物抗震设计规古11.经审查批准为水利行业
标准，现于以发布．标准的名称和编号为z
《水工建筑物抗震设计规范》SL20397，原《在工建筑物抗震设计规范》SD)lO78同
时废止。
本标准自19盯年JO月1日起实施．在实施过程中各单位应庄意且结经验，如有问题
请函告主持部门，井由其负责解释。
标准立本由中国在利在电出版社出版发行，
1978年8月4曰
622
水树木，但往·踹舍设计
前言
本规范是根据原能漉部、京利部水利水电规划设it总院（91)水规设便宇第35号文的
通知，由中国水利京电科学研究院去同有关设计研究院和高等院校，对原水利电力部于
1978年发布试行的SDJlO→78《水工建筑物抗震世计规范》进行幢订而成。
本规范在修可过程中，主编单位去同各协编单位开展了广泛的专题研究．调查总结了
近年来国内件大地震的经验教训，吸收采用了地震工程新的科研成果，考虑了我国的经济
条件和工程实际，提出修订稿后，在全国广泛征求了有关世计、施工、科研、教学单位且
管理部门和有关专家的意见，经过反革讨论、修改和试世汁，最后由电力工业部水电水利
规划世it管理局会同水利部直利水电规划设计管理局组织审查定稿。
本规罹为强制性行业标准，替代SD)lO780
本规范共分11章和1个标准附录．这IX.修订的主要内曹有＝进一步明确了规植适用的
烈度范围、水工建筑物等级和类型，井扩末了建筑物类型和坝高的适用范围，提出了对重
要水工建筑物进行专门的工程场地地震危险性分析以确定地震动垂数的要求，并给出了相
应的设防概率水准B增加了场地分类标准，井相应修改了世计反应谱s改进了地基中可液
化士的判别方法和抗液化措施，根据1994年国家批准发布的GB5019994《水利水电工程
结构可靠匮设计统一标准》的原则和要求，在保持规范连续性的条件下，区别不同情况，把
各类主要水工建筑物的抗震计算从定值安全系数法向分项果数概率极限状盔的体系“转轨、
套改”，井蜡出了各类草工建筑物相应的结构罩数；果用了对混凝土水工建筑物以计入结构、
地基和库在相互作用的动力法为主和拟静力法为辅的抗震计算方法，对土石坝来用按设计
烈度取相应动态分布系数的拟静力抗震计算方法s在编写的格局上改为按水工建筑物类型
分章，各章分别给出抗震计算和抗震措施，井补充了内窑。
希望各有关单位在执行本规范的过程中，结合工程实际，注意且结经验和积累贤料，如
发现需要幢改和补充之处，请将意见和有关资料寄吏归口管理单位，以便今后再改修订时
考虑。
本规范由原能源部、水利部水利水电规划设计总院提出修订。
本规范由水利部革和山水电规划设it管理局归口。
本规植解释单位z水利部水利京电规划设计管理局。
本规范修订主编单位E中国水利水电科学研究院。
本规范修订协编单位2电力工业部昆明勘测设计研究院、电力工业部西北勘测设计研
究院、上海市在利工程设计研究院、大连理工大学、湾海大学．
本规植主要起草人z陈厚群、侯顺载、郭锡荣、苏克思、王钟宁、杨佳梅、卫明、林
串、方大凤、黄家事、李瑜、梁爱虎、武清堡、王锡忠、师接劳，
SL20垂976l日
目次
I 且则………… ……………-……………… 624
2 术语、符号…··…”………………………...............…….....…“……“. 625
3场地和地基……………….................….. . . . . . . . . . . . .. . ?. .”………… .. 628
4地震作用和抗震计算……………··”… .. ..”…··……. 630
5土石坝“.........................…...…….....…......……...............…·”…….635
6重力坝……………·川………·川．．，．．．．．．．．．”……............………....川636
7拱坝……………· ? -…·-…··-…...…….....……………. 638
8水闸…-·· …·…-…. . . .……………H川…………...............……640
9 水工地下结构..............................………........…….......………·………. 642
10进水塔……….........…………......……………………. 643
11 水电站压力铜管和地面厂房... . . . . . . . . . ... .. . ? . . .. . .. . . . . . . . . . . . . .. . ? . . . … … 646
附录A土石坝的抗震计算…………“…. . ?. . . . . .…………… …… 647
矗立说明…………··……………·川”’……….649
624
水利水咆咎·辑含设计
1总则
1.0.1 为做好水工建筑物的抗震设计，减轻地震破坏及防止次生灾害，恃制定本规范。
1. o. 2适用范围
1 主要适用于设计烈度为6、7、8、9度的1、2、3级的碾压式士石坝、混凝士重力
坦、混凝士拱坝、平原地区水闸、溢洪道、地下结构、进京塔、水电站E力钢管和地面厂
唐等水工建筑物的抗震设计，
2 设it烈度为6度时，可不进行抗震计算，但对1级水工建筑物仍应按本规植采取适
当的抗震措施e
3 设计烈度高于9度的水工建筑物或高度超过250m的窒水建筑物，其抗震安全性应
在进行专门研究论证后，报主管部门审查、批准。
1. o. 3按本规范进行抗震设计的水工建筑物能抗御设计烈度地震，如有局部损虾，经一般
处理后仍可正常运行．
1. o. 4水工建筑物工程场地地震烈度或基岩峰值加速度，应根据工程规模和区域地震地质
条件接下列规定确定．
I 一般情况下，应采用《中国地震烈度区划图(19四川确定的基本烈度。
2基本烈度为6度及6度以上地区的坦高超过20Dm或库容大于1川亿旷的大型工
程，以及基本烈度为7度及7度以上地区坝高超过150m的大(I）型工程，应根据专门的
地震危险性分析提供的基岩峰值加速度题越概率成果，按本规在21. o. 6的规定取值。
寝1.＂＂工程抗圃设防费别
工程抗震
建筑物级别场地基本烈度
设防类别
甲I(童水｝
二主6
乙1(非事水〉、2（童水）
丙2(非墓水）、3
二＞7
丁4、5
基本烈度基础上提高1度悻为设计烈度。
1. ?? 5水工建筑物的工程抗震设防类别应
根据其重要性和工程场地基本烈度按衰
1. o. 5的规定确定团
1 .?. 6各类水工建筑物抗震设计的设计烈
度或设计地震加速度代表值应按τ列规定
确定
I 一般果用基本烈度作为设计烈度。
2工程抗震设防类别为甲类的水工建
筑物，可根据其遭受强震影响的危害性，在
3 J''L幢本姐植1.o. 4作专门的地震危险性分析的工程，茸设叶地震加盖度代圭值的植
率直准，对塞水建筑物应取基准期100年内超越情率P，＂。为0.02，对非童水建筑物应取基
准期50年内超越情事P;o为o.05 0
4 其他恃殊情况需要来用高于基本烈度的设计烈度时，应经主管部门批准回
5 施工期的短暂枕况，可不与地震作用组合，空库时，如需要考虑地震作用时，可将
设计地震加速度代表值减半进行抗震设计。
SL203-97
625
1. o. 7 坝高超过lOOm、库喜大于5亿m＇的水库，如有可能发生高于6度的水库诱发地震
时，应在水库蓄水前就进行地震前期监测，
1.0.s 水工建筑物的抗震设计宜符告下列基本要求，
I 结合抗震要求选择有利的工程地段和场地。
2避免地基和邻近建筑物的岸坡失稳。
3选择安全经济合理的抗震结构方案和抗震措施。
4 在设计中从抗震角度提出对施工质量的要求和措施．
5 便于震后对遭受震害的建筑物进行检修。重要水库宜设置泄水建筑物、隧洞等，以
保证必要时能适当地降低库水位E
1. o. 9设计烈度为8、9度时，工程抗震设防类别为甲类的水工建筑物，应进行动力试验
验证，井提出强震观测设计，必要时，在施工期宜设场地效应由阵，以监测可能发生的强
霞，工程抗震设防类别为己类的水工建筑物，宜满足类似要求。
1.0.10 引用标准g
下列标准所包含的矗立，通过在本标准中引用而构成本标准的荣立。在标准出版时，所
示版本均为有效．所有标准都会被曹订，使用本标准的各方应探讨使用下列标准最新版本
的可能性。
GBJl!-89 《建筑抗震设计规璀》
GB50199 94 《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》
SL/T!91 96 《水工混凝土结构设计规范》
SDJ12 78 《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（山区、丘陵区部分H
SDJ21 78 《棍凝土重力坝设计规范》
SD!33 84 《水闸设计规范》
SD!34 84 《水工隧洞设计规范》
SD!44 85 《水电站压力钢管设计规范》
SD145 85 《混凝土拱坝设计规范》
SDJ217 87 《水利水电枢纽工程等级划分及设计标准（平原、海滨部分）》
SDJ218 84 《碾E式士石坝设计规范》
SD303 88 《水电站进水口设计规范》
SD335 89 《水电站厂房设计规范》
按本规施进行水工建筑物抗震设计时，尚应符合有关标准、规抱的要求。同级行业标
准规范中，有关水工建筑物抗震方面的规定不符合本规范的，应以本规范为准．
2术语、符号
2.1术语
2. 1. 1抗震设计
616
，，制水电码也·瞌舍设计
对地震区的工程结构所进行的一种专项设计，一般包括抗震计算相抗震措施两个方面．
.. ,. 2基本烈度s
50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇超越概率P，.为o.10的地震烈度，般为
《中国地震烈度区划图(1990）》上所标示的地震烈度值，时重大工程应通过专门的场地地
震危险性分析工作确定。
2’3设计烈度。
在基本烈度基础上确定的作为工程设防依据的地震烈度，
.. 1 .? 水库诱发地震z
由于水库蓄水或大量世水而引起库区且附近发生的地震．
.. ,. 5地震动＝
地震引起的岩土运动。
.. ,. 6地震作用z
地震动施加于结构上的动态作用－
.. 1. 7 地震动峰值加速度s
地震动过程中，地表质点运动加速度的最大绝对值．
2. J. 8设叶地震加速度g
由专门的地震危险性分析按规定的设防概率水准所确定的，或一般情担下与世计烈度
相对应的地震动峰值加速度。
.. ,. 9地震作用效应E
地震作用引起的结构内力、变形、裂缝开展等动态效应－
.. 1. 10地震液化l
地震动引起的饱和砂土、粉土相少粘性土颗粒趋于''.I(晤，孔隙水压力增大，有效应力
趋近于军的现象。
2. 1. 11设计反应谱．
抗震设汁中所果用的一定阻尼比的单质点体系，在地震作用下的最大加速度反应随体
系自振周期变化的曲线，一般以其与地震动最大峰值加速度的比值表示。
.. 1. 12 动力法z
按结构动力学理论求解结构地震作用效应的方法。
2. J.13 时程分析法g
由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行棋升，求得整个时间历程内结构地震作
用效应的方法．
l.1-14振型升解法z
先求解结构对应其各阶振型的地震作用效应后，再组合成结构且地震作用效应的方法．
各阶振型效应用时程分析法求得后直接叠加的称振型分解时程分析法，用反应谱法求得后
再组合的称振型分解反应谱法。
2. 1. 15平方和方根（SRSS）法z
取各阶振型地震作用效应的平方旦、租的方根作为且地震作用效应的振型组合方法。
2.1.16完全二次型方根（CQC）法z
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取各阶振型地震作用效应的平方项和不同振型捐联项的且和的方根作为总地震作用效
应的振型组合方法。
2. 1.17地震动水压力ε
地震作用引起的水体对结构严生的动态压力，
2. 1. 18地震动土压力z
地震作用引起的土体对结构严生的动在压力．
2. 1. 19拟静力法g
将重力作用、设计地震加速度与重力加速度比值、给定的动态分布革数三者乘积作为
设计地震力的静力分析方法。
2. 1. 20地震作用的效应折减矗数．
由于地震作用效应计算方法的简化而引人的对地震作用效应进行折减的系数。
2. 1. 21 自振周期z
结陶按某振型完成一次自由振动所需的时间．对应于第一振型的自振周期甜基本自
振周期。
2. 2基本符号
2.2. 1 作用和作用效应，
a，－一水平向设计地震加速度代表值z
a. 竖向设计地震加速度代表值，
g 重力加速度s
p.(h) 水深h处的地震动水压力代表值，
Fo 建筑物单位置度迎水而的总地震动水压力代表值s
F; 作用在质点z的水平向地震惯性力的代表值t
F, 地震主动动土压力代表值，
G，一←产生地震惯性力的建筑物总囊力作用的标准值s
a, 质点z的动态分布矗黠s
β 设计反应谱s
草地震作用的效应折减革数－
2. 2. 2 材料性能和几何垂数2
a；一→几何垂数的标准值F
f, 材料性能的标准值B
N.,., 标准贯人锤击散，
N＂一一临界锤击数8
p. 水体质量密度的标准值．
2.2. 3分项革数极限状态设计＝
Eo 地震作用的代表值s
G，一一永久作用的标准值，
628
水利木电榕·蝇舍设计
也可变作用的标准值s
R一一结构的抗力，
s 结构的作用效应s
Y, 结构重要性果盘s
r, 草载能力极限状态的结构系数s
r. 材科性能的分项W<数s
Ye一一永久作用的分项革数，
比可变作用的分项W<数，
φ 设计状况星数a
2. 2. 4 其他z
T 结构自振周期p
T, 特征周期g
h一一附属结构和主体结构的基本频率比值3
ι 附属结构和主体结构质量比值。
3场地和地基
J. I场地
3. J. I 7J<工建筑物的场地选择，应在工程地质勘事和专门工程地质研究的基础上，按掏造
活动性、边坡稳定性和场地地基条件等进行综合评价，可按表3.J. I划分为有利、不利和
危险地段B宜选择对建筑物抗震相对有利地段．避开不利地段，未经充分论证不得在危险
地段进行建设．
寝3.1.直鲁捷地段的划分
地段类别构造活动性
边坡稳定性场地地基条件
有利地段
距坝址8km范围内无活动断层，库区元大于等于5
岩体完’在，边搜稳定抗震稳定性好
级的地震活动
枢纽区内有长度小于lOkrn的活动断层g库区有民
枢纽区飞库区边坡稳定条件
不利地段皮大于｝Okra的活动断层，或有过大于等于5级但小
被差
抗震稳定性差
于7级的地震活动，或有诱发强水库地震的可能
枢纽区内有怯度大于等于JOkm的活动断层g库区
枢纽区边坡稳定条件极盏，
危险地段有过大于等于7级的地震情动，有伴随地震产生地震
可产生大规模崩塌、滑坡
地基可能失艳
般裂的可能
3. 1. 2 水工建筑物开挖后的场地土类型，宜根据土层剪切披速，按表3.J. 2茸分
3. J. 3 场地类别应根据场地士类型和场地覆盖层厚度划分为四类，井宜持告表3.]. 3的
规定。
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3.1. 4 在水工建筑物场地范围内，岩体结构复杂，有软弱结构面或夹泥层不利组告，边坡
稳定条件较差时，应查明在设计烈度的地震作用下不稳定边坡的分布，估计可能的危害程
度，提出处理措施a
表3.I. 2塌地土类型的划分
场地士类型土层剪切啤速（m/s)代表性岩土名称
坚硬场地土v,>500 岩石及啻实的砂卵E层
中硬场地土500注町肌＞zso中密、精密的砂砾右，租中砂及坚硬粘土
中软塌地土250垦U曲，＞140稠密的砾，也、中砂，软粘土
软弱塌地士v""'',,;;140 世泪，据泪质土，梧散的砂，人工哥哥土
注：，，为土层剪切被速，叫m为土层平均剪切放邃，取建差面下15m内且不深于场地覆盖层厚度的各土层剪切披速ω
按土层厚度加权的平均值
寝3.1. 3场地羹剔的划分
场地覆盖层厚度d阳（m)
塌地土类型
。
。＜d回＂＇
3
坚硬塌地土I
中硬场地土I I
中软场地士
''
?
软弱场地土
''
?
0
3.2地基
3.2. 1 水工建筑物地基的抗震设计，应综合幸虑上部建筑物的型式、荷载，水力、运行条
件，以及地基和岸坡的工程地质、水文地质条件，琦于坝、闸等墨水建筑物的地基和岸坡，
应要求在设计烈度的地震作用下不发生失稳破坏和事透破坏，避免产生影响建筑物使用的
有害变形。
3. 2. 2 水工建筑物的地基和岸坡中的断裂、破碎带且层间错动等软弱结构面，特别是缓倾
角夹呢层和可能发生泥他的岩层，应根据其产状、埋藏深度、边界条件、喜流情况、物理
力学性质以及建筑物的设计烈度，论证其在设计烈度的地震作用下不致发生失稳和超过允
许的变形，必要时应果取抗震措施，
3. 2. 3 地基中液化土层的判别，可按《水利水电工程地质勘察规范》中的有关姐定进行
评价，
3. 2. 4 地基中的可液化土层，可根据工程的类型和具体情况，选择来用以节抗震措施$
1 挖除可液化土层并用非液化土置换，
2 振冲加密、重穷击实等人工加密的方法，
3 填土压重z
4 桩悻穿过可液化土层进入非液化土层的桩基5
5 濡凝主连续墙或其他方法围封可被他地草。
3. 2. 5 重要工程地基中的软弱粘土层，应进行专门的抗震试验研究相分析a一般情况下，
630
，机制，水电粤·院舍设计
地基中的软弱粘土层的评价可来用以下标准z
1液性指数h注o.751
2元侧限抗压强度q.＜三50kPa 1
3标准贯入锤击数N,,.,,;;4,
4灵敏度S，注4.
3.2.6 地基中的软弱粘土层，可根据建筑物的类型和具体情况，选择来用以下抗震措施，
I 挖除或置换地基中的软弱粘土；
Z预压加固，
3 压重和砂井排水，
4 桩基或复合地基．
J. 2. 7 水工建筑物地基和岸坡的防渗结构及其连接部位，以及排水直撞结构等，应来取措
施防止地震时产生危害性裂缝引起串流量增大，或发生曹漏、流土等险情。
J. 2. 8岩土性质、厚度等在本平方向变化很大的不均匀地基，应呆取措施由止地震时产生校
大的平均匀沉陷、晴移和集中棒漏，并来取提高上部建筑物适应地基不均匀沉陷能力的措施。
4 地震作用和抗震计算
4, I地震动分量E其组合
4.J. I →般情况下，水工建筑物可只考虑水平向地震作用．
4, 1.2设计烈度为8、9度的1、2级下列本工建筑物，土石坝、重力坝等噩水建筑物，＊
矗臂、大跨度或高茸的水Z混凝土结构，应同时叶入水平向和竖向地震作用回
4, ). 3严重不对称、空腹等特殊型式的拱坝，以及设计烈度为8、9度的1、2级班曲拱坝，
宜对其竖向地震作用效应作专门研究．
4.1. 4 一般情况下土石坝、混凝土重力坝，在抗震设计中可只计入顺坷植方向的水平向地
震作用．两串陡坡上的重力坝段，宜计入垂直河流方向的水平向地震作用．
4, ), 5重要的土石坝，宜专门研究垂直河流方向的水平向地震作用．
4.1. 6 l昆凝土拱坝应同时考虑顺河流方向和垂直坷流方向的水平向地震作用．
4, ). 7 闸墩、进J](塔、闸顶机架和其他两个主轴方向刚度接近的水工混凝土结构，应考虑
结构的两个主轴方向的水平向地震作用，
4, ), 8 当同时计算互相正交方向地震的作用效应时，且的地震作用效应可取各方向地震作
用效应平方由、租的方根值，当同时计算事平向和坚向地震作用效应时，且的地震作用效应
也可将坚向地震作用效应乘以o.5的遇告矗数后与水平向地震作用效应直接相加，
4,2地震作用的羹剔
4.2. I 一般情况下，水工建筑物抗震计算应考虑的地震作用为2噩筑物自重和其上的荷重
所产生的地震惯性力，地震动土压力，京平向地震作用的动水压力．
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631
?. 2. 2 除西板堆石坝外，土石坝的地震动水压力可以不叶．
4.2.3地震浪压力租地震对渗透压力、捍托力的EE向可以不it0
4.2. 4地震时淤沙压力的影响，一般可以不计，此时计算地震动水压力的建筑物前水深应
包括淤沙深度z当高坝的淤沙厚度特别大时，地震对淤沙压力的影响应作专门研究。
4.3设计地’加速度和设计反应谱
4.3.1 除按本规范J.o. 6规定的概率水准由专门的地震危险性分析确定水平向设计地震
加速度代表值a，外，真余应根据设叶烈度按
茬4.3. 1的规定取值．
表4.3.I水平向设计地E加量度代寝值..
4.3. 2 坚向设计地震加速度的代表值ι应
取水平向设计地震加速度代表值的2/3o
4.J. 3设计反应谱应根据场地类别和结构
自振周期T按图4.3. 3采用．
"
旦4」
立一一」」：..＇！.
注3，.唱981 m''/?.
)
粤、
: " ft(D"P－（孕）”
，＿叫」一一一一－
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''"
T(s)
图＇·3. 3设计反应谱
8
g
0 2g 0 4g
4.J. 4 各类水工建筑物的设计反应谱最大值的代茬值P－应按费4.3. 4的规定取值。
?. 3. 5设汁反应谱下限值的代表值p..，应不小于设计反应谱最大值的代表值的20%.
?. 3. 6 不同类别场地的特征周期T，应按费4.3. 6的规定取值。
寝4.J.4设计且应语最大值的代寝值A跚袤4.3.6特匪周期T,
建筑物类型｜重力坝｜挟坝l水闸、进水塔及其他温凝土建筑物杨地类别iI I I I '' I N
β－·
20012so 2. 25
T, <.J I o 20 I o. 3C I o ''° I o. ss
?. J. 7 设计烈度不大于8度且基本自振周期大于J.0 s的结构，特征周期宜延长0.05,,
4.4地震作用和其他作用的组合
4. 4. I 一般情况τ，作抗震计算时的上游水位可果用正常蓄水位；多年调节水库经论证后
可果用低于正常蓄水位的土游水位。
4 .?. 2 土石坝的上游坝坡抗震稳走it算，应根据运用条件选用对坝坡抗震稳定量不利的常
遇水位进行抗震计算，
4.4.3 土石坝的上游坝坡抗震稳定计算，需要时，应特地震作用和常遇的水位降落幅值
组告，
632 水利木也毫·监舍址计
4,4. 4重要的拱坝且在闸的抗震强度计算，直抖克地震作用和常遇低水位组舍的验算a
4.S结构计算模式和计算方法
4, 5. 1 各类水工建筑物抗震计算中，地震作用效应的计算模式应与相应世计规范规定的计
算模式相同。
.. 5.2 除了唔f可替中的土右坝和横缝经过灌辈的重力坝外，重力坝、在闸、土右坝均可取
单位宽度或单个坝〈闸〉段进行抗震计算。
寝4.!i. 3炮’悻用范应的计算方法
工程抗酣附＂I 地震作脚应时方法
甲动力法
乙、丙动力法或拟静力法
丁l拟静力法或者重采取抗震措施
4.S. 3各类工程抗震世防类别的水工建筑
物，除土石坝、水闸应分别按第5、8章规定
外，地震作用效应计算方法应按茬4.5, 3的
规定采用，其中工程抗震世防类别为乙、两
类的水工建筑物，其地震作用效应的计算方
法．应按本规范各类水工建筑物章节中的有
关条文规定果用。
4, 5, 4果用动力法计算地震作用效应时．应考虑结构和地基的动力相互作用，与水体接触
的建筑物，还应考虑结构和水体的动力相互作用；但可不计库水可压缩性及地震动输入的
不均匀性。
4,5, 5作为线弹性结构的混凝土建筑物，可来用振型分解反应谱法或振型分解时程分析
法，此时，拱坝的阻尼比可在3%～5%范围内选取，重力坝的阻E比可在5%～10%范围
内选取，其他建筑物可取5%。
4, 5. 6 来用振型分解反应谱法计算地震作用效应时，可由各阶振型的地震作用效应按平方
和方根法组合．当两个振型的频率莹的绝肘值与其中个较小的频率之比小于01时，地
震作用效应宜采用完全工在型方根法组合
s, ~ ,/ 2-2,《β；S,
向s..ft汪（＇；＋几.C;)Y;;
j ~ (] r!J'' + 4i;i,>.(1十Y!l+Hi！＋盯）Y!
式中s，一一地震作用效应，
s，、s,分别为第z阶、第1阶振型的地震作用效应g
m 计算采用的振型数，
向2第z阶和第J阶的振型相关系数，
ι、L一一分别为第z阶、第J阶振型的阻尼比s
几－一圆频率比，r.~w,/w;;
陆、ω「一一分别为第4阶、第j阶振型圆频率，
(4.5.6·1]
(4. 5, 6-2)
4, 5, 7地震作用效应影响不超过5%的高阶振型可略去不叶。果用集中质量模型时，集中
质量的个数不直少于地震作用效应计算中果用的振型数的4倍．
4, 5. 8果用时程分析法计算地震作用效应时，宜符告下列规定
SL203 97
633
I 应至少选择类似塌地地震地质条件的2条实测加速度记录相l条以设计反应谱为
目标谱的人工生成模拟地震加速度时程。
2 设计地震加速度时程的峰值应按本规范4.3. 1或J.o. 6的规定果用。
3 不同地震加速度时程计算的结果应进行综合分析，以确定世计验算果用的地震作用
效应。
?. 5. 9 当果用拟静力法计算地震作用效应时，沿建筑物商度作用于质点a的水平向地震惯
性力代表值应按下式计算！
F; ~ a,cGoα；／g (4. 5. 9)
式中F; 作用在质.Ii.a的水平向地震惯性力代表值s
< 地震作用的效应折减＊数，除蜀有规定外，取0.25,
Go－集中在质点z的重力作用标准值F
a, 质点z的动态分布革数，应接本规范各类水工建筑物章节中的有关矗立规定
采用♂
g 重力加速度．
4. 6 草工混疆土材料动态性能
.. 6. J 除水工钢前混凝土结掏外的温凝土水工建筑物的抗震强度计算中，氓凝土动态强度
和动态弹性模量的标准值可较其静杏标准值提高30%，混凝土动态抗拉强度的标准值可取
为动态抗压强度标准值的8%.
4.6.2在混凝土水工建筑物的抗震稳定计算中，动态抗剪强度垂数的标准值可取静态标准
值，当采用拟静力法计算地震作用效应时，应取静态均值。
.. 6. 3 各类极限状态下的材料动态性能的分项革数可取静态作用下的值。
4.7最载能力分项系撇极限状态抗震设计
4.7. I 各类水工建筑物的抗震强度和稳定应满足下列承载能力极限状态设计式z
W叫，YoQ,,Y,E,a，）＜：；护（去叫
式中Yo－结构重要性系数，应按GB5019994的规定取值P
￠一一设计状况系数，可取o.85''
s ( . ) 结构的作用效应函数，
Yo 乖A作用的分项￥数；
G, 1J<.久作用的标准值g
Ya 可变作用的分项系数；
也可变作用的标准懂；
r，一→地震作用的分项＊数，取J.o,
E, 地震作用的代表值，
由几何参数的标准值F
y, 承载能力极限状态的结构系数，
(4. 7 ])
634
木制＊屯＊·监舍盐；＋
R ( ? ) 结构的抗力函数；
J, 材料性能的标准值，
几材料性能的分项"ffo数．
4,7, 2 各类水工建筑物在地震作用下应验算的极限状态E其相应的结构"ffo数，均应按本规
苗相应建筑物章节中的有关规定果用。
4,7,J 与地震作用组合的各种静态作用的分项矗数和标准值，应按各类建筑物相应的设计
规苗规定果用。凡在这些规范中来规定分项矗数的作用和抗力，或在抗震计算中引入地震
作用的效应折减系数时，分项￥数均可取为J.0 0
4,7, 4 钢筋混凝土结构构件的抗震设计，在接本规范确定地震作用效应后，应按SL/
T191 96进行截面承载力抗震验算。当果用动力法计算地震作用敢应时，应对地震作用效
应进行折减，折减军数8可取为o.35 0
4.8 附属结构的抗震计算
4.8. I 在水工建筑物附属结构的地震作用效应计算中，当附属结构和主体结构的质量比值
!.. ll.基本频率比值h符合下列矗件之一时，附属结构与主体结构可不作精联分析z
1儿＜O.OJ,
2 0 01ζιζO I ，且马运0.8或；，；注J.25.
4.8. 2不作桐联分析的附属结构，可取与主体结构连接姓的加速度作为附属结构地震作用
效应计算中的地震输入．
4.8.3 当不作精联分析的附属结掏相主体结构可视为刚性连接时，附属结构的质量应作为
主体结构的附加质量。
4,9地震动土压力
4, 9. I 地震主动动土压力代表值可按式（4.9.l·l）计算．其中c.应取式（4.9.12）中按
＋”、“一”号计算结果中的大值，
，~r.－－－＇型生－H+ l.rH'' ll 1 坠Ic.
L o ''°'' （白－￠,) '' 2 J\ g I
(4.9.J 1)
c ＇＂＇＜?且仇）
'' oo,8,oc<''￠,oc<(8 ＋仇十且）（！土fl>''
(I. 9. I 2)
Z ~ ''1n(8十回>in(?8, φ，）
00'' (8十叭＋8,)oo＜（仇白）
(4. 9, 1-3)
。~tg·~
(4.914)
式中F，一一地震主动动土压力代表值1
q, 土表面单位桂度的荷重p
仇挡土墙面与垂直面夹角，
玩土表面和水平面夹角；
H 土的高度s
SL203 97 635
r 土的重度的标准值z
p一一土的内摩擦角，
0，－地震矗数角，
8 挡土墙面与土之间的摩擦角t
!: 计算系数，动力法计算地震作用效应时取J.0，拟静力法计算地震作用效应时
一般耻o.25，对钢筋棍凝土结掏取o.35.
4. 9. 2地震被动动士压力应经专门研究确定．
5土石坝
s. 1抗震计算
s. 1. 1 土石坝应采用拟静力法进行抗震稳定计算．
设计烈度为8、9度的70m以上土石坝，或地基中存在可液化土时，应同时用有限元
法对坝体和坝基进行动力分析，综合判断其抗震安圭性．土石坝动力分析的要求且本规范
附录A中的A.I,
5. 1. 2来用拟静力法进行抗震稳定计算时，对于均质坝、厚斜墙坝和厚心墙坝，可来用瑞
典困弧法按本规范4.7. I的规定进行验算，真作用效应和抗力的计算公式且本规葡附录A
中的A.2，对于1、2级且70皿以上土石坝，宜同时果用简化毕自普法。对于夹有薄层软
桔土的地基，以且薄斜墙坝和薄心墙坝，可果用情模法计算，
s. 1. 3在拟静力法抗震计算中，质点z的动态分布lf.数，应按在s.J. 3的规定罪用．表中
..在设计烈度为7.8、9度时，分别取3.0、2.5和2.0.
寝..1.＇土石坝坝体动态分布系戴创
坝高H?三40m
''
1肌时a,,-1)11
1石卡一
→10卜
s. J. 4 1、2级坝，宜通过动力试验测量土体的动态抗剪强度。当动力试验给出的动态强度
高于相应的静态强度时，应取静态强度值。
桔性土和紧密砂砾等非液化土在无动力试验资科时，宜果用静iii有效抗剪强度指标，其
636
水利和电卷·鲸合议王＋
中M堆石、砂砾石等粗粒无粘性土，可果用对数函数或指数函数表达的非线性静态抗剪强
度指标。
5, ), 5 掘凝土面板堆石坝的动水压力可挂本规范6.]. 9和6.]. 10的规定确定。
5, ), 6果用瑞典圆弧法进行抗震稳定计算时，其结构系数应取］.25.景用简化毕肖普法
时，相应的结构系数应比乘用瑞典圆弧法时的值提高5%～10%.
5, 2抗震措施
5. 2.1 地震区幢建土石坝，宜景用直线的或向上游弯曲的坝铀线，不宜来用向下游弯曲的、
折线形的或S形的坝轴线．
s.2. 2 世计烈度为8、9度时，宜选用堆石坝，由普体不宜选用刚性心墙的型式，选用均
质坝时，应设置内部排水系统，降低浸润线－
s.2.3确定地震区土石坝的安全超高时应包括地震桶浪高度，可根据设计烈度和坝前水
深，取地震涌浪高度为0.5～J.5 m,
对库区内可能因地震引起的大体积塌岸和滑坡面形成的涌氓，应进行专门研究。
设计烈度为8、9度时，安全超高应计入坝和地基在地震作用下的附加沉陷。
s. 2. 4设it烈度为8、9座时，直加宽坝顶，果用上部缓、下部陡的断面．坝坡可果用大
块石压重，或士体内加筋。
5, 2. 5 应加强士石坝防事体，特别是在地震中容易发生裂缝的坝体顶部、坝与岸坡或混凝
土等刚性建筑物的连接部位，
应在防渗体上、下游面设置反滤层和过渡层，且必期压:9;井适当加厚．
s.2. 6应选用抗震性能和普透稳定性较好且级配良好的土石料筑坝．均匀的中砂、细砂、
粉砂且粉土不宜作为地震区的筑坝材料．
5.2. 7 对于粘性士的填筑密度以及堆石的压:9;功能和设计孔隙率，应按SDJ21884及其
补充规定中的有关矗立执行。设计烈度为8、9度时，宜果用其规定范围值的高限。
s.2.s对于无粘性士压实，要求浸润线以上材料的相对密度不低于o.75，浸润线以下材料
的相对由度则根据设计烈度大小，选用。75～o.85＇对于砂砾料，当大于5mm的粗科古
量小于50%时，应保证细料的相对密度满足上述对无粘性土压宾的要求，并按此要求分别
提出不同吉砾量的压:9;干由度作为填筑控制标准口
5, 2. 9 1、2级士石坝，不宜在坝下埋设输水管．当必须在坝下埋营时，宜来用钢描混凝土
营或铸铁营，且宜置于基岩槽内，其曹顶与坝底开平，管外回填握凝土z应做好管道连接
处的防棒和止水，曹道的控制闸门应置于进水口或防事体上游端。
6重力坝
6. J抗震计算
6. J, I 重力坝抗震计算应包括坝体强度和整体抗滑稳定分析．
SL203 97 637
?. J. 2 重力坝的动力分析应以同时计入弯曲和剪切变形的动、静材料力学法为基本分析方
法．对于工程抗震设防类别为甲类，或结构复杂，或地基条件复杂的重力坝，宜补充作有
限元法动力分析。
?. J. 3重力坝抗情稳定分析应按抗剪断强度公式计算，
?. J. 4 坝基岩体内有软弱亮层、缓倾角结梅面时，应核算坝体带动部分基岩的抗滑稳定性．
此时，应进行专门研究，
6.1. 5重力坝地震作用效应计算应按本规范4.5.3的规定果用动力法或拟静力法。对于工
程抗震设防类别为乙、丙类的设计烈度低于8度且坝高小于或等于70m的重力坝，可荣用
拟静力法－
6.J. 6 荣用动力法计算重力坝的地震作用效应时，应罪用振型分解反应谱法．对特殊重要
的重力坝，宜按本规范4.s. 8的规定用时程分析法进行补充计算。
6. J. 7 果用动力法验算重力坝坝体强度和坝基面上抗滑稳定时，抗压和抗拉强度结构系数
应分别取2.c D、Q.85，抗晴稳定的结构矗盘应取o.60,
6. 1. 8荣用拟静力法计算重力坝地震作用效应时，各质点水平向地震惯性力代表值应根据
本规范4,5. 9的规定进行计算，其中动态分布＊数应接下式确定z
1+4h H''
a，~ I 4←~ιι－
I + 4.2: ''f?
?-l uc;
式中n 坝体计算质点单靠s
H 坝高，溢流坝的H应算至闸墩顶，
hι、h，－分别为质点2、J的高度B
G, 产生地震惯性力的建筑物且重力作用的标准值。
(6 !. 8)
6. J. 9 果用拟静力法计算重力坝地震作用效应时，水深h耻的地震动水压力代表值应按下
式计算，
p,(h) ~a，＜，卢（h)p,H,(6. J. 9 !)
式中p. (h）一－作用在直立迎水坝面水深h处的地震动水压力代表值s
ψ（h）一一水深h处的地震动水压力分布革盘，应按表6.!. 9的规定取值，
p. 水体质量密度标准值3
表....，震力坝地震副水压力分布系徽~（h)
h/Ho 世（h)h/Ho
件(h)
c.o o. 00 0 6
o."
0 1 o. 43 0 7
o. 75
0 2 o. 58 o.s o. 71
o. 3 口，4日0.3 o. 68
〈元4o. 74 1 0
o."
也5o. 76
638
水剖，作电粤·鲸舍设计
H, 水深。
单位宽度坝面的且地震动水压力作用在水亩以下O.54Ho处，其代表值Fo应按下式
it算，
F0 ~ O. 65a,
?. 1. 10与水平面夹角为8的倾斜迎水坝面，按本规范6.1. 9的规定计算的动事压力代在
值应乘以折晴-l\数s
~. ~ 8/90 [ 6. ]. !O)
迎水坝面有折坡时，若水亩以下直立部分的高度等于或大于水深H，的半，可近似取
作宦立坝面g否则应取水面点与撞脚点连线代替坡度．
6.1. 11 果用动力法时，可将式（6.J;Jl）计算的地震动水压力折算为与单位地震加速度
相应的坝面附加质量2
p.(h) ~ t时J玉
(6. J. II)
6.1.12采用拟静力法验算重力坝坝体强度和坝基面上抗滑稳定时，抗压、抗拉强度的结
构-l\数应分别取4,10、2.40，抗情稳定的结构系数应取2.70,
6.2抗震措施
6.2. 1 重力坝的体形应简单，坝撞避免剧变，顶部折坡宜取弧形，坝顶不宜过于偏向上游。
宜减轻坝体上部重量、增大刚度，井提高上部混凝土等级或适当配筋。
?. 2.2 地基中的断裂、破碎带、软弱夹层等薄弱部位，应采取工程处理措施，井适当提高
底部混凝土等级。
?. 2. 3 坝顶宜果用轻型、简单、整体性好的附属结构，应力求降低高度．不宜设置肇重的
桥梁和高耸的塔式结构。宜加强溢流坝段顶部交通桥的连接，井增加闸墩侧向刚度。
?. 2. 4重力坝坝体的断面措坝轴线方向分布有突变，或纵向地形、地质条件突变的部位，
应设置横缝，宜选用变形能力犬的接缝止水型式且止水材料，
7拱坝
7, 1抗震计算
7, t. I 拱坝抗震计算应包括坝体强度和拱座稳定分析。
1.1. 2拱坝强度分析方法应以静、动力拱梁分载法为基本分析方法．对于工程抗震设防类
别为甲类，或结构复杂，或地基矗件复杂的拱坝，宜补充作有限元法动力分析．
7, [, 3拱坝的地震作用效应计算应按本规范4,5,3的规定果用动力法或拟静力法。对于工
程抗震设防类别为乙、丙类的设计烈度低于8度且坝商小于或等于70m的拱坝，可果用拟
静力法计算。
7, ]. 4 果用动力法计算拱坝的地震作用效应时，宜果用振型分解反应谱法。对于特殊重要
SL203 97
639
的拱坝，可按本规范4.5. 8的规定用时程分析法进行补充计算。
7. J.5拱座稳定分析应以用i体极限平衡法为主，按抗剪断强度公式计算．对于工程抗震设
防类别为甲类的拱坝或其地质条哗复杂的，可辅以有限兀法或其他方法进行分析论证。
7. ] .? 拱坝拱座〈包括重力墩）稳定的抗震计算可按以下各项规定进行
1 在确定可能滑动的岩块后，按坝体动、静力计算的最不利成果确定地震时拱端的最
大推力及方向。
2 在确定可能滑动岩块本身的地震惯性力代表值时，应按本规范式（4.5. 9）计算，α
取！.0＇当采用动力法时，地震作用的效应折减.l\数亨取10，并假定岩块的地震惯性力代
表值和拱端推力量大值同时发生。
3 根据可能滑动岩块几何特性，选择不随时间改变的最不利滑动模式。
4不计地震时岩体内事透压力变化的影响。
7.]. 7果用动力法验算拱坝坝体强度时，其结构系数应按本规范6.]. 7的规定取值。用动
力法验算拱座岩悻稳走时，岩体性能的分项军数取）.0，抗剪强度参数取静态均值，其相应
的结构系数应取］.40.
7. ]. 8采用拟静力法计算拱坝地震作用就应时，各层拱困各质点本乎向地震惯性力沿径向
作用，其代表值应根据本规范4.5. 9的规定进行计算，其中动态分布革数坝顶取3.0，坝基
取）.0，且沿高程按线性内插，括拱圈均匀分布。
7. 1.9 果用拟静力法计算拱坝地震作用效应时，水平向地震作用的动水压力代表值可按本
规范式（6.1.11〕计算，并乘以本规范7.1. 8规定的动态分布系数矶和地震作用的效应折
畸革数已
采用动力法时，可将水平向单位地震加速度作用下的地震动水压力折算为相应的坝面
径向附加质量考虑a
7. 1. 10果用拟静力法对拱坝坝体强度和拱座稳定进行抗震计算时，结构.l\数应按本规范
6. ]. 12的规定取值．
7. 2抗震措施
]. 2. 1 应合理选择坝体悻形，改善拱座推力方向，减小在地震作用下坝体中上部且接近坝
基部分的拉应力区。双曲拱坝宜校核向上游的倒量，其顶部拱冠部分宜适当倾向下游。
7. 2. 2应加强拱坝两岸坝头岸坡的抗震稳定性，避免两岸岩性和岩体结辅相差太大或坐蔼
在比较单薄的山头上e时地基内软弱部位可革取菌辈、理凝土塞、局部锚固、主护等措施
加固。应严格控制顶部拱座与扉撞接触面的匾工质量，必要时果取加厚拱座、深嵌锚固等
措施。应做好坝基、坝肩防掺帷幕和排水措施，井避免压力隧洞离坝肩过近，力求降低岩
体内事透压力。
7.2.3应加强坝体分缝的构造设计，尤其是分缝的止水、灌强温度控制且键槽世叶，改进
止水片的形状且材料，以适应地震时接缝多次张开的特点。
7. 2. 4拱坝中上部拱冠附近曼拉区且局部压应力较大的部位，宜适当布置拱向及梁向抗震
钢筋。可果取适当提高坝体局部f昆凝土等级，藏轻顶部重量井加强其刚度等措施。
7. 2. 5坝顶宜果用轻型简单、整体性好的附属结构，井减小其突出于坝体的尺寸。溢植
水利水电局~.盟舍说王＋
640
坝段闸墩间宜设置传递拱向推力的结构；应加强顶部交通桥等结构的连接部位，果取防止
查震脱落的措施。
闸水8
篝
s. !. 1 水闸的抗震计算应包括抗震稳定和结构强度计算。对闸室和两串连接建筑物且其地
基，应进行抗震稳定计算，对各部位的结构掏件，应进行抗震强度计算。
s. (. 2 水阐地震作用效应计算可果用动力法或拟静力法．设计烈度为8、9度的1、2级水
闸，或地基为可液化士的1、2级水闸，应果用动力法进行抗震计算。
s. 1. 3采用拟静力法计算水闸地震作用效应时，各质点水平向地震惯性力代表值应根据本
规程4.5. 9的规定进行计算，其中动态分布至数q应按表8.1. 3的规定取值。
计
’E
抗
s. 1
水阐副态分布系撇句寝..1. 3
精箱、冀岸架机顶阐墩闸例水
顺再流方向地震
←」L斗
白白
顺河流方向地震
''·''
μ叫
''
''
竖向及顺坷流方向地震
＇＇~一
6且
垂直河流方向地震
"
~
==
委宣河流方向地震垂直河流方向地震
''·''
注：水闸敬底以下q取I.01 H为建筑物高度。
果用动力法it算水闸地震作用效应时，宜果用振型分解反应谱法。
5民用动力法计算时，应把闸室段作为一个整体三维体旱，可按多质点体系或多跨多
s. (. 4
8 1. 5
SL203 97 641
层平面刚架或二维杆块结合体系进行计算。顺河施方向的地震作用，可取前三阶振型s垂
直河流方向的地震作用，般也取前三阶振型，但对于横向支撑革统较复杂的结冉，宜取
前五阶振型．
s.1. 6验算交通桥、工作桥的桥跨主座抗震强度时，简直梁立座上的水平向地震惯性力代
表值可接下式汁算．
F ~ 1 5a,c.; g (8. !. 6)
式中c.,结啕重力作用标准值，对于固定主座取孔桥跨上部结构的重量，对于活动
主座取一孔桥跨上部结构重量的1/2.
s. }. 7 作用在京阐上的地震动水压力的代表值可按本规范6.]. 9、6.]. 10规定计算．果用
动力法时，可将由本规范式（6.J.11）汁算的动水压力折算为与单位地震加速度相应的迎
水面附加贯量．
8. ]. 8 作用在水f!I岸墙和翼墙上的地震主动动土压力的代表值，可接本规范4.9. I的规定
计算。
8. ]. 9水闸建筑物各部件的结构强度，应按本规范..7.4的规定进行抗震验算，井符合
SD133 84其他有关规定a
s.1.10水闸浩基础底面的抗情瞌定，在按本规范确定地震作用效应后，应按本规范4.7. I
的规定进行抗震验算，并特告SD133-84其他有关规定。当荣用动力法作地震作用效应计
算时，应果用与强度折算相一致的地震作用效应。
s.1.11 验算土基上水阐措基础底面的抗清稳定时，抗剪强度垂敷取静态均值，结啕系数
应取I20.
s. 2抗震措施
8.2. I 水闸地基果用桩基时，应做好地基与闸底植的连接及防渗措施，底植可置齿墙、尾
坎等措施，防止因地震作用使地基与闸底植脱离面产生管桶或集中渗流。
8. 2. 2 闸室结构的布置宜力求匀称，增强整体性。事闸的闸室宜果用钢筋混凝土整体结啕。
分缝应设在闸墩上，止水应选用耐久性好井能适应较大变形的型式和材料，关键部位止水
缝应果取加强措施．
8. 2. 3宜从闸门、启闭机的选型和布置方面设法降低机架桥高度，减轻机架顶部的
重量。
s.2.4 机架桥宜做成框架式结构，井加强机架桥柱与闸墩和桥面结构的连接，在连接部位
应增大截面及增加钢筋，当机架桥纵梁为预制活动主座时，桥梁立座应果取挡块、螺栓联
结或钢亮植连接等防止落梁的措施，机架柱上、下端范围内箍筋应加密B设计烈度为9度
时，应在机架柱全柱范围内加密箍筋。
s. 2. 5 宜提高边墩且掉坡的稳定性，防止地震产生河岸变形及附加侧向荷载而引起的闸孔
变形，适当降低墩后填土高度，避免在边墩附近建造房屋或堆放荷重，并做好墩后的排水
措施a
8. 2. 6 1、2、3级水闸的上游防事铺盖宜果用棍凝土结楠，并适当布筋，做好分缝止水E
7J<闸闸底和两岸渗班的排水措施。
642
水利水电...盟舍设计
9水工地下结构
9. I抗震计算
9, J. I 设计烈度为9度的地下结构或设计烈度为8度的l级地下结构，均应验算建筑物和
国岩的抗震强度和稳定性3设计烈度高于7度的地下结构，当进、出口部位岩体破碎和节
理裂隙发育时，应验算真抗震稳定性，计算岩体地震惯性力时可不计莫动力放大政应。
9, J, 2 在地下结梅的抗震计算中，基岩面下50m及其以下部位的设叶地震加速度代表值
可取本规范＂3, 1或1.0.6规定值的1/2，基岩面下不足50m址的设计地震加速度代表
值，可按深度作线性插值固
9, J, 3 水工隧洞直段衬砌和埋设管道的横截面，可按下列各式计算由地震波传播引起的轴
闯应力阳、弯曲应力阳和剪切应力的的代表值E
a,T.E
σN = -:::= -
“…p
a,,oE
V十
v;
σ也LQ
V品＇＂＂·
式中。N、阳、＂＇分别为直段衬砌的输向、弯曲和剪切应力的代表值1
v，、机分别为围岩的压缩波和剪切波波速的标准值，
E、G衬砌材料动态弹性模量和剪变模量标准值p
ro一一隧洞截面等效半径标准值。
(9.J.3-1)
(9 1 3 2)
(9 ]. 3 3)
9, J, 4措线地形和地质矗件变化比较复杂的水工隧洞、洞群、地下坚井、水工隧洞的转弯
段和分岔段、地下厂房等深埋地下洞室及两岸式进、出口等浅埋洞室，其地震作用效应可
在计入结构和围岩相互作用的情况下进行专门研究．
9, 2抗艘措施
’. 2. I 地下结构布线宜避开活动断裂和端薄山嘴．设计烈度为8、9度时，不宜在地形陡
峭、岩体风化、裂隙发育的山体中悻建大跨度傍山隧洞a宜选用埋深大的线路，两矗线路
相吏时，应避免主角过小。
9.2. 2 地下结构的进、出口部位宜布置在地形、地质矗件良好地段．设计烈度为8、9匮
时，宜呆耻放缓洞口劈坡、岩面喷辈锚固或衬砌护面、洞口适当向外延伸等措施，进、出
口建筑物应采用钢筋混凝土结构。
9, 2. 3地下结构在设计烈度为8、9度时，其辑弯段、分苗段且断面尺寸或围岩哇质突变
的连接段的衬砌均宜设置防震缝。防震缝的宽度和构造应能满足结构变形和止水要求。
SL203-97 643
10进水塔
10.1抗震计算
10 ... 1 进水塔的抗震汁算应包括塔体应力或内力、整体抗滑和抗倾覆稳定以及塔底地基
的承载力的验算。
10.1. 2进水塔地震作用效应计算应按本规范4.5.3的规定果用动力法或拟静力法。对于
工程抗震世防类别为乙、丙类的，设计烈度小于8匮且塔高小于等于40m的非钢商海凝土
结构的进水塔，可来用拟静力法计算a
10.1. 3 果用动力法汁算进水塔地震作用效应时，应考虑塔内外水体以及地基的影响，宜
果用振型分解反应谱法．
10. J. 4进水塔塔体抗震计算模式可以作为变截面悬臂梁果用材料力学方法，或作为连续
体果用有限无法，但应与基本荷载组合分析时所来用的相同，
10. J. 5 5在用拟静力法计算进水塔地震作用效应时，各质点水平向地震惯性力代辑值应根
据本规范4.5. 9的规定进行计算，其中G~为集中在质点z的塔体、排架及其附属设备的重
力作用标准值，动辈分布革数供应按麦10... 5的规定果用．当建筑物高度H~10～30m
时，αm~3O；当H>30m时，?ro~2Oo
表10.1.s量＊培动态分布系’坡肉
培体培顶排架
主二斗
主自
a,
-
''"
问ι斗
10.1. 6 用动力法汁算进水塔地震作用效应时，塔内、外动水压力可分别作为塔内、扑表
面的附加质量考虑，接下式计算，
m,(h) ~ ~m(h)p.~.AI主；I, , oo. I. 5)
式中m, (h）一一水深h处单位高度动水压力附加质量代表值F
冉（h)附加质量分布罪数，对培内动7)(压力取0.72，对塔外动水压力应按本规
范表lQ.1.6-1的规定取值P
亨w形状系数，塔内和圆形塔外取10，矩形塔塔外应按本规范表10.1.62
644
木制和电卷·综合设计
的规定取值s
A 塔体措高程平均截面与水体交线包络面积3
a 塔体垂直地震f1''用方向的迎水面最大宽度沿高度的平均值。
寝10.1.6-l附加置量分布系徽＂＂(h)
k/Ho m (h) h/Ho 中阻(h丁
。。o. 00 0 6 。.59
0 I 。咱330 7 。，59
0 2 口，440 8 口，60
o. 3 O.SJ 0 9 o. 60
0.4 0 54 I o 0.6C
0 5 。，57
寝JO.J. 6-2 捏彩稽墙外形状系徽η，
o/b
,.
?lb
,.
1/5
。咱28
3/2 1创
1/4 。咱342 2. 14-
1/3 。咱433 3.04
1/2 。.61 4 3. 90
2/3 o. 81 5 4- 75
: 1咽15
注＇b为平行于地震作用方向的增宽．
’o. J. 7用拟静力法计算进水塔地震悻用效应时，可按下式直接计算动北压力代表值。
I ~ \ -0.2
F,C的一，r;p.￠（的叫主；l(IO. J. 7-1)
式中F, Ch〕一一水深h处单位高度塔面动水压力合力的代表值3
ψ（的水深h处动水压力分布罩数，对塔内动水压力取o.72，对塔外动水压力
应按表JO.J. 7的规定取值。
寝10.1. 7进水塔动水E力分布系徽~（h)
h/Ho
"'' (h)
h/Ho ? (h)
o. 0 o.oo 0 6 o. 48
O. J 0.68 0 7 。.37
0 2 0-82 0 8 o. 28
0 3 。，790 9 o. 20
0 I 。，70
j. 0 o. 1''
o.s o.so
SL203 97
645
作用于整个塔面的动水压力告力的代表值为
T ~ Q. 5a,<, (]OJ.72)
其作用点位置在水深o.42H，处，
JO. ]. 8塔体前、后水深不同时，各高程的动水压力代襄值或附加质量代表值可分别按两
种水深计算后取平均值，
10. ]. 9 相连成一排的塔体群，垂直于地震作用方向的迎水面平均宽度与塔前最大水深比
值a/H,>3.O时，水深h处单位高度的塔外动水压力按拟静力法的合力和按动力法的附加
质量可分别接下列各式计算e
F,(h) ~ J. 75a，＜阳.JH:h(] Q. ). 9 1)
川~). 75p..a .JH:h []Q,].92)
10. ]. 10动水压力代表值及其附加质量代襄值在水平截面的分布，对短罪柱状塔体可取沿
垂直地震作用方向的培体前、后迎水面均匀分布，对圆柱状塔体可取按coo8，规律分布，其
中矶为迎水面z点法线方向和地震作用方向所交锐角。动水压力相附加质量最大分布强度
可分别按下列各式计算
F,(h) ~ 1. .lF,(h)
πa
(JO I 10 1)
，问（h)~ ~ -;m.（的(101102)
式中Fo 〈川、mo(h）一一分别为动水压力和附加质量在水深h处水平截面的最大分布强
度，塔体前、后迎水面的F,(h）应取同向。
to.]. II验算进水塔在地震作用下的抗晴和抗倾覆稳定以及塔底地基草载力时，如地震作
用效应是用动力法求得的，应乘以地震作用的效应折减＂数。
钢筋棍凝土结构进水塔的截面草载力应按本规范4,7-4的规走进行抗震验算。在塔体
的抗滑和抗倾覆稳定以及塔底地基承载力的抗震验算中，应采用与强度验算相一致的地震
作用效应。
非钢筋棍凝土结构的进水塔的截面承载力可用拟静方法按本规范4,7, 1的规定进行抗
震验算，其结构系数应按本规范6.1. 12的规定取值。
10. ]. 12在地震作用下，塔基岩石性能的分项系数可取其静态作用下的值，但动态草载力
的标准值可取静态标准值的1.50倍。
10.1. 13验算进水塔的抗滑稳定时，应按抗菌断强度公式计算．
10. ]. 14验算进水堪的地基草载力时，塔基面上的垂直正应力应按材料力学方法计算。
10. 1. 15在抗震验算中，进水塔的抗滑稳定结构系数应取2.70，此时，抗剪强度妻数取静
态均值，抗倾覆稳定结构系数应取］.40，塔基面上平均垂直正应力和边靠最大垂直正应力
的地基草载力结构系数应分别取）.20和1.oc 0
10-2抗震措施
10. 2- 1 高水头、引泄大流量的进水塔宜选用刚庄大、抗倾覆能力及草草力均较大、整体
646
2怀啊，机电绩单·监舍设升
性好、对抗震有利的箱筒式结构。对框架式结构应加强连接点和支撑部件的强度和刚度，保
证结构的整体性和且堪的抗扭刚度．
JO, 2. 2进水塔塔身结构在满足运行要求的前提下，应力求简单对称，质量和刚度变化平
缓，减少应力集中，并有且够刚度．沿塔高应适当设置有横向支撑，在截面费变址，宜加
强支撑的刚度。
JO. 2. 3塔体宜修建在有足够承载能力的岩基上，并有适当埋置深度，加强团结擅辈。
JO, 2. 4应使扉边式进水塔塔体下部大体积部分尽量贴紧岩体。
IO. z. 5 应减轻塔顶启闭机房重量。塔身与交通桥连接址及桥墩等抗震薄弱部位，应增加
桥面和塔顶搭接面积，果取柔性连接和防止启闭机吏通桥掉藩等措施，井加强桥墩的抗震
能力＠
10. 2. 6 进水塔群直排列成行相互连接，以增加横向刚度。
10. 2. 7 对于1、2级进水塔，必须设置事故闸门。进口门槽应设置不影响通风的挡板，防
止地震时零星碎物掉入门槽影响闸门启闭．
JO, 2. 8 1昆凝土进水塔的细部构造、材料及配筋要求等方面的抗震构造措施应符合SL/
T!91 96的要求。
11 水电站压力钢管和地面厂房
11. I !Ii力钢管
11. t. I 明营可按拟静力法计算地震作用效应a各质点水平向地震惯性力代表值可按本规
范式（4.5, 9）计算。其中Gu应为包括管道内水体的集中在质点a的重力作用标准值a动态
分布系数钝应按表lJ.].l的规定果用。
褒11.1.1E为普通动态分布系徽α，
顺轴向垂直轴
j_
l_''-
In 1n
。
。
丁
丁
注＇I为管道主承点间长度．
11.1. 2 压力铜管在地震作用下的强度和稳定可按SDl4485的规定验算。
11.1.3 重力坝坝内埋智，可不作抗震验算。
向
11. 1. 4水电站压力管道的管线，应选择坡面变化较平缓的坚实岩基，避免高坎、深坑、崩
塌、滑坡等地段。管线走向直与地形坡度方向一致。
11. j, s 明智的镇敬、主墩应设置在基岩上，宜二适当缩短间距、加大断面、增设锚筋，在
应力集中部位增加布筋。
SL203-97
11. }. 6直加大管道连接结构的秉性，井防止地震时管道从主墩滑落。
11. 1. 7重力坝坝内埋营出口处的接头和连接构造应有良好的抗震性能。
H量地面厂房
11. 2. 1 厂房下部结构的抗震计算原则和方法同理凝土重力坝．
647
11. 2. 2 在地震作用下厂房的整体抗滑稳定可按抗剪断强度或抗剪强度公式计算，井挂
SD335 89的有关规定执行。
11. 2. 3在地震作用下厂房地基面上的垂直正应力应按材料力学方法计算。基岩草载力和
地基面抗拉强度的验算应按SD33589有关规定进行，基岩动志革载力的标准值可取其静
在标准值的］.5倍。
11. 2. 4厂房上部结构的截面草草力应按本规范＂7节有关规定进行抗震验算，对1级建
筑物应取下部结构顶部的加速度作为厂房上部结构的地震输入。
11. 2. 5 ！房水下部分的分缝型式及止水应满足抗震的要求，直采用抗震性能较好的止Jt
材料和型式a
11. 2. 6厂房上部结构的抗震措施应按SL/T!91-96和GB］！！→凹的规定执行。
11. 2. 7 厂房主机室的风道和机墩连接处，宜适当增加布筋B
11. 2. 8岸边厂房宜选择在稳定岸坡和地基地质条件良好的地段，厂房后坡宜避开高陡危
崖且潜在的不稳定岸坡圄
附录A土石坝的抗震计算
A. I 土石坝动力法抗震稳定计算
A.]. I 果用有限元法对坝体和地基进行动力分析直符合下列基本要求z
l 按材料的非线性应力应变关系计算地震前的初始应力状态；
2 果用试验测定的材料动力变形特性和动态强度s
3 采用等效线性化的或非线性时程卦析法求解地震应力和加速度反应，
4 根据地震作用效应计算沿可能滑裂面的抗震稳定性，以及计算由地震引起的坝体永
丸变形。
A.2土石坝拟盼力法抗震稳定计算
A. 2. I 可按下列公式确定坝坡抗震稳定的作用效应和抗力的代表值，且图A,
s~ L;[(G，.十c，.土F.),;ne,+ M,/r] CA. 2. I I)
R ~L;(ch,eoO, + [(G民＋G，，土F.)oo,e,- F,,;ne,
Cu r,z)b?ecO，］?ψ）
式中7圆弧半径，
b一一滑动体条块宽度，
648 水利4电?·蹄舍设计
8, 条块底面中点切线与在平线的夹角，
z 坝坡外水位高出条块鹿面中点的距离s
u 条块店面中点的孔隙水压力代表值s
G,, 是块在坝坡外水位以上部分的实重标准值B
G,, 条块在坝坡外水位以下部分的浮重标准值3
F, 作用在条块重?L＇处的事平向地震惯性力代表值，即条块实重标准值乘以条块重
心处的a,
F, 作用在条块重心处的坚向地震惯性力代表值，即条块实重标准值乘以是块重心
处的a.
M, F，对圆心的力姬，
c、伊一一士石料在地震作用下的凝噩力和摩擦角。
A.2‘ 2
式中
『F
·.
f土一
"
,
?
、‘
囱A田弧滑动条分计算示意图
,
?
3、4、5级坝可罪用下列简化方法确定坝坡抗震稳定的抗力代表值。
R~工作b
G,, 条块在浸润线以上部分的实重标准值1
G，，－－→是块在漫润线以下部分的浮重标准值。
(A3)
中华人民共和国行业标准
水工建筑物抗震设计规范
SL203 97
条文说明
650
水利水电~·肆兮设计
目次
1 且则－--… ……………· …………·而l
3 场地和地基…·…………… …··……….. ?.. ... ... ... ... ... ... 652
4地震作用和抗震计算川……………·”…·”.......…...………........…·………·. 654
5 土石坝…”…·……….......…·田”................…..........”……··－－－－. . 660
6 重力坝……”……………·….....................………·. . . . ? . . . . . . 6 6 4
7拱坝………·· … ………………·· 666
8水闸·…·－………··”…·”........….....…........….............…………668
9 水工地F结构……..........…................................................…· . .. 670
10进水塔….......….........…··……－－… ?? …………·· 671
11 水电站压力钢管和地面厂房…… . . . . . . . .……......... 673
SL203一97651
1总则
’ O. I 本最简要说明制定本规范的目的，特别指明了要防止水工建筑物地震破坏导致的眈
生灾害．
J. o. 2本是规定了本规植的适用范围．国内外震害情况量明，事工建筑物般从7度开始
出现地震损害．因此，各国都以7度作为抗震计算和设防的起点。但国内外也有6度地震
造成水工建筑物损害的主例，特别在一些施工质量较差的工程的薄弱部位。设计烈度为6度
时，抗震计算不会起控制作用，因此，只要求对重要水工建筑物垂照本规范来取适当的抗
震措施．世计烈直在9度以上的工程，国内外仅有个别事例，且都未经设计强震考验．卫
鉴于我国主要事工建筑物的设计规范都仅适用于1、2、3级建筑物，因此，本规范明确主
要适用于设计烈度为6、7、8、9度的1、2、3级水工建筑物．万才4、5级水工建筑物可垂
照使用a其中，土石坝适用于碾压式均质坝、分区坝且人工防棒材料坝，棍凝土坝适用于
福凝土实体重力坝、坝顶溢班重力坝、宽缝重力坝、空腹重力坝、混凝土拱坝．主墩坝、辈
砌石重力坝和辈砌石拱坝等可垂照使用，事闸适用于平原地区，但山区、丘陵区的泄水闸
可垂照使用g溢洪道可垂见重力坝和事闸有关规定使用，地下结构适用于事工隧洞直段、埋
设管道、地下厂屠等大型洞室且坷岸式进、出口等建筑物，调压塔可垂照进水塔有关规定
使用，厂房包括坷床式、坝后式、岸坡式水电站厂房，歪站厂屠可盎照使用a这些使用范
围都是和各类水工建筑物相应的设it规范相协调致的。对设计烈度高于9度的事工建筑
物或高度1超过250m的事水建筑物，目前缺王较成熟的抗震经撞，要求对其抗震安全性进
行专门研究论证后，报主管部门审查、批准，
J. o. 3草工建筑物抗震设防目标是针对以设计烈度为指标的设防标准的。事工建筑物，特
别是水坝，遭受强震万一宜生攒决，将导致严重次生虫害，因此，设防目标首先要确保在
遭遇设计烈度的地震时，不发生严重破坏导致眈生灾害，考虑到目前对地震规律和水工建
筑物地震破坏机理认识的局限性，以及我国的具体国情，要在强童时完全避免某些局部损
坏，将导致工程设计很不经济，有些目前在技术上也有一定困难，因此，睿许可能有轻酷
损坏，但经一般处理后仍可E常运用。
t. o. 4本品主要规定了水工建筑物的设防标准及其地震危险性的评价要求回我圈目前仍以
地震烈度作为各类工程抗震设防假据的基本指标。现行的《中国地震烈度区划图(1990）》
（以下简称《烈11''.IK划图》）给出的50年期限内，一般场地条件下，可能遭遇起越概率为10%
的地震基本烈直是一般工程项目抗震设防的依据，但对于1级窒水建筑物这类极端重要的
工程，由于且遭受重大震害而失事，会导致不堪设想的严重后果，同时，也考虑到当前
国内外地震预报工作尚处于发展阶段，且我国近几十年来多次大震发生在预期的低烈度区
的实际情况。本规范规定，可根据其遭受震害的危害性，在基本烈度基础上提高1度作为
设计烈度。
现行《烈度区划图》使用说明中规定，对重大工程、特殊工程、可能产生严重眈生宽
652
水利木电笔·监舍设王十
害的工程应进行专门地震危险性评价工作。《水和J水电工程地质勘察规范》对此有具体规定口
本条与这些规定基本协调一致，但因《烈度区~ti圈》已果用地震危险性分析方法，所以，再
按地震危险性分析进行烈Ill''；！［核已无必要。地震行业标准DBDOI94《工程场地地震安全
性评价工作规范》中只对地震烈度分界线附近及某些地震工作深度不够的边远地区才要求
进行烈度重核．与工程等级无关。而且，对已有数十个重大水利京电工程用地震危险性分
析进行烈度复核的结果，都和《烈度区划图》一致．
1.0.s 从工程抗震角度对北工建筑物划分工程抗震设防类别的目的是，根据其重要性和场
地地震基本烈度对各类建筑物确定设计烈度，选择抗震it算中地震作用效应的计算方
法和调整重要性系数。工程抗震设防类剔的划分和GB5019994中的结梅安全级别相
协调。
). o .? 在专门的地震危险性分析中，设计地震的概率水准草根据时已有重要水利水电工程
地震危险性分析结果进行校准后确定的，其确定超越概率的期限和GB50199-94中规定的
各类建筑物的设计基准期相一致。
J. o. 7 国内外已有不少水库诱发地震实例，水库地震的诱发机制目前仍在探索中。已有
震例的统计分析结果表明，坝高超过100m和库睿大于5亿m＇的北库，水库诱发地震的
概率增大。鉴于水库诱发地震的特点，需进行有别于构造地震的专门分析研究。目前烈度
高于6度的北犀诱发地震为数不多，蔷革前后的监测为研究其发展趋势和诱发机理所
必需．
J. o. 8 本条基于国内井已有的水工建筑物震害和工程抗震实践的经验，提出了从总体概念
上改善结构抗震性能的抗震设计基本原则和要求。在各类建筑物的章节中，将分别据此规
定具体矗立．
J. o.，大型水工建筑物如遭受震害，修复困难，应作为设防重点。本工建筑物大多结构复
杂，体积庞大，涉及结梅和地基的动力相互作用、结梅和库水的动力流固精告影响．目前，
在抗震计算中还难以完全了解结梅的地震破坏机理和确切反映复杂的实际矗件。因此，国
内外对高烈度区的重要北工建筑物都要求对抗震计算进行动力模型试验验证，并提出坝体
的强震观测设计。这对于确保工程抗震安全、提高抗震设计水平是必需的。试验验证和强
震观测不仅针对结构本身，而且对拱坝等结构，还应重视坝肩和坝基岩体等对结构抗震安
全性主关重要的部位。
3 场地和地基
3.1场地
3. J. 1 国内排草工建筑物震害表明：有些震害是地震动直接引起结梅破坏，有些是地震首
先引起场地变形破坏，从而加剧建筑物的破坏．如地震引起的地震断裂将建筑物错断，犀
水诱发水库地震，地震诱发崩塌、晴坡，导致建筑物被砸毁或捅浪引起漫坝事故，大面积
砂土液化和不均匀沉陷引起建筑物倾斜或倒塌等。因此，地震区的建筑物应选择有利地段，
SL203 97
653
避开不利地段，来经充分论证不得在危险地段进行建设。
有利、不利和危险地段的划分应按构造活动性、边坡稳定性和场地地基矗件等进行综
合评价，地面破坏的实例统计表明z等于或大于7级地震的极震区（相当于9度且9度以
上地震区〕才可能产生有害的地震断裂和大规模踊塌、滑坡，卫难以处理，故划入危险地
段.5级以上7级以下地霞的极震区（相当于6度以上地震区）就有可能产生砂土植化和不
均匀沉陷，但巴掌握既经讲卫有弛的处理方法，所以划为不利地段．
J. J, 2~ J. J, 3这两条是关于场地的概在和分类标准，主要是作为在抗震计算中选择设计
反应谱的假据。
水工建筑物开挖后的场地土类型果表层土刚庄（软硬〉的表征。所谓表层土在噩盖
层较薄矗件下，一般指覆盖层土；在深厚覆盖层条件下，可取15m深度内刚度较小的土层．
场地土类型可根据剪切搜速划分，也可根据代表性的岩土特征进行类比确定。
场地类别是场地矗件的综合表征。除考虑表层土软硬特征外，还考虑了噩盖层厚度的
影响。
J. ]. 4 对边坡稳定矗件较莹的情况，应核算其设计地震烈度下的稳定性E般采用拟静为
法，与刚体极限平衡法配套使用；对于重要工程也可采用比较精确的动力分析法，与有限
单元法配套使用。
J. 2地基
J. 2. I 本矗革SDJIO78《水工建筑物抗震设叶规范》第9条井作了补充。对于现、阐等
窒水建筑物的地基和摩坡，在地震作用下，除要求不发生失稳破坏和疆各透破坏，避免产生
影响建筑物的有害变形外，还要求地基和摩坡不发生地裂、位错、地陷、崩塌等破挥
现靠．
3 2 2 本条系SDJIO78第10菇。
J. 2.J 芙于液化土的判别标准，采用《水利水电工程地质勘察规植》液化土判别标准。但
需要说明对以下两点作了调整z①本规范适用植围主要适用于设计烈度6、7、8、9度的1、
2、3级水工建筑物的抗震设计，因此对9度以上的情况来于考虑，②关于标准贯入试验判
别标准中的近震和远震问题，场地在相同的地震烈度下，远震的震级高，振动时间忙，造
成的破坏更严重，因此，区分远震和近震是必要的回但在实际应用中，尚存在一定的困难。
按现行的《烈度区划图》，我国绝大多数地区只考虑近震的影响，按GBJll89《建筑抗震
设计规范》给出的结果，仅有少数城镇属于远震的范围，其中8度区远震3个.7度区远震
15个，6庄区远震29个。水利水电工程大都不在城镇，因此缺王确定远震和近震的依据，
应用比较困难．鉴于绝大多数地区只考虑近震的影响，因此在矗立中，只列出近震作为一
般标准，当有地震危险性分析成果，能明确场地烈度比主要潜在震摞的震中烈度低2度时，
可以按远震考虑，此时，对于7匮和8度相应的临界标准贯人锤击数应增加两击，这样与
GBJll 89的标准是一致的。
J.2.4 地基中的可液化土层，应查明分布植围，分析其危害程度，根据工程实际情况，选
择合理工程措施a具体工程措施很多，从本质上讲可以归纳为以下几方面2改变地基土的
性质，使其不具备发生液化的条件，加密可液化土的密实度，改变其应为状态g改善排水
654
水利和电巷·鲸舍说王＋
条件，限制地震中土体孔隙＂＂压力的产生和发展，避免液化或减轻液化程度，围封可液化
地基，消除或减轻液化破坏的危害性。
矗立中所刑的是较常用的方法。若液化土层埋深浅，工程量小．可果用挖除换土的方
法，该方法造价低、施工快、质量高，处理后砂层的相对密度可达到o.8以上，重芳击主
法也享有呆用，加密深度可达10m以上。填土压重常用于土石坝上、下游地基。国封液化
土层和桩基主要用于在闸、排灌站等在工建筑物E
3.2.S 本矗革SDJ!O78附录一“关于地基中可能宜生液化的士层和耻弱粘土层的评价
方法”的软弱粘士部分。
3.2. 6 若软弱粘士层的深度浅、工程量小，可果用控除或置换的方法。对土坝地基中的软
弱粘土层可采用砂井排水，放缓坝坡，加上、下游压重．对闸基中的软弱粘土，可果用预
压、固结、幢基或亘古地基。在软弱粘土地基上不宜幢建棍凝土坝、砌石坝和堆石坝。
3. 2. 7本矗系SDJ!O←78第12菇。
3.2. 8 本是革SD)IC-78第13聋。
4地震作用和抗震计算
4.1地震动分量蓝其组合
4. J. 1~4.1. 3地震动可＃解为三个互相垂直的分量。在接近震中的高烈度区，地震动的
坚向分量较显著。根据现阶段已有的大量强震记录的统计＃析，地震动的两个水平向峰值
加速度大致相同，竖向峰值加速度则平均但为水平向的1/2～2/3.童7j(建筑物革呈侧向＂＂
压力，其中土石坝和棍凝土重力坝（包括主墩坝〉等都靠坝体自重维持稳定，在坚向地震
作用下，抗晴稳定安圭革数将有所降低，井在坝体产生圭断面的拉应力。研究表明长量臂、
大跨度或高耸的水工混凝土结构，由竖向强地震作用在结构上部产生的轴力量不可扭
略的．
对若干已建工程试设叶结果表明z对士石坝在8度地震时，叶人竖向地震作用后，其
抗滑稳定安全系数的降低一般不超过1%.9度时约降低4%左右，危险情弧的位置改变祖
少。温凝土重力坝〈包括主墩坝）在8度地震时，计入坚向地震作用使抗晴稳定安全矗盘
降低2%～3%.9度时，约降低5%～6%.竖向地震作用引起的坝体上部动应力，在一维
计算中约占在平地震作用下的6%～10%，在二维计算中更小．
对双曲拱坝，竖向地震分量作用及其和水平向地震分量组合间题非常复杂，目前各国
规施对此的规定也不统→，卫国目前动力拱梁分载法程序尚不具备竖向调整功能，致使计
算竖向地震作用存在实际困难．根据有限单元法EACDP程序叶算结果，当水深与坝高
之比约为0.85时，竖向地震作用对般拱坝的地震作用效应影响不大。就平均而言，坝体
的拱梁应力较仅考虑水平向地震作用时约增加5%～8%，水平位事增加约1%。对于1、2
级双曲拱坝或严重不对称、空腹等特障坝型，地震烈度又较高时，竖向地震时坝体的反应
不能想视，宜进行专门研究。
SL203 97
655
4, J, 4~ 4. J. 8 对于土石坝、混凝土重力坝等重水建筑物，其沿坝轴向的刚度很大，这个
方向的地震作用力将传至两岸，因此可以不计其作用效应．
对于拱坝，顺河流方向和垂直河流方向的地震作用效应及其最大应力部位都不相同，其
值相当，因此都应计入。
由于地震的三个分量的峰值并非同时出现，而当其分别作用于建筑物时，其最大反应
也不同时出现，因而有一个峰值在时间上的遇合问题，且地震作用效应一般取各方向地震
的作用效应平方且和的方根值．研究表明，取水平向和坚向地震作用效应的平方总和方根
值，或将坚向地震作用效应乘以o.5的遇告旱数后与水平向地震放应直接相加，两者结果
大致相当．
4. 2地震作用的类别
4.2. I ~ 4.2.4 目前国内外在水工建筑物抗震设计中都只计入水平向地震作用引起的动水
压力，研究表明s由于土石坝（除面板堆石坝外）的上游坝坡较蟹，其地震动水压力影响
很小，可以忽略。幌时的地震作用对渗透压力、f手托力的罪响很J卜，地震引起的植压力数
值也不大．在抗震计算中都可予以起略a地震淤沙压力的机理十分复杂，目前在国内扑的
工程抗震设计中，大多是在计算姐震动水压力时，将建筑物前水探算到库底而不再另行计
入地震淤沙压力。但当坝前的世世抄高度很大时，已有初步研究成果表明，这样近似处理结
果可能偏于不安全。因此，对高坝遇到这类情况，应作专门研究e
4.3 世计地震加速度和设计且应谱
4.J. I~ 4.3. 2 在工程抗震设计中，与烈度对应的设计地震加速度代表值的取值，直接ll!
响抗震设防的标准和基本建设投资．现有资料统计结果表明，烈度和峰值加速度的统计关
系具有很大的离散性。因此，设计烈度对应的设计地震加速度代表值实质上是这一抗震世
计基本垂数的设计标准．为保持规范的连搂性和与各类工程抗震设计规砸的协调统一，表
4. 3. I中水平向设计地震加速度的代表值草根据建设部的建标［1992]419号士，“关于统
一抗震设计规范地面运动加速度设计取值”的要求确定．
4. J. 3~4.J. s在来用基于反应暗的动力法作抗震计算时，设计反应谱是又一个重要设计
基本垂数。其形状且有关垂数主要与场址塌地类别且地震震中离场址的远近有关，即所谓
场地相关反应谐。
本规范规定的设计反应谱基本来用GB)ll89在大量国外的和少量国内的强震记最
计算结果的统计资料基础上给出的均值反应谱形式。但一些垂数的取值，则很据水工建筑
物的特点确定。
已有研究表明z塌地土越硬，地震震中越近，场地加速度反应中高频分量就越多，井
且反映地震卓越周期的特征周期越小，而非岩性地基的最大反应还与覆盖层厚度有关。但
从目前已有的统计资料中尚不足以从平均意义上区分场地类别和震中距对反应谱最大值的
影响。
设计反应谱的最大值与结构阻尼值有关。结构阻尼的机理十分复杂，它隐含了相邻介
质的相互作用和能量在地基中逸散的影响，与水位、地基土特性以及体系振动频率和地震
656
水利和电每·监舍设计
动强度等因素有关，并具有非线性特征，在理论上目前尚难搞清．原型结构实测的阻尼值
受撒摄力限制而偏小。因此，本规在列出的各有关水工建筑物设计反应谱最大值的代表值，
系垂照国内外实测阻尼数据且寺虑强震时因阻尼值增大动力效应降低等因章综合的反映工
程经验的世it标准。
4, J. 6~ 4.J.7 表4.3.6中给出的设计反应谱特征周期，只反映了场地类别对地震动卓越
周期的影响，并未it入远震时主要出面波司l起的长周期分量的影响a这方面是考虑到，远
震相近震目前还缺王一个较为一致的确切定义，旦《烈度臣划图》和专门的地震危险性分
析结果都是综合有关的各个潜在震源的影响，无法区分远置和近贯的影响．另一方面，远
震时设计反应谱特征周期噩长，主要影响高度大、基频低的结构。从已有的水工结构工程
实例看，憧小湾这祥高达292m的双曲拱坝的基本周期才接近］.0＂高达285m的大狄克
逊重力坝，其基本周期约］.0 ＂高112m的小浪底进水塔基本周期约为o.8 ＇·可见，基
本周期超过］.0 ＇的水工结构不多。此安圭计，本是规定在世计烈度不大于8度时．若结构
基本周期超过J.0＇，将反应谱特征周期延长o.05 ''0此外，将设计反应谱适用的最大周期
取为3.0＇，是因为强震记录的数字化处理难以反映大于3.0 ＇的长周期反应谱值a
4,4地震作用和其他作用的组合
4, 4, I～4,4,4大地震和非常洪水的发生曙率都很小，其相遇的概事就更小了．因此，
般情况下，在抗震计算中，将地震作用与事库的正常蓄水位组合a
已有研究表明，土石坝的上游坡的抗震稳定性并非是最高库水位控制，因此，需要选
用量不利的常遇水位进行验算．抽水蓄能电站，水位降落属正常运行条件，对于这类电站
上、下池的土石坝，在抗震稳定计算中，应考虑水位降藩。
已有研究表明，高拱坝在遭遇强震时，在顶部动力放大效应明显的抗震薄弱部位，地
震产生的动应力较大，在和静志应力叠加后，拱向仍有较大拉应力，可导致经灌盟的伸缩
横缝张开，从而增大梁向拉应力．由于静水压力作用下各坝段间伸缩横缝被压嚣，因而在
低水位时遭遇地震所产生的拱向拉应力可能是控制的，因此对于重要拱坝，宜补充地震作
用和常遇吨水位组合的验算。水阐边墩和翼墙在由水位时，若地下水位较高，此时垂直河
流向地震作用下，可能告控制配瞄。因此，对重要水闸也宜补充地震作用和常遇低水位组
合的验算。
4,5结构计算模式和计算方法
4,5, I 抗震验算必须遵循作用、结构分析方法和安圭判别准则三者相互配套的原则。作为
特殊组合中的地震作用也必须相各类建筑物的基本设计规范相呼应并受其制约．我国现行
重力坝和拱坝设计规范中，分别规定以一维量臂梁和拱粱分载法的计算结果作为衡量安全
的主要依据，而碾压式土石坝设计规范中，则规定罪用瑞典圆弧法相简化的毕肖普法进行
稳定分析z并相应地采用了在长期工程实践中形成的安圭判别准则。为此，在这些建筑物
的抗震计算中必须来用相应的计算模式．
4,5, 2 混凝土重力坝（包括主墩坝）在通常情况下横缝都不灌最．根据我国新丰江、磋商
坝，印度柯依那坝，英国黑漠坝且日本营野、木地山坝等经受6～8度地震的调查资料，相
SL203 97 657
邻坝段间都有错动的迹靠，横缝间漏水量也有所增加，表明强震时圭坝的整体性较差。
土石坝坝址河谷的宽高比一般较大．将坝体作为顺j可班向及垂直坷施向两个方向的二
维剪切梁进行动力分析的结果表明，当短形河谷的宽高比大于3～5时，两串对坝中部约束
的影响不大，坝体地震作用接近于按维单宽剪切梁振动求得的结果。
4, 5,3 地震作用是随时间迅速变化的动态作用，抗震计算应当考虑地震动的运动特征和建
筑物的动态恃性，因此应当以动力分析为基础．时于工程抗震设防类别为甲类的混凝土水
工建筑物都应果用动力法作抗震Jt算。考虑到目前土石坝坝料的非线性特性、抗震计算中
的动态本构关系、非线性动力分析方法、且相应的抗震安全判别准则等，都尚在继续探讨
中，暂时还难以列入规菌作硬性规定，因此仍以拟静力法为主进行抗震计算。此抖，根据
我国具体情况，对量大面广的中小型水工建筑物，目前也只能按拟静力法进行抗震计算。对
工程抗震设防类别为丁捷的4、5级水工建筑物，四l强调应着重果取抗震措施，保证其抗震
安全性a
4, s. 4水工建筑物与地基和库水的动力相互作用在抗震计算中有重要影响．在坝体和地基
的动力相互作用方面，已有研究成果的主要结论是2坝基各点的地震动输入并非均匀，无
限地基的能量逸散有重要影响a但又才这两方面的不同研究成果有相当差异，目前仍处于探
讨阶段，尚难得出公认的方法和结论。此外，还要考虑到所果用的计算模式的限制。因此，
暂时还只能以无质量地基底部均匀输入的近似方式考虑结构与地基间的动力相互作用和地
震动的输入。
在坝体制库水的动力相互作用方面，目前把坝体和库水作为一个摘音体系进行动力分
析已无困难，可以直接给出满库坦体地震作用效应。研究的重点集中在库水可压缩性引起
的共振效应和库扉淤积的吸能作用方面。已有成果表明，库水可压缩性罪响并非如特定条
件下理论分析结果那样严重，特别在计λ库串淤积的吸能作用后更是如此．因此，在混凝
土坝的动力分析中，汁算坝体和库水动力相互作用产生的动水压力时，可以扭略库水的可
压缩性而以坝面附加质量的形式叶入。
这些简化途径也是目前国内外重大水利水电主程抗震设计动力分析中普遍来用的。对
于高度超过250m的大坝，库水可压缩性和地震动不均匀输入影响，应专门研究论证。
4.S. 9拟静力法的抗震计算是在对地震区设汁或已建的各类水工建筑物进行大量动力分
析的基础上，按不同结构类型、高度归纳出大体上能反映结构动态反应特性的地震作用效
应沿高度分布规律，以动在分布系数α表征，对不同的水工建筑物，它可以是地震惯性力或
地震加速度分布，井可根据震害和工程设计实践经验确定且的最大地震惯性力，由此得出
的分布的地震作用仍以静态作用形式给出，从而在设计中避免了’曾主的动力分析，
拟静力法中地震作用的效应折减嘉数的引入，主要是为了弥合按设叶地震加速度代表
值进行动力分析的结果与Ji:观震害现象的差异，并和国内蚌已有工程抗震设计实践相适应。
形成这些差异的原因是，水工建筑物在静态作用下的计算模式和妻数取值，主要只是一种
在相当程度上带有经验性的设计标准，往往不能反映实际的安全裕度，另外，拟静力法的
抗震计算也难以完全反映结构的动态地震作用效应及其地震破坏机理．
在拟静力法的抗震H算中，各类水工建筑物的动态分布!f数a的分布和取值以及安主
判别准则，在各有关章节中分别规定．
658
水利水’但怠，辑舍设计
...水工，E疆土材料动态性能
?.?. 1 在槐凝土坝的动力分析中，在强震作用下，重力坝的坝顶和坝踵部位势必出现相当
数量的拉应力而难以达到设计规范中有关基本不出现拉应力的要求z拱坝的地震拉应力值
更大，也势必超过设计规范中基于经验性给出的允许拉应力值的安全标准。大量动力分析
结果表明，揭凝土的抗震强度验算中，拉应力值常起控制作用。因此，在埋凝土在工建筑
物的抗震计算中，应明确规定混凝土抗拉强度的标准值且其相应的安全准则．
目前国内卦工程界较多来用的是美国垦务局根据试验结果确定的，取混凝土抗压强度
的10%作为其弯拉强度值a考虑到我国新的温凝土等级划分以且施工具体情况，从偏于安
全考虑，混凝土动态抗拉强度的标准值取为动态抗压强度标准值的8%。
国内外已有的棍凝土材料试验资料表明s干试件在相应于地震作用的快速加荷下，其
抗压强度增仕30%以上，湿试件增长更多e多数资料表明，混凝土抗拉强度的增仕甚至比
抗压强度还多，达50%以上。因此，混凝土的动态抗压强度标准值至少可较静态标准值提
高30%，这已为国内外工程界普遍接受a至于动态抗拉强度标准值，规定也较静在标准值
提高30%.实际上，由于在作强度桂核时，作用效应综合丁地震作用和静态作用的影响，目
前，在不同静态作用下草圭快速加荷的水工混凝土动态强度，国内外都缺王试验资料．难
以在动牵强度的增位中带虑其随静在作用比例的变化，而且，强震时，在综合应力中，动
态应力量主要的，同时也为了避免使抗震计算复杂化。因而，一般都只能规定在地震作用
时，动态强度的增怯比例。但增t圭幅度取值较试验结果为小，以近似体现且的作用效应中
有一部分静态作用的影响，
???? 2有关大坝棍凝土与地基岩体且有缝隙岩体的动态抗剪强度试验资料，目前国内外都
很少见a从已有资料中尚难以判断其动、静态抗剪强度的盖异，因此规定在地震作用下的
抗情稳定计算中，动态抗剪强度彝数的标准值可取其静态的标准值，迄今，在确定性方法
中，均取静态均值为标准值。
?· ?· 3 GBso199~94规定，抗力的分项矗数!fa考虑其自身的变异性而导致的性能降低革
数＠因此，在地震作用下的抗力分项系数均取与静在作用下的相同，在确定性方法中，抗
力分项系数值为J.o.
?. 7最戴能力分项票数极限状态抗震设计
?. 7. 1~ 4. 7. 3 GB50199 94要求各类水工结梅设计规范均应据此制定相应的规定．为
此，本规范的修订也体现了向可靠度设计原则转轨的要求，
目前国内奸各类结构的可靠度设计中，都遵循了保持规范连续性的要求，来用所谓
“套改”的方法，即在现行的确定性方法的规范基础上对分项系数极限状态世计式中的系数
进行校准，
按照在“转轨套改”中“积极慎重、区别对梅”的精神，本规范按GB50199←94中的
分项系数极限状态世计方法，统一蜡出了各类水工建筑物的抗震强度和稳定验算公式，但
各类水工建筑物的分项系数取值且其吉且JIU根据实际情况，区别对待。时于具备条件的重
要结构，在用动力法作抗震验算时，其结构系数量通过可靠度分析的校准求得，相应一定
SL203 97 659
的可靠指悻，具有明确的慨率含义．对于暂时还不具备条件的结构，以2是采用拟静力法作
抗震计算的中、小型工程，结构革数主要从现行的确定性方法中的安全矗数换算求得，以
＊第一步先在形式上和GB5019994保持一致，便于在今后积极创造条件，在改进设计方
法时赋于咂事含义．
水工建筑物是按设计烈度确定其地震作用的。在性质上符合GB50199~94中现定的出
现概率很小、持续时间很短的偶然作用和偶然设计状况．在各类水工建筑物的设川规范中，
历来都把地震作用与校核洪水的作用都列为出现概率小的特殊作用组合。偶然作用的分项
系数应取为1.0。
设计状况最数是为了考虑在不同设计状况下可以有不同的可靠度水准．作为偶然状况
考虑的非常洪在作用时对重力坝的初步校核结果认为，设计状况系数取o.因为宜B实际上，
在地震作用下水工建筑物的目标可靠度在准，目前还难以有统的规定．因此，也取其世
叶状况系教为o.85，最终的抗震可靠度水准是由套改校准的结构星数体现的．
在本规范抗震验算中规定的结构系数，其相应的静；$作用和材料性能分项系数取值列
于表L
寝1静态作用和材料性能分理系数
静态作用材制性能
水压力1 0 棍据土强度1 4
动
重力坝，换坝浮托力1 0 摩擦力1 4
力主力坝坝基
法冒险透压力1. 2 覆聚力2 4
混凝土容重1 0 供应若体摩擦力、凝聚力1 0
其他棍凝土结构1 0 1 0
拟”力法
1 0 1 0
在由确定性法设计的现行规范的安全系数按GB50!9994套改校推结构矗数时，一般
以现有埋在E中来用的作用和抗力值为标准值。
4,7, 4水工钢筋漉凝土结构的地震作用放应及抗力计算都需符合SL/T19196的要求，
因此仅对其地震作用作出统一规定．但考虑到目前建筑部门在钢筋温凝土结构抗震设计中，
核算截面强度时最用的设计地震系数都为设计烈度对应值的35%，因此，在按动力法确定
对应设计烈度的弹性反应的地震作用放应时，也相应折减至35%，以求统一．在接拟静力
法确定地震作用效应时，巳根据水工建筑物的经验，引入地震作用的效应折减＊数o.25，故
耳之需再作折减a拟静力法中的地震作用一般稍偏于安全，因此，钢筋im凝土结构的地震作
用的放应折减系数取值较动力法稍小．
660 2机＇＂＊电4恳....哇＂＂it
4.9地震动土压力
?.?. 1~... ., 地震动士压力问题十分复杂，国内外目前大多采用在静士压力的计算式中，
增加对滑动士模的水平向和竖向地震作用，以此近似估算主动动土压力值。鉴于近似计算
的滑动平面假定，在计算桂动动士压力时与实际情况差得很远，使结果不告理。因此，地
震被动动土压力问题也应结合工程经验作专门研究。
5土石坝
s. 1抗震计算
5. 1. 1~ 5, 1. 2和附录ASDJIO 78中规定对土石坝果用拟静力法进行抗震稳定计算。
SDJ218 84《碾压式士石明设计规范》和《碾压式土石坝设计规IP:SDJ218←84修改和补充
规定》〈以下简称忖卡充规定》）规定土石明的静力稳定分析以瑞典圆弧法为主，井辅以简
化的毕肖普法e多年来，拟静力法在我国士石坝的抗震设计中发挥了很大作用，积累了较
丰富的经验a
日本大坝委员会1978年发布了《坝工设计规范L日本建设省河Ji［局开发科1991年颁
发《士石坝抗震设计指南》，其中土石坝的抗震设叶与SDJIO78类似。
自从提堂（Teton）垮坝且圣费尔南事（SanFemand的坝遭受震害以来，美国垦务局
已不再用拟静力法进行土石坝的抗震稳定分析。陆军工程师团仅对地震作用较小（地面峰
值加速度小于或等于o.05g）的密实地基上很好填筑的士石坝采用拟静力法。由于发展早，
资料较多，目前在美国，土石坝抗震计算主要果用动力法，其内容包括建立在有限元法动
力分析基础上的滑动稳定计算和变形计算。
近年来我国在高烈度区设计且建造的一些高土石坝，己进行了动力分析，以研究用拟
静力法无法得出的坝体和坝基内的动应力分布及地震引起的坝体变形。此外，1971年美国
圭费牢南多地震中下圭费IJ;南多坝的液化，1976年我国唐山地震中密云水库自河主坝因保
护层液化而引起的滑坡均量明，当坝体和明基中存在可液也土类时，景用拟静力法不能作
出正确的安圭评价，
鉴于拟静力法在我国土石坝抗震设计中的实际作用，针对我国大量的中小型水库绝大
多数为土石坝，无法广泛荣用动力分析这一国情，根据国内外士石坝抗震设计的水平，井
考虑到在动力分析中部分的计算垂数选择且工程安全判据方面资料尚不够宽卦，本规范规
定仍以拟静力法作为土石坝抗震设计的主要方法，但对于高烈度区的大型土石坝和地基中
存在可液也士的士石坝，在进行拟静力法计算的同时，应进行动力汁算以便对工程抗震安
圭作综合判断e
本规范附录A的A.1中只规定了对土石坝进行动力分析的基本要求。本规范s.1. 2和
附录A中的A.2与土石坝的静力稳定分析方法一致，士石坝的拟静力法分析以瑞典圆弧法
为主。对于重要工程，可同时景用简化毕肖普法。本规范附录A中的A.2、5.1.6分别给
SL203~97
661
出了果用瑞典圆弧法进行土石坝坝坡抗震稳定计算的公式与基本上根据SD!lO78第四
条和《补充规定》中l队17的规定经套改得出的结构系数，考虑到士石坝等级已在结构的
重要性矗数中计人，故对各级土石坝可于以归井。采用简也毕肖普法，确走土石坝坝坡稳
定安全系数K的公式如下：
K~艺｛「c&+ (G，，十G酌士F.)1"~阳Y.z)bt2ol>oc8./(1 + 1"<''28./Kl I
2:[CG,, + G自士F,)?in&,+ M，二JrJ
(5. ]. 2)
式中各符号的意义与瑞典圆弧法相同，且本规范附录A。
由于该式是→个求K的迭代计算公式，无法给出周显式表达的结构抗力R和结构旱数
r，，故表2中对于不同的重要性系数凡，给出了r，与K的换算关系。表中Y。按GB5019S
94的规定，对1级建筑物取［.1 ，对2、3级建筑物取1o.
5. [. 3 本规范沿用了SDJIO一78中水平向地震作用的n，图形形状和适用坝高在围的规
定，并取竖向地震的附和水平向地震的相同，但对n，的最大值比作了随设计烈度增高而属
小的规定，是基于下列考虑s
寝＇r，与凡、K的关系
><
1. 25 ]. 20 1. 15 l. 10 }. 05 1. 00
I I }. 34 l. 28 ]. Z3 1. 18 ]. 12
]. 0
l. 35 }. 29 ]. 23 1. 18
如图1所示，实测资料表明，对于士石坝来说，坝顶加速度放大倍数虽然受到决定坝
体动力特性的坝型、坝料、地基、几何尺寸等因素的影响，但对同一座土E坝，明顶加速
?
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MW
掌
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坝基最大伽速度（由主，，η
图1土石坝坝顶加速度放大倍数实剥资料
662
木利才、电...辑舍设计
度放大倍数随地震加速度的增高而降低，这一现象的原因在于土石料为非线性材料，随着
动力变形的增大，动剪切模量降低和阻尼增大，致使土石坝的基频降低，坝顶加速度放大
倍数减4；在动力分析中，考虑土石料的非线性动力特性，也可以得出与其测资制类似的
结果。
因此，本规范作出了土石坝坝顶加速度放大倍数因烈度不同而异的规定，在8度时保
留SDJIO78的值，7度时略有提高，9度时稍降低．
s. J. 4 串响土的动态强度的因素很多，包括土的密实程度，颗糙的级配、形状、走向排列、
稠度，以且振动应力和应变的大小，振动频率和历时，振动前土的应力状事等等。因此，原
则上应通过动力试验测定抗震稳定分析中土体的抗剪强度，SD)l0-78实施十几年来的实
践也表明，对于地震区的大中型工程有必要也有矗件进行动力试验。
大量的动力试验结果表明，在循环荷载作用τ，土石料中孔隙在压力增高，导致有效
应力降低，土的动态强度被削弱．因此，虽然在有些情况τ，土的动态强度会有所提高，如
在瞬间加荷时，粘性土的强度甚至成倍增加，但在土石坝的抗震世计中，动态强度不应高
于静态强度－
现有贵料表明，对碾压密实的土体，用三轴仪测定的动态强度和静牵强度很接近，其
原因在于这些土体在短时的地震作用τ，不致产生显著压缩以致由于孔压增高使强度降低B
因此，在动态强度测试还未普遍推广的情况下，国外的大坝抗震世计仍多来用静志强度指
标，如美国陆军工程师团噩议果用无地震时的强度，日本建设省1991年的《土石坝抗震世
计指南》也规定罪用静态有效强度指标进行抗震稳定分析a
无粘住土（主要是堆石、砂砾石〉的内摩擦角随法向应力的增加而减小的现象单就为
大家所熟知．对于现代碾压堆石料，这一现象更为明显。对于无粘性土，一般认为不应叶
人凝噩力c值，而采用常量内摩擦角使强度指标不能反映实际数值，稳定安全系数偏低，甚
至使现有堆石坝坝坡出现钱层滑动起控制作用，而致坝坡的计算安全辈辈生值不能满足规植
要求的现象。
s. J. 5棍凝土面植堆石坝的上游坝坡一般为38。左右，动水压力对坝体地震作用放应影响
不宜扭晤。
s.2抗震措施
s.2. i 土石坝遭遇沿坝轴线方向的地震时，坝体压缩，两岸容易发生张力，致使防棒体产
生裂缝，所以，在地震区噩坝，坝轴线一般宜果用直线，或向上游弯曲，以便在蓄水期间
发生地震时，减少两坝肩产生裂缝的几率。
s.2.2经震害调查，堆石坝比土坝震害率小，损害程度较低。日本宫城近海地震发生后，
调查83座有震害的坝中，仅有一座是堆石坝。土坝中均质坝较分区坝震害重，均质坝体积
大，漫润线高，尤其当高蓄水位坝体土料饱和时，震害较严重。所以在坝型选择时，应优
先选用堆石坝，只有在当地有丰富的合适的土料而丑缺王石料的中小型工程中，才选用均
质坝．为改善均质坝的抗震性能，宜世内部排水，如竖向排水或水平排革系统，以降低漫
润线。
在地震时刚性心墙不能适应土坝的振动和变形，与周围填土的不同沉陷量容易产生型
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663
缝，所以在高烈度区不宜建刚性心墙坝。
5. 2. 3 SDJ2!8-84中4.4. I规定，坝顶越高包括最大波捏在坝坡上的爬高、最大风窒水面
高度与安全加高。SDJ2!8-84中4.4. 2卫规定，地震区的安全加高应包括地震坝顶沉陷和
捅浪高度。
从国内外的事例资料看，如果坝基与坝体质量良好，在地震烈度7、8度地区，地震引
起的坝顶沉陷井不明显，一般不超过坝高的1%.产生较大地震沉陷的百克京、陡j町、喀什、
下圣费II;南多、海勃根等坝，其沉陷都与坝体和地基的液化、坝悻的晴握有关。由于产生
的机理不同，地震的附加沉陷量很难计算，特别是对覆盖层较厚且有被化土层的情况。目
前，莞国果用纽马克（Nowm"k〕法计算填筑良好坝悻顶部的地震沉陷，规定采用此方法
情破坏面计算的变形不超过2ft,
地震梧浪与地震机制、震级、坝面到对岸距离、水库面积、摩坡和坝坡坡度等因素有
关。在设计时常预留涌浪越高，一般地震涌浪高度可根据设计烈度和坝前水深果用o.5~
!. 5 m，日本地震涌浪按坝高1%计算．
s. 2. 4 由于坝体的动力放大作用，坝体上部的地震加速度较下部大，在坝顶附近地震加速
度最大，因此，在强地震区宜适当加宽坝顶，使坝顶受损后仍能保持坝的稳定。鉴于同样
的原因可来用上部缓下部陡的断面。国内外强地震区的一些土右坝已果取了这一情施g
s. 2. 5 震害调查表明，土右坝震害的主要表现是裂缝，在设计中要适当采取防止裂缝的措
施。在强地震区要适当加厚防棒体和过渡层，以防止出现贯通性裂缝或减少裂缝所产生的
事透破坏．
土石现坝顶是产生裂缝的主要部位。防渗体与岸坡基岩或其他II!凝土刚性建筑物的连
接部位，由于其刚度的差别，最容易在地震时产生裂缝，因此要特别注意这些部位防渗体
的设计与施工。
s. 2. 6~s. 2. 8 震害实践茬明，土右料抗震性能的好坏直接影响土右坝震害的程度回罔内
近年来的几次大地震有大量土坝经受了7～10il强量的寺验，没再发生垮坝事故，但有一
些坝，坝壳耻料和砂砾石料碾压不密事，在较低的烈度时，上游坝壳或保护层的水下部分
反面宜生晴坡事故，如在渤海湾地震中，冶原、王屋、黄山三座宽，E、墙砂壳坝，址于6度
地震区，上游均发生滑坡s海城地震中，处于7度区的右门心墙棋，上游坝撞滑动p唐山
地震中，处于6度区的密云水库自河主坝，」二前斜墙保护层的砂砾剌被化引起滑坡，晴撞
方量约15万m＇，而附近的潮河主坝租一些副坝均未宜生问题。由此可见，提高土右坝抗震
性能的重要措施之就是选用抗震性能相棒透稳定性较好且级配良好的土石料筑坝，并对
坝料压实．
均匀的中砂、细砂、粉砂及柑土不昂压事，饱和后昂于液化，抗冲刷性能量，不宜作
为强震区的筑坝材料。如果当地只有此种材料，或果用其他材料平经济时，宜用在干燥区，
坡面在一定范围内用大块右压重。
与近年来施工技术的发展相比，SDJlO－一78第34条对于粘性土的压"!I;度要求偏低。本
次悔改，对于粘性土的填筑密度且堆右的设计孔隙幸一律按《补宽规定》的有关条文，并
规定在强地震区宜果用规定范围的上限。考虑坝体的动力放大作用，尤其要注意明体上部
的压实度要求，
664 水利水龟穗·盟合诙王＋
关于无粘性土的压实标准，美国陆军工程师团编制的ENHIOZ Z300中提出所有填
料区相对密度均不小于80%，这个要求适用于排水层和反植层，以E较大的透水材料区，但
不适用于抛石护坡下的垫层．垂考地基液化宏观调查资料及研究成果，为了防止檀化，本
规植对无柑性土的压实标准提出了用相对密度控制的具体要求回
5. 2 .? 坝下理管在地震时宜生裂缝的较多，严重的甚至将管壁裂穿，沿管壁漏本冲刷，危
及坝的安圭，甚至使土石坝毁坏。因此，对于1、2级土石坝，不宜在咽下埋设输水管。如
限于条件必须在坝下埋管时，应将管道放置岩基或坚硬的土层上，或将有压营建在坝下的
廊遭中。土基上一定要做管座，以减少地基的不均匀沉陷。坝下埋管宜用抗震性能好的现
浇钢筋Yfi!凝土管或金属营。钢筋棍凝土管分段，以5～10m一段为宜，接头处要做好止水
相反滤，在靠近管道的填土层采用纯粘土，井要仔细压卖。此外，闸门宜设在进本口或防
静体的前端，使管道的大部分处于无压状态．
6重力坝
6. 1抗震计算
6- ?. 1~ 6. ''· 3 我国果用有限元法进行重力坝的动力分析发展很快，能在各种复杂是件下
给出较精确的地震荷载，但即使在静载情况下，将有限元分析成果作为工程设计假据，仍
有定困难．国内外仍普通用材料力学法来计算重力坝应力井设计坝的断面，我国现行重
力坝设计规范也规定，以工程人员熟悉的材料力学法计算结果作为衡量其强度安全的主要
依据，井在任期工程实践中积累了丰富经验，基于抗震计算方法必须和基本设计规范的分
析方法相呼应的原则，6.]. z明确理定材制力学法是重力坝动力分析的基本方法。对于工程
抗震设防类别为甲类，或结构复杂，或地基条件复杂的重力坝，同时规定果用有限单元法
进行补充分析a
计算抗滑稳定的抗剪断强度公式计入了滑动面上害观存在的抗剪断凝噩力，因而比较
接近实际，面采用抗剪强度公式验算基本荷载组合的抗情稳定安全系数为］.05，基于安全
系数不宜小于］.0的一般概念，SDJ]0-78不得己对低坝降低了地震荷载取值，稍欠安全。
因此，6.]. 3对重力坝抗晴稳定分析只规定抗剪断强度一个公式。
6. ''· 4坝体带动部分基岩沿软弱结构面滑动的稳定分析方法以及材料物理力学指标的测
试方法、取值标准等尚需进一步探索研究，故规定应专门研究－
6-1· S SDJ]O 78基于大量动力分析成果用拟静力法确定的地震荷载，基本上可反映重力
坝的震害和实际的地震反应，简单方便，昂于为广大设计人员掌握，尤其较适于中小型工
程设计，故于以保留，但缩小了应用范围，仅限于工程抗震设防类别为乙、丙类的烈度较
低且高度不超过70m的重力坝．
6.1. 6 目前国内外工程抗震设计的动力分析普遍采用振型分解反应谱法，一般可较好地给
出重力坝的动力反应。反应谱值矗经回归拟告并经平滑整理的均值，因此，对特辑重要的
重力坝，需补充进行时程分析法计算。
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665
6. J. 7 为惺持抗震规范的连续性，应在满足50)10－一78安全系数的基础上，采用动力可靠
度方法，对重力坝进行抗震可靠指标的校准和结构＊＇数的计算。妻照GB50!9994附件一，
对坝高30～190m共计22个满足现行规范要求的典型重力坝断面，并采用其静态可靠度分
析的各项要求和基本数据，计人静动态作用，计算了对应7、8、9度顺河报向和坚向地震
作用下重力坝的抗拉、抗压强度且整体抗情稳定的动力可靠指标、结构亘数以且按现行规
范世计的安全系数．结果表明，抗拉、抗压和抗情稳定的结构系数与传统的安全系数间有
较好的对应性。考虑到我国新丰江、印度柯依那等坝的震害中，虽然坝体顶部都发生裂缝，
但大坝井未发生晴移损坏，而目前的抗滑稳定计算都是静态的，有别于实际地震时的瞬态
往亘晴移，因此，动力法的抗滑稳定安全系数可取为］.o.在抗震可靠度计算中，与此相应
的取抗滑稳定结构系数为o.60。则在9度地震作用下，可靠指标达］. 6以上，可靠概率为
94. 5%。按现行规范设计的重力坝在8度地震作用下抗情稳定安全系数大于］.7，若按
SOJ!O 78用拟静力法校核时，安全系数都在2.3以上，不会增加方量。但9度地震时，
150 m以上的高坝或基岩较弱的90m以上的坝，无论动力量或拟静力法都不能满足要求，
需晴增加方量，但不超过15%。
地震作用下重力坝的抗压强度有较大安全裕度，对坝体m凝土等级并不起控制作用B取
抗压结构系数为］.90时，可靠指标大于2.30，相应于按现行规范设计的重力坝抗压安全系
数在2.5以上．计算给出的结构系数量小值为2.061，已超过要求的1.90，不起控制作用，
可以与第7章中的拱坝动力法结构系数归井简化，都取为2.00。重力坝由于动力耻大效应
的影响，其上都是抗震薄弱部位，即使在7度地震作用下，按现行规范设计的110m左右
的咽，抗拉安全军数仅o.909，可靠概率仅83%,MB度地震，需要局部提高棍凝土等级
至C30，抗拉强度安全系数方可达］.0以上，可靠指标达］.05以上，9度地震时，100m以
上高坝，即使局部混凝土等级提高到C40，抗拉安全系数仍难达］.0.需作专门研究和处理。
取抗拉结构星数o.85.可靠概率83.0%~ 87. 0%，相应于按现行规范设计的重力坝抗拉安
全军数lo.
6. ]. 8 为悻叮本规范，选择了具有较充分代表性、坝高!A33. 4~285 m的10座己建温凝
土重力坝，采用量臂梁法井辅以有限元法进行基于反应谱理论的军统的动力分析，统计分
析结果表明，SDJ!O78规定的地震荷载，对高70m左右的坝吻合很好，而对50m以下
的低坝，约小20%以上，稍欠安全，按SDJl0-78拟静力地震荷载it算的坝踵动应力，对
高50～60m的坝较接近，而30m左右的坝则偏小20%以上s关于坝顶动应力，SD)IO
78对高100m左右的坝比较接近，X130m左右的低坝，偏小30%以上。因此，本规范将
SD)IO 78的地震惯性力系数一律取1.4，这样，对30m以下的坝，总地震惯性力增加
27%. 30~ 70 m的坝则增加8%.鉴于这在系统动力分析，对坝高120m以下的坝，坝顶
动力放大倍数与坝高关系并不明显，坝顶放大倍数一律取5.0，沿坝高的分布按
1+4 (h;/HJ＇变化，h；为质点高度，H为坝高，其变化曲线与SD)IO78中坝高30～70m
重力坝地震惯性力分布＊数基本一致．这样，对30～70m坝的分布图形基本不变，而30m
以下坝的坝体应力，特别是坝顶应力有较多改变，直接近动力分析结果。
6 ,,~6. J. IO基本保持SD]I0-78的规定不变，但考串到拟静力法的近似性，取消了对
河每宽度和水面延伸长度的睡正。
666
水利水电每·陆合i.R:.jt
6.1.12重力坝拟静力法的结构系数是基于与SD)lO78保持连续性的原则，在形式上来
用GB5019994给出的分项革数极限状态设计式套改确定的。抗晴稳定且抗拉、抗压强度
结构系数2.70、2.40、＂10，分别相当于安全系数为2.3、2.0、3.5。
6.2抗震措施
6. 2. 1~ 6.2.4 为避免重力坝地震时的破部和损害，很大程度上还有耻于采取有效的抗震
措施。重力坝坝体的震害主要有坝体上部裂缝，如我国新丰江坝距坝顶1/6坝高处和印度
柯依那坝距坝顶1/3坝高处的贯穿性裂缝的典型震害，以及溢洪道闸墩、廊道等部位出现
裂缝或原有裂缝的延伸e其次是廊道、伸缩缝等处漏水或原有漏水量的增加：再有是坝顶
附属结构如坝顶栏杆、桥梁等的破坏。对此，本规范作丁相应规定．而对于其他的工程措
施，如注意提高重力坝的地基处理质量，做好坝底接触理草和固结灌浆p切实保证大坝棍
凝土的烧筑质量，加强温度控制与弄护等犀量减少表面裂缝宜生的措施乡坝内孔口和廊遭
易发生裂缝，在拉应力区适当增拥布筋，在节前世坝后桥，主墩坝且宽缝坝下游而留足够
交通孔洞和排水通道；重要水库应设置泄水底孔、隧洞等应急设施等等，为设计和施工应
考虑或必须做到的基本要求，本规范不再具体列出。
7拱坝
7, 1抗震计算
7. J. I ~ 7.1.i 根据SDl45-85《棍凝土拱坝设计规范》中5.2. I的规定，拱坝应力分析
→般以拱粱分载法作为基本方法。由于地震作用属特殊作用，抗震规范不能不查基本规范
的约束。因此，规定拱坝强度分析以静、动力拱梁分载法为基本分析方法．是用拱梁分载
法对拱坝进行抗震叶算，解决丁静、动应力的叠加问题，井可以在相同的基础上制定出与
静态作用配套的结构安全准贝L而对于工程抗震设防类别为甲类的重要拱坝相结构特赚或
地基条件星杂的拱坝，直补充用有限元法作动力分析．
7, ]. 3 对于重要的拱坝，应果用动力法进行抗震分析。动力法分析成果可大大提高拱坝抗
震世计的精度和深度，而对于70m ?.其以下，设计烈度低于8度的中小型拱坝，考虑到传
统的设计方法已为广大设计人员所熟悉，根据我国具体情扭，仍保留果用拟静力法计算坝
体地震作用效应的规定。
7, 1.4 振型分解反应谱法是现阶段结构动力分析的最基本方法．然而拱坝作为空间结构，
其地震作用效应与地面运动的频谱特性有关，对重要拱坝，有时需要得到特定地震记录作
用下的地震作用效应，可果用时程分析法按本规范＂s. 8的规定，进行比较验算。
7.1. 5 刚体极限平衡法是目前国内外在拱坝设计中作为分析拱座稳定的最常用方法，我国
SD145 8.1中也规定了用刚体极限平衡法计算静态作用下的棋座稳定。但对于工程抗震设
防类别为甲类的拱坝或地质情况复杂的拱坝，宜来用有限单元法或模型试验进行比较
论证。
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667
1.1. 6拱座稳定分析问题十分复杂，它不但受坝址地形、地质矗件的影响，而且在地震时，
作用在晴动岩块上的拱端推力，其大小相方向都随时间而变化，滑动体的滑动模式也并非
固定，岩体的物理力学参数与其静态值也有区别。另方面，至今有缝隙者体材科的动态
试验资料太少，成果卫都根离散，因此，目前尚难以进行抗震可靠度分析．在用确定性方
法进行拱座稳定计算时，只能对上述问题作适当简化，并取基岩的静态力学垂数值进行计
算分析。
已有分析研究表明，拱坝岸坡的地震加速度沿高程有一定的动态放大效应，但计算的
数学模型有一定假定。目前，国内外对坝址岸坡的地震动态放大效应，尚缺王实测资料的
充分验证，拱座岩体稳定的抗震计算的模型、方法和参数取值都较粗略。因此，暂不计入
可能晴动岩块的地震动态放大效应，而在血安全系数套改的结构革数中体现。
7, J. 7 根据对我国十最座在地震区的已建拱坝抗震动力可靠度分析的成果，当取消
SDJ]0-78中综合影响革数c，后，拱坝在静动综合作用下，假定坝体混凝土等级为C30时，
最小抗压强度安圭l\数都大于3.0，抗压可靠指标在2.5以上，结构革数不小于2.o.在抗
拉强度安全矗数不小于10的要求下，求得的结构l\数对100m以上和以下的拱坝分别约
为0.77和o.85.仅少数拱坝在8、9度地震作用下，需要局部提高混凝土等级。拱座稳定
的动力可靠度分析目前尚不够成熟，考虑到岸坡山体动态放大效应相坝基不均匀输入时的
拟静模态反应影响，坝肩稳定安圭l\数取值宜较动力法的重力坝稍大，故取安全l\数为1.2
并按确定性方法套改后确定．
1.1. 8~ 7.1. 9拟静力法计算拱坝地震作用效应时，由于坝型且河谷地形不同，根难综合
得出动态分布l\数的分布规律。鉴于拟静力法仅适用于设计烈度小于8度且坝高70m及其
以下的拱坝，因此，在SDJ]O78的基础上，仅妻照少量国外（如日本〉现行规范，取坝
顶为3.0，坝基为］.0，沿高程按线性内插，沿拱圈均布的简化分布规律a动在压力也果用
目前国内外通用的韦斯特加德（We''1nga.,d）的简化公式．由此求得的用于动力法中的附
加质量是偏于安全的a
7.1.10用拟静力法进行抗震计算，其强度与拱座稳定结掏矗数是直接按SDJ4585中特
殊荷载组合情况下的抗压和拱座稳定安全系数及允许拉应力值的规定指标套改而得出的，
其中坝体擅疆土取C30,
7.2抗震措施
7, 2. 1 在坝型优化时应充分考虑坝体抗震的要求，使坝体在不同在位作用下，其上部厚量
压嚣，应力场分布均匀，充分利用混凝土材料的强度特性。例如高271.5 m的英古里拱坝，
在坝体体型选择上，首先根据抗震要求，果用了多项式函数逼近优化后的拱坝体型和垫座
式的坝基周边缝，另一个世于地震区的哥斯达黎加的卡奇坝，该坝有两个预应力扉墩，中
央革l段拱度很大且很薄，拱棋高速80m，而底厚仅7m，在现顶用水平锚蒙施加预应力。捏
动力计算表明，在强震作用下，坝顶动位移值很大，但由于坝体结掏柔软，应力反应却不大，
双曲拱坝向上游倒量过大，地震时有可能引起倒.II:坝块附近接缝开裂，破坏坝体的整
体性，因此地震区的双曲拱坝宜捕小向上游的倒量．
7, 2. 2拱坝的抗震安圭首先取决于地革和拱座的稳定。地震区的拱坝除满足对地基的一般
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水利水电卷·辑舍设王＋
要求扑，还应避免两岸岩性相差太大及两串山头过于单膏，要特别注意两岸基岩的抗震稳
定性．例如莞国的帕柯依玛拱坝，在1971年圣费加南多地震时，由于左串山头比较陡峭单
薄，使基岩的加速度值增加很多，在左岸坝肩基岩上主运测加速度达］.25 g，造成左岸拱圈
与拱座间伸缩缝自坝顶张开，深达18m，因此，要认真做好对地基内软弱那位的加固工作，
可采取诸如灌浆、混凝土塞、局部加预应力锚筋、主护等措施。认真做好坝塞防事帷幕和
排水幕，威低拱坝两岸岩体内的在头，提高地基革统的稳定性与强度。
7.2.J 坝体遭受地震作用时，其变形增大，相邻明段可能产生相对位蓓，坝段间的接缝止
水易遭损坏，成为抗震薄弱部位。因此，品须注意分缝的构造设计，横缝止在立来用能适
应校大变形的接缝止水型式相材料，以承受地震作用时接缝事次张开。例如真古里拱坝，根
据不同水头在上游面设置数量相宽度不等的多道加宽半环形止水设施。
1.2.4根据国内外拱坝动力分析成果，地震时坝体最大应力区在坝体中上部拱冠附近固因
此，在拱坝的抗震设计中必须来取有效的工程措施，以加强这南弱部位的抗震性能。例
如z安皮斯塔拱坝．根据试验结果加强了顶部拱圈的刚性s卡奇拱坝设计中果取了加强坝
体整体性的工程措施，减少伸缩缝，在坝顶埋设预应力钢缆；真古皇拱坝，对有辅向受拉
2川、偏心受拉的拱截面以及压应力超过13MPa的那位都布置钢筋，在坝体上部1/4坝高
范围内布设丁水平钢筋网，在坝体上部约2/3坝高植围内布置竖向梅造钢筋a适当提高坝
体局部混凝土等级，增强抗力强度，也是拱坝的一种有效抗震措施。
7. "5 地震时，坝顶加速度大，顶上附属结掏容易产生断裂、倾斜和倒塌等震害。因此要
来用轻型、简单、整体性好相具有足够强度的结构，减小附属结构突出于坝体的尺寸，以
降低地震惯性力。要特别注意交通桥、机架桥等结构连接部位的结梅选型，防止量震时出
现断裂、倒塌或脱蓓．
8水闸
g. I抗震计算
8. J. 2 SDJIO一78考虑到当时量大面广的水闸结构进行动力分析有一定实际困难．因此只
规定果用拟静力法作水闸抗震计算。
目前用动力法对在闸作地震作用效应计算已具备矗件，因此，规定对于高烈匮区及地
基有可液化士的重要在闸结构，必须果用动力法进行抗震计算。
s. ]. 3 在本规范睡订中，对在闸结掏按拟静力法计算的动志分布革数，作丁专门研究，对
四个典型的水闸进行了大量动力分析，包括基于规范反应谱的振型分解反应谱法相输入地
震盟的时程分析法。
动力计算结果顺河由方向，措水闸高度的动;Ii分布矗数都小于SDJ]O一78所规定的
值，面垂直河流方向，用振型分解反应谱法汁算所得的活在闸高度的动态分布系数，除蜡
山闸机架桥顶为6.7，大于SDJIO→78规定的值6.0外，其最均小于SDJ]O78规定的值。
用时程分析法计算所得的沿革闸高度的动态分布系数，除蜡山闸在输入塔壳脱（Taft）地震
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世时机架桥顶为8.0，大于SD}lO78的值外，其余也均小于SD}lO78的规定值a这一
结果表明，由章山闸的机架桥在垂直坷流方向的刚度较小，致使在机架桥顶产生较大的“鞭
稍效应”，加犬丁地震作用效应．因此本规范仍保留了SD)IO78中拟静力法的动iii分布矗
勤值，但要求水间结构设计中，措高度的剧度，特别是垂直河植方向刚度变化宜均匀，避
免发生突变，以防止困地震时应力集中而使机架桥发生破坏，
8. 1. s 考虑到实际水闸结构顺河流方向和垂直河流方向基本上均为对称结构，空间振动的
精联影响较小，因此，可以将在闸结构分别简化为顺河流向和垂直河流向的平面体系进行
抗震动力分析．
在动力法计算巾，可果用以下三种计算模型z
(1）多质点体草，
(2) $跨多层框架平面体系3
(3）二维杆块结合体系。
对四个典型实例的计算结果表明s用上述三种简化模型计算在闸的自振特性与模型试
验和原型测试较一致，因面是可行的、合理的。其中，多质点体星只考虑了个闸孔的侧
向主革作用，不能完全反映整个闸段的振动情况。但由于这种方法计算比较简便，因此，可
以用于中小型水闸的抗震汁算。多跨多层框架平面体系考虑了整个闸段几个闸孔的相互联
A晨，较好地反映了闸室的实际结构状况，因此，可以广泛地用于各类水闸的抗震计算，二
维杆块结告体系同样也考虑了整个闸段几个闸孔的相互联系，也是一种有效的抗震计算方
法，可广坦用于各类水闸的抗震计算，但由于水闸闸墩顺坷流方向较长，作为平面块体处
理，对顺河流向的振动计算较为合理，而对垂直河流向的振动叶算稍量。
动力计算结果表明＝顺坷流向的振动，一般只要取前三阶振型即可满足工程要求s垂
直河流向的振动般亦取前三阶振型即可，但对于横向支撑联系较复杂的结构，考虑前五
阶振型较为合理＠
8. J. 6考虑到水闸结构与船l回结掏类似，因此，本条所果用的公式选自JTJ20187《水运
工程水工建筑物抗震设计规范》。
8. 1. 9地震区的水闸闸室为钢筋植凝土结构，所以应按照SL/T19196的规定进行截面
承载力抗震验算，
s. 1. 10 SD133 84规定的考虑地震作用时的抗情稳定安全系数接近I.0，只是一种设计
标准，因此，需要对地震作用效应进行折减。
s .?. 11 验算土基上水闸沿基础底面抗滑稳定时，工程抗震设防费别为甲、乙E丙类的结
掏系数，分别由其安全系数为］.10及］.05套改，井适当归并后求得，按抗剪断强度公式
验算山区、丘陵地E岩基上水闸沿基础面的抗情稳定时，其结构系数可垂照本规范6.1. 12
时重力坝的规定。
8.2抗震措施
8.2. I 水｜响大多建筑在软弱地基上，在地震作用下，其破坏相当严重，震害主要表现在地
基和建筑物两个方面．因而在修筑水闸时，应注意地基处理，如对液化士层进行封围或某
用植基以提高地基的草载力。当来用桩基时，应特别注意防止震后地基与闸底板的脱离，造
670
木剧木电患·监舍设计
成曹涌通道。如商运河新防潮闸，果用井柱桩基分离式底植，在1976年唐山地震时，由于
闸墩与底柜沉陷量不同，使部分底板与粘土地基脱离，底桓与上游铺盖、下游消力池之间
的塑料止Jj(带撕裂，造成漏串通道．由于且时处理，才免使闸功能失效而破罪。因而必须
果取有效的防渗措施，结构上果用多道止水，分缝处果用秉性连接，同时，应选用强度大、
柔性好的止Jj(材料。
?. 2. 2震害调查事明，凡果用桩基、整体式钢筋棍凝土结构的震害较轻，而分离式结构震
喜较重，果用浆砌块石结构的震喜最为严重．因此，地震区不宜建筑浆砌块石结构的水闸。
当地震烈度较高(8度以上）时，不宜果用分离式结构，而宜来用整体式桩基结构的
事闸。
?. 2. 3~.. 2. 4 由震喜调查且动力分析可知，机架桥越高，地震作用效应越强，顶部重量
越大，地震作用效应也越大．因此，宜降低机架桥高度，减轻其顶部重量，以减少地震作
用效应，同时，应果取防止机架桥横梁在地震时落梁的措施．
s. 2. 5边墩且岸坡丧失稳定性主要靠现为沉陷、倾倒、倒塌、晴事a震喜调查事明，除地
质条件外，还与墙后地震主动动士压力有关，若墙后填土过高、或有附加荷重、或地下水
位过高，均生产生较大的地震主动动土压力，对稳定不利。故规定应适当果取降低墙后填
土高度，减少附加荷重，并降低地下水位等有利于边墩且岸坡稳定的措施．
?. 2. 6 震害调查表明，护坦、消力池、海植等结构的破坏形式主要是纵横裂缝，并有垂直
错动，以至反滤破坏、止水撕裂，造成渗漏通道．因此规定，防惨铺盖宜果用混凝土结构，
适当布筋，井须加强反滤和增强止在．
9水工地下结构
9. I抗震计算
’. J. I 国内外震害资料表明，地下结构的震害比地而结构轻。地表加速度小于O.lg和地
靠速度小于20om／，时，岩基中的隧洞基本上不宜生震害。因此只对设计烈度为9度的地下
结构或设计烈度为8度的1级地F结构，验算建筑物和地基的抗震强度和稳定性。鉴于地
F结构进、出口部也罔岩是抗震薄弱部位，故对设计烈度大于7度较软弱的国岩，应验算
其抗震稳定性。
9. J. 2理论分析和震喜资料表明，地面下地震加速度随深度渐减．前苏联CHHTIH 7 81
《地震区建世法规》中规定，地面r100 m深处的设计地震加速度可取为地面的50%；印度
OS, 1893 1984）《结构抗震设计规范》规定，地面下30m处设计地震加速度可减少50%,
日本冈本舜三教授根据日本的少量实测资料，建议在地下儿十米蝉处的设汁地震加速度可
取为地面的1/2～1/3o由于缺王足够的实测记录，SDJIO78主要垂照前苏联的有关规定，
现综合国内外已有资料且我国唐山地震震喜实践，规定在地面下50m处的设计地震加速
度代事值晴为地面的50%0
9. 1. 3 il''lX地震经验表明，地下结构特别是地下管道的破坏主要是国岩变形，而不是地震
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惯性力．由于地下结构受周围介质的约束，不可能产生共振响应，地震惯性力的影响很少，
其惯性力可以忽略。
对于lioll''超过1/4地震波长的水工隧洞直段和埋设管道，在其衬砌及管道和地基在地
震时的运动完全一致，以及地震动近似作为卓越周期为T，的简谐平商波的假定下，可以导
出计算衬砌的最大袖向、弯曲和剪切应力计算式。通常压缩波速大致是剪切披速的./3倍，
而地震波包吉了这两种披，作为近似公式，为偏于安全，在轴向和弯曲、剪切应力计算式
中分别取压缩波速和剪切波速。实际上衬砌或管道和地基间有相互作用影响，两者间有
定的相对滑移，故所给出的计算式偏于保守。另一方面地震波井非简谐平面行进披，地基
内宇间各点为随机的地震动场，使衬砌的地震应力可能增大，综合这些因章，可以认为，按
木条规定计算结果大致接近实际，
’]. 4对于沿线地形、地质条件变化比较复杂的水工隧洞，地下坚井，水工隧洞的转弯段
和分岔段，地下厂屠等深埋地下洞室及河岸式进、出口等浅埋洞室，目前在一定的简化和
假定下，虽然也已寄些不同的计算方法，但仍然比较复杂，特别是地基内地震位移场的
确定，不同情况下地基动刚度的求解，都还不是为一般水工设计人虽所掌握，必须进行专
门研究，特别是计算中的简化假定妻数取值及计算结果，都还缺王足够的依据和验证资
制，尚不够成熟到能列入规范，因此只作原则规定。
9. 2抗’措施
9. 2. 1 对震害的调查表明，地下结构埋深愈大，震害盘轻；两条线路间交角增大，震害趋
子减轻。
9.2.2 震害表明，在强烈地震作用下，隧洞进、出口受害最重，如衬砌裂缝、洞口塌陷、
入口堵塞等．加强水工地下结构的进、出口部位，不仅者利于减轻震害，而且也者利于检
修和维护．
通过增加衬砌厚度来抵抗地震破坏较为困难，震害表明，有时甚至效果相反。
9.2.3根据国内外地下管道的设计经验和重害调查结果，防震缝的设置对于避免和减轻震
害具有很好的效果。
10进水塔
JO. I抗震计算
JO. J. I 重要的进水塔多为钢筋棍凝土结构，抗震计算结果需提供作为配筋依据的内力或
应力。进水塔作为高耸结构，强震时在地震惯性力和动水压力的侧力作用下，其抗震稳定
性，特别是抗倾覆稳定性以及塔底地基草毅力会有问题，必须验算．
JO.]. 2 随着工程噩设规模日益扩大，进在塔作为工程咽喉对枢纽抗震安生性的影响更为
突出。因此，对重要的进水塔结构，SDJIO78中规定的用拟静力法作抗震计算已不够精确，
需要来用动力法求地震作用效应。但对量大商广的中小型进水塔，仍可来用拟静力法进行
672
木二刊水电巷·监舍设计
抗震计算．
10. 1. 3进水塔塔内、扑的动水压力在塔悻的地震作用中占有重要比例，如小浪底工程高
112 m的进水塔，动力分析中的塔内、外动水压力告力及其对塔底的弯矩几乎都和塔体惯性
力和力短接近．因此，在动力分析中需要考虑塔悻和内、外＃〈悻的动力相互作用。此外，地
基刚度对塔体动力特性有显著影响，不应起略。
10.1. 4 中小型进水塔可接变截面量臂梁进行动力分析，但应同时考虑弯曲和剪切变革，转
动惯性的影响可以扭略。塔底地基变形影响可果用坝工设it中常用的伏格特（Vogt）地基
罩数或其他半元限平面的集中参数法，
对于重大工程或结构复杂的进京塔宜用有限元法进行动力分析。可来用三维梁或三维
块体及板单元。
10. 1. s本条拟静力法的动态分布l\数a，沿用丁SDJIO78的规定，
10. J. 6~ 10. 1. 7在进水塔的动水压力分析中可不计水体可压缩性影响，因而动水压力仅
体现惯性作用，可作为附加质量处理．动水压力可以分为由地面运动加速度和塔悻弹性加
速度反应所引起的刚性和弹性动革压力两部分组成。对于作为高耸结构的进水塔，体现和
塔体动力相互作用的弹性动水压力部分影响显著。依据已有研究成果，可以按刚性动水压
力求得附加质量，在动力分析中，通过附加质量可体现刚性和弹性动水压力的效应。在拟
静力法中，是在对不同典型进水塔作动力分析的基础上，经归纳后直接以动在压力形式给
出的．这较之国排一些有关规范中都只计入刚性动水压力的规定要告理。由于给出的动水
压力量对不同进水塔各阶振型贡献综合的结果，不能据此求得动革压力附加质量。
本条规定的动水压力附加质量是在对不同类型的进水塔进行较深入的动力计算成果基
础上，垂考印度、前苏联、日本等国有关的最新规范后，经综合分析给出＠
实际工程进水塔结构复杂，其截面沿高度有变化，精确求解十分困难，研究表明，从
工理实用角度，可按沿高度平均截面的规则柱休近似求解。塔内、外动水压力主要随a/Ho
比值和截面形状变化，其中a,H，分别为堪悻垂直地震作用方向的迎革面平均宽度和水深。
进京塔常遇的a/Ho比值大致在0.2～0.6间。不同a/Ho比值的动水压力沿高度分布略有
差异回为简化计，本条给出的分布规律系根据a/H0~0.4求得。：?状系数根据不同形状进
水塔动态数值分析研究成果归纳给出．
塔内动水压力沿高度分布更接近短形，考虑到塔内水平截面形枕复杂，其a/Ho值一般
不会很大，为简化计可近似取沿高度均布的塔内水悻质量作为其动水压力附加质量。
在拟静力法中给出的动水压力计算式，基本措用SD)lO78规定，由于是组合了刚性
动水压力和各阶振型弹性动水压力的结果，因而更为合理。由于引入了形状系数进行修正，
对一般多为非圆形截而的进水塔动水压力更符合固堪内动水压力取均匀的分布革数ψ（h)~
o. 72，因而当a/Ho~O.4时，ψ（h)(a/ZH，）川的乘积为IO。这样规定较SDJIO78更
有依据，对高柔进水塔稍偏于安圭．
10. 1. 8塔体前、后最大水深不同时，计算比较复杂，为简化计，动水压力代表值或附加
质量代表值可分别按两种最大革深计算后取其平均值。
IO. J, 9研究表明，当塔体相连成一排的培悻群，真a/Ho比值接近3.0时，动水压力与重
力坝呆用的韦斯特加德简化公式计算结果相近，差别仅在于塔悻前、后都有章。
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10. 1. 10 动水压力代表值或附加质量代表值在在平截面的分布，仍沿用SDJIO78规定。
10. 1. 11 在对进水塔作抗晴和抗倾覆校核时，一般都果用静力法。实际上，地震动是瞬间
往复运动，滑动位移一般不涉且帷幕开裂问题，塔体倾覆更需要有一个发展过程。所以，现
行的抗情和抗倾覆校核方法以及根据工程经验制定的相应安全准则都只是一种设计标准。
因此，时高耸塔形结构的抗震稳定计算，应果用与上述方法和安全准则相配套的折陆军数。
进水塔工程多为钢前揭凝土结构，其截面强度抗震验算中因果用线弹性分析方法，取地震
作用的效应折减系数为o.35。在抗震稳定性和地基承载力的抗震验算中，在果用同样的地
震作用效应折减军数，使结果和其他部门现行的建筑和构筑物抗震设计规范相应。对于中
小型进水培工程，呆用拟静力法进行抗震计算时，己引入地震作用的效应折减系数＜~
o. 25.在扭静力法中归纳的动态分布果数是偏于安全的。
JO,). 12考虑到地震作用的短暂性，根据我国其他有关国家标准的规走，例如GBJ!l89
和GB5019193《构筑物抗震设计规范》，地基的地震动态承载力的标准值一般可较静态时
增大50%。
10. ], 13~ 10. 1. 15 在目前，对f进水塔这类高耸结构，即使塔体的地震作用效应按动力
分析求得，其抗情和抗倾覆的校核计算都仍按静力法计算。在计算中，塔基假定为刚性平
面，塔基面上的垂直正应力应按材料力学方法计算，与此配套的安全判别标准为z在考虑
地震的偶然状况中，按抗剪断强度公式计算的抗晴稳定和抗倾覆稳定的安全系数可分别取
为2.3和J.2.塔睛地基革载力的校核中，→般要求塔基边靠最大压应力不跑过J.2倍的地
基功态承载力的标准值，其平均压应力不大于地基动态承载力标准值。
11 水电站压力钢管和地面厂房
11. E压力铜管
11. J. 4 巴有震害表明，黠设在构造破碎、裂隙发育、地基软弱或山青、高坎、深坑等地
段的明智，地震时损坏较严重。如日本某水电站的压力铜管酷设在十分陡峻的风化岩山坡
上，在关东大地震时，由于岩石崩塌，造成锚定主座的破坏。
11. ). 5 镇墩和支墩位于''fl\硬土层上的明智震害较辑。我国东川地震中某矿钢筋混凝土管
道主座遭受9度地震作用，产生不均匀沉醋。日本市之潮和上打波两座水电站压力钢管在
北莞浓地震时，主座下沉分别达70mm和30mm，因此，地震区明营的镇敢、主墩直设置
在坚硬土层，井适当缩短间距，加大断面，在应力集中部值增加布筋。
n. 1. 6 营道接头是抗震薄弱部位。日本十胜冲地震中，给水管接头损坏占水管损坏且量
的65%。我国通梅、海域地震震害罪明，刚性接头大多松动漏水，而秉性接头都完好
无损。
11. 2地面厂房
11.2.7 我国新丰江水电站坝后式厂房在遭受6.1级水库地震作用后，厂房有轻微损耳。机
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木刮到队电得·辑舍设计
组间伸缩缝都有扩大迹盘，厂房排架柱与柱间填充墙接触面处产生裂缝，厂房发电机层钢
筋混凝土风道和机墩连接处出现细微环向裂缝．因此，对结构刚度有突变、温度应力大等
薄弱部位，宜适当增加布筋，
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