NB35047-2015水电工程水工建筑物抗震设计规范.pdf
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1.0.1 依据《中华人民共和国防震减灾法》,贯彻预防为主的方针,使修建的水工建筑物经抗震设计后,减轻其地震破坏及防止次生灾害,制定本规范。
1.0.2 本规范适用于设计烈度为VI、VII、VIl、IX度的1、2、3级的碾压式土石坝、混凝土重力坝、混凝土拱坝、水闸、水工地下结构、进水塔、水电站压力钢管和地面厂房、渡槽、升船机等水工建筑物的抗震设计。
设计烈度为VI度时,可不进行抗震计算,但仍应按本规范适当采取抗震措施。
设计烈度高于X度的水工建筑物、高度大于200m或有特殊问题的壅水建筑物,其抗震安全性还应进行专门研究论证。
1.0.3 水工建筑物工程场地设计地震动峰值加速度和其对应的设计烈度依据应按下列规定确定:
1 一般工程依据GB18306《中国地震动参数区划图》确定。
2 地震基本烈度为VI度及VI度以上地区的坝高超过200m或库容大于100 亿m3的大(1)型工程,以及地震基本烈度为Ⅶ度及Ⅶ度以上地区的坝高超过150m的大(1)型工程,依据专门的场地地震安全性评价成果确定。
3 地震基本烈度为Ⅶ度及Ⅶ度以上地区的高度为100m~150m的1、2级大坝,且地震地质条件复杂,宜依据专门的场地地震安全性评价成果确定。
1.0.4 按本规范进行抗震设计的水工建筑物应能抗御设计烈度的地震作用,如有局部损坏,经修复后仍可正常运行。
1.0.5 水工建筑物抗震设计,除应符合本规范外,尚应符合国家现行有关标准的规定。1一般工程依据GB18306《中国地震动参数区划图》确定。 2地震基本烈度为V度及V度以上地区的坝高超过200m 或库容大于100亿m3的大(1)型工程,以及地震基本烈度为VI 度及VI度以上地区的坝高超过150m的大(1)型工程,依据专门 的场地地震安全性评价成果确定。 3地震基本烈度为VI度及VI度以上地区的高度为100m~ 50m的1、2级大坝,且地震地质条件复杂,宜依据专门的场地 地震安全性评价成果确定。 1.0.4按本规范进行抗震设计的水工建筑物应能抗御设计烈度的 地震作用,如有局部损坏,经修复后仍可正常运行。 1.0.5水工建筑物抗震设计,除应符合本规范外,尚应符合国家 现行有关标准的规定。
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2.1.1 抗震设计 seismic design
强震区的工程结构所进行的专项设计。一般包括抗震计算和 抗震措施两个方面
屋面标准规范范本2.1.2基本烈度basic intensity
50年期限内,一般场地条件下,可能遭遇超越概率P50为0.10 的地震烈度。一般为根据场地在GB18306上所标示的地震峰值 加速度值,按其附录确定的相应地震烈度值
2.1.3设计烈度design intensity
根据工程场址地震地质条件评估的场址可能发生最大地震动 的地震。
2.1.6设定地震scenarioearthqu
在工程场地可能在场址产生设计地震动峰值加速度的各潜在 震源中,沿主于断裂部位按其发生概率最大的原则,确定其震级 和震中距的地震。
2.1.7地震动seismicgroundmo
由地震引起的岩土运动。
由地震引起的岩土运动。
地震动施加于结构上的动态作用。
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倾斜发震断层上盘的地震动高王下盘的地震动的现
design earthquake
抗震设计中采用的与设计烈度对应的作为抗震设防依据的地 震动。包括峰值加速度、反应谱、持续时间及加速度时程
2.1.12设计地震加速度design seismicacceleratior
由专门的场地地震安全性评价按规定的设防概率水准所确定 的或一般情况下与设计烈度相对应的地震动峰值加速度
2.1.13地震作用效应
地震作用引起的结构内力、变形、滑移、裂缝开展等动态 效应。
地震动引起的饱和无黏性土和少黏性土颗粒趋于紧密,孔隙 水压力增大,有效应力趋近于零的现象。
2.1.15 设计反应谱
2.1.15设计反应谱design response spectrum
抗震设计中所采用的具有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。
Hynamicmethod
按结构动力学理论求解结构地震作用效应的方法
2.1.17时程分析法
2.1.17时程分析法
由结构基本运动方程输入地震加速度记录进行积分,求得整 个时间历程内结构地震作用效应的方法
2.1.18振型分解法
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 总地震作用效应的方法。各阶振型效应用时程分析求得后直接叠 加的称振型分解时程分析法,用反应谱求得后再组合的称振型分
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2.1.19平方和方根(SRSS)法squarerootofthe sumofthe squares
2.1.19平方和方根(SRSS)法squarerootofthesumofthesquares andamatlod
取各阶振型地震作用效应的平方总和的方根作为总地震作用 效应的振型组合方法。
(CQC)method
取各阶振型地震作用效应的平方项和不同振型耦联项的总和 的方根作为总地震作用效应的振型组合方法
2.1.22地震动士压力
将重力作用、设计地震加速度与重力加速度比值、给定的动 态分布系数三者乘积作为设计地震力的静力分析方法。
2.1.24地震作用的效应折减系数
由于地震作用效应计算方法的简化而引入的对地震作用效应 进行折减的系数。
2.1.25自振周期naturalvibrationperiod
结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间。对应于第 振型的自振周期称基本自振周期
ah 水平向设计地震加速度代表值; a, 竖向设计地震加速度代表值; β 设计反应谱; ? 地震作用的效应折减系数:
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F 地震主动动土压力代表值: Ge——产生地震惯性力的建筑物总重力作用的标准值; E ,一作用在质点i的水平向地震惯性力的代表值; P.(h)—水深h处的地震动水压力代表值; F。——建筑物单位宽度迎水面的总地震动水压力代表值; α; 质点i的地震惯性力的动态分布系数; 重力加速度,g=9.81m /s。 g
2.2.2材料性能和几何参数
材料性能的标准值; ak 几何参数的标准值; N 标准贯入锤击数; Ncr 临界锤击数; Pw 水体质量密度的标准值: Vn 压缩波波速标准值; Vs 剪切波波速标准值: 隧洞轴向单位长度地基刚度系数标准值: 垂直隧洞轴向单位长度地基刚度系数标准值
2.2.3分项系数极限状态设计
S 结构的作用效应; R 结构的抗力; Y 结构重要性系数; V 设计状况系数: 地震作用的代表值: Gh 永久作用的标准值; Qh 可变作用的标准值: YG 永久作用的分项系数; Y 可变作用的分项系数; Yd 结构系数,为考虑承载能力极限状态中非随机性不石 定性而引入的安全裕度:
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材料性能的分项系数。
2.2.4结构动力特性
入m 附属结构和主体结构质量比值: 入, 附属结构和主体结构的基本频率比值; T. 特征周期; 结构自振周期。
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3.0.1水工建筑物应根据其重要性和工程场地地震基本烈度按表
3.0.1水工建筑物应根据其重要性和工程场地地震基本烈度按表 3.0.1确定其工程抗震设防类别
表3.0.1工程抗震设防类别
注:重要泄水建筑物指其失效可能危及雍水建筑物安全的泄水建筑物
度和水平向设计地震动峰值加速度代表值表征,并按下列规定确定 1对依据GB18306《中国地震动参数区划图》确定其设防 水准的水工建筑物,对一般工程应取该图中其场址所在地区的地 震动峰值加速度的分区值,按场地类别调整后,作为设计水平向 地震动峰值加速度代表值,将与之对应的地震基本烈度作为设计 烈度;对其中工程抗震设防类别为甲类的水工建筑物,应在基本 烈度基础上提高1度作为设计烈度,设计水平向地震动峰值加速 度代表值相应增加1倍。 2根据专门的场地地震安全性评价确定其设防依据的工程, 其建筑物的基岩平坦地表水平向设计地震动峰值加速度代表值的 概率水准,对工程抗震设防类别为甲类的雍水和重要泄水建筑物 应取100年内超越概率P100为0.02:对乙类的非雍水建筑物应取
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50年内超越概率P50为0.05;对于工程抗震设防类别其他非甲类 的水工建筑物应取50年内超越概率P50为0.10,但不应低于区划 图相应的地震动水平加速度分区值。 3对应作专门场地地震安全性评价的工程抗震设防类别为 甲类的水工建筑物,除按设计地震动峰值加速度进行抗震设计外 应对其在遭受场址最大可信地震时,不发生库水失控下泄灾变的 安全裕度进行专门论证,并提出其所依据的抗震安全性专题报告 其中:“最大可信地震”的水平向峰值加速度代表值应根据场址地 震地质条件,按确定性方法或100年内超越概率P100为0.01的概 率法的结果确定。 4当因坝高及地震地质条件原因雍水建筑物由2级提高至1 级时,除按50年内超越概率P50为0.10的水平向设计地震动峰值 加速度进行抗震设计外,还应按100年内超越概率P100为0.05的 水平向地震动峰值加速度,对不发生库水失控下泄灾变的安全裕 度进行专门论证。 5抗震安全性专题报告中,场地相关设计反应谱宜按与水平 句设计地震动峰值加速度相应的设定地震确定,并据以生成人工 模拟地震动加速度时程;对结构地震效应的强非线性分析,宜研 究地震动的频率非平稳性的影响;当发震断层距离场址小于30km 倾角小于70°时,宜计入上盘效应的影响;当其离场址距离小于 10km、震级大于7.0时,宜研究近场大震中发震断层作为面源破 裂的过程,直接生成场址的随机地震动加速度时程,并取用其中 渐进谱峰值周期最接近结构基本周期的时程。 6施工期的短暂状况,可不与地震作用组合。 3.0.3对坝高大于100m、库容大于5亿m3的新建水库,应进行 水库地震安全性评价。对有可能发生震级大于5级,或震中烈度 大于度的水库地震时,应至少在水库蓄水前1年建成水库地震 监测台网并进行水库地震监测。
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合下列基本要求: 1结合抗震要求选择对抗震有利的工程地段、场地和建筑物 型式。 2 避免建筑物地基和岸坡失稳。 3 选择安全经济合理的抗震结构方案和抗震措施。 4 在设计文件中提出满足抗震安全要求的施工质量控制 措施。 5设置保证必要时能尽快降低库水位的泄水设施 6对水闸、进水塔、升船机等水工建筑物中的非结构构件、 附属机电设备及其与结构主体的连接件进行抗震设计。 3.0.5对有抗震要求的水工建筑物应在设计中提出制定防震减灾 应急预案的要求。 3.0.6设计烈度为VI度及以上且高度超过150m的甲类工程大坝 宜进行动力模型试验, 3.0.7设计烈度为VI及以上的1级大坝、VII度及以上的2级大坝, 应想出结构反应台陈的强雪洲热计
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4.1.1水工建筑物场地的选择,应在工程地质和水文地质勘探及 地震活动性调研的基础上,按构造活动性、场地地基和边坡稳定 性及发生次生灾害危险性等进行综合评价。应按表4.1.1划分为有 利、一般、不利和危险地段。宜选择对建筑物抗震相对有利和 般地段、避开不利与危险地段;在不利与危险地段进行大坝建设 必须进行地震安全性充分论证。
表4.1.1各类地段的划分
速,按表4.1.2划分。
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表4.1.2场地士类型的划分
4.1.3场地类别应根据场地士类型和场地覆盖层厚度,按表4.1.3 划分为 Io、Ii、II、III、IV共五类。
划分为 Io、L、II、III、IV共五类。
表 4.1.3场地类别的划分
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4.2.1水工建筑物地基的抗震设计,应综合考虑上部建筑物的型 式、荷载、水力、运行条件,以及地基和岸坡的工程地质和水文 地质条件等。 4.2.2对于坝、闸等雍水建筑物的地基和岸坡,应满足在设计烈 度地震作用下不发生强度失稳破坏(包括砂土液化、软弱黏土震 陷等)和渗透变形的要求,避免产生影响建筑物使用的有害变形。 4.2.3水工建筑物的地基和岸坡中的断裂、破碎带及层间错动等 软弱结构面,特别是缓倾角夹泥层和可能发生泥化的岩层,应根 据其产状、埋藏深度、边界条件、渗流情况、物理力学性质以及 建筑物的设计烈度,论证其在地震作用下不致发生失稳和超过允 许的变形,必要时应采取抗震措施。 4.2.4水工建筑物地基和岸坡的防渗结构及其连接部位,以及排 水反滤结构等,应采取有效措施防止地震时产生危害性裂缝或发 生渗透破坏。
4.2.1水工建筑物地基的抗震设计,应综合考虑上部建筑物的型 式、荷载、水力、运行条件,以及地基和岸坡的工程地质和水文 地质条件等,
4.2.1水工建筑物地基的抗震设计,应综合考虑上部建筑物的型 式、荷载、水力、运行条件,以及地基和岸坡的工程地质和水文 地质条件等。 4.2.2对于坝、闸等雍水建筑物的地基和岸坡,应满足在设计烈 度地震作用下不发生强度失稳破坏(包括砂土液化、软弱黏土震 陷等)和渗透变形的要求,避免产生影响建筑物使用的有害变形。
度地震作用下不发生强度失稳破坏(包括砂土液化、软身 陷等)和渗透变形的要求,避免产生影响建筑物使用的有
软弱结构面,特别是缓倾角夹泥层和可能发生泥化的岩层,应根 据其产状、埋藏深度、边界条件、渗流情况、物理力学性质以及 建筑物的设计烈度,论证其在地震作用下不致发生失稳和超过允 许的变形,必要时应采取抗震措施。
4.2.4水工建筑物地基和岸坡的防渗结构及其连接部位,以及排 水反滤结构等,应采取有效措施防止地震时产生危害性裂缝或发 生渗透破坏。
4.2.5岩土性质及厚度等在水平方
取措施防止地震时产生较大的不均匀沉降、滑移和集中渗漏,并 采取提高上部建筑物适应地基不均匀沉降能力的措施。
取措施防止地震时产生较大的不均匀沉降、滑移和集中注
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4.2.6地基中层液化的判别,应按GB50287《水力发电工程地 质勘察规范》中的有关规定进行, 4.2.7地基中的可液化土层,可根据工程的类型和具体情况,选 择采用以下抗震措施 1挖除液化土层并用非液化土置换: 2振冲加密、强夯击实等人工加密; 3压重和排水; 4振冲挤密碎石桩等复合地基或桩体穿过可液化土层进入 非液化士层的桩基: 5混凝土连续墙或其他方法围封可液化地基。
4振冲挤密碎石等复合地基或桩体雾 中校工开八 非液化士层的桩基: 5混凝土连续墙或其他方法围封可液化地基。 4.2.8甲、乙类工程设防类别的水工建筑物地基中的软弱黏土层 进行专门的抗震试验研究和分析。般情况下,地基中的土层 只要满足以下任一指标,即可判定为软弱黏土层: 1液性指数I,≥0.75; 2无侧限抗压强度q≤50kPa; 3标准贯入锤击数N≤4; 4灵敏度S.≥4。 4.2.9地基中的软弱黏土层,可根据建筑物的类型和具体情况, 选择采用以下抗震措施: 1 挖除或置换地基中的软弱黏土; 2 预压加固; 3 压重和砂井排水、塑料排水板; 4 桩基或振冲碎石桩等复合地基
4.2.8甲、乙类工程设防类别的水工建筑物地基中的软弱
4.3.1在水工建筑物场地范围内,岩体结构复杂、有软弱结构面
4.3.1在水工建筑物场地范围内,岩体结构复杂、有软
或夹泥层不利组合、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,分析可能危害程度,提出处 理措施。
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4.3.2边坡的抗震设计烈度及其设计地震动加速度代表值应根据 相关水工建筑物的抗震设防类别、边坡与水工建筑物的相互间 关系,以及边坡破坏对水工建筑物造成的影响等进行综合论证 后确定。
后确定。 4.3.3边坡抗震稳定的计算方法可采用刚体极限平衡法,可不计 边坡地震惯性力的动力放大效应,材料的抗剪断强度可按静态强 度取值。
4.3.3边坡抗震稳定的计算方法可采用刚体极限平衡法,
边坡地震惯性力的动力放大效应,材料的抗剪断强度可按静态强 度取值。
4.3.4边坡的抗震分析和安全系数取值应按DL/T5353《水电
4.3.4边坡的抗震分析和安全系数取值应按DL/T5353《水电水 利工程边坡设计规范》的相关规定执行。 4.3.5对于特别重要的、地质条件复杂的高边坡工程,应进行基
于动态分析的专门研究,通过对边坡位移、残余位移或滑动面张 开度等地震响应的综合分析,评价其变形及抗震稳定安全性。
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5.1地震动分量及其组合
5.1.1一般情况下,除渡槽外的水工建筑物可只考虑水平向地震 作用。
重力坝等雍水建筑物,长悬臂、大跨度或高箕的水工混凝土结构, 应同时计入水平向和竖向地震作用。竖向设计地震加速度的代表 值一般情况下可取水平向设计地震加速度代表值的2/3,在近场地 震时应取水平向设计地震加速度代表值。 5.1.3严重不对称、空腹等特殊型式的拱坝,以及设计烈度为 VI、X度的1、2级双曲拱坝,宜对其竖向地震作用效应做专门 研究。
5.1.4对于水平向地震作用,一般情况下士石坝、混凝土重力坝,
在抗震设计中可只计入顺河流方向的水平向地震作用。两岸陡坡 上的重力坝段,宜计入垂直河流方向的水平向地震作用: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。 5.1.5混凝土拱坝、水闸应同时考虑顺河流方向和垂直河流方向 的水平向地震作用。 5.1.6进水塔、闸顶机架和其他两个主轴方向的侧移刚度接近 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。
5.1.7当采用振型分解法同时计算
时,总的地震作用效应可取各相互正交方向地震作用效 总和的方根值。
5.2.1一般情况下,水工建筑物抗震计算应考虑的地震作用为: 建筑物自重和其上的荷重所产生的地震惯性力,地震动土压力和 地震动水压力,并应考虑地震动孔隙水压力。 5.2.2面板堆石坝抗震分析应计入地震动水压力,其他土石坝的 地震动水压力可以不计。 5.2.3地震浪压力和地震对渗透压力、浮托力的影响可以不计。 5.2.4地震对淤沙压力的影响,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;当高坝的淤沙厚度特别 大时,地震对淤沙压力的影响应做专门研究。
5.3.1对进行专门的场地地震安全性评价的抗震设防类别为甲类的 工程,其设计反应谱应按3.0.2条第5款的规定采用场地相关设计反 应谱,其他工程的水平向和竖向设计反应谱应采用标准设计反应谱。 5.3.2标准设计反应谱应按图5.3.2采用
图5.3.2标准设计反应谱
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5.3.3各类水工建筑物的标准设计反应谱最大值的代表值βmax应 按表5.3.3的规定取值。
表5.3.3标准设计反应谱最大值的代表值β...
5.3.4标准设计反应谱下限值的代表值βmin应不小于设计反应谱 最大值的代表值的20%。 5.3.5不同类别场地的标准设计反应谱的特征周期T。可按照 GB18306《中国地震动参数区划图》中场址所在地区取值后,按 表5.3.5进行调整
表5.3.5场地标准设计地震动加速度反应谱特征周期调整表
5.4地震作用和其他作用的组合
5.4.1一般情况下,水工建筑物作抗震计算时的上游水位可采用 正常蓄水位,多年调节水库经论证后可采用低于正常蓄水位的上 游水位。 5.4.2土石坝的上游坝坡,应根据运用条件选用对坝坡抗震稳定 最不利的常遇水位进行抗震计算。需要时应将地震作用和常遇的
5.4.2土石坝的上游坝坡,应根据运用条件选用对坝坡抗震稳定
5.4.2土石坝的上游坝坡,应根据运用条件选用对坝坡
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给排水工艺、技术库水降落工况相组合。
5.4.3重要的拱坝及水闸的抗震强度计算,宜补充地震作用和常 遇低水位组合的验算。
5.5结构计算模式和计算方法
5.5.1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 其相应设计规范规定的计算模式相同。 5.5.2窄河谷中的土石坝和整体重力坝可按整体坝段进行抗震计 算,一般重力坝、水闸、土石坝可取单位宽度或单个坝(闸)段 进行抗震计算。
算,一般重力坝、水闸、土石坝可取单位宽度或单个坝(闸)段 进行抗震计算。
进行抗震计算。 5.5.3各类水工建筑物的地震作用效应计算方法,除按照本规范 相关章节规定外,应根据工程抗震设防类别按表5.5.3的规定 采用。
5.5.3各类水工建筑物的地震作用效应计算方法,除按照本规范
相关章节规定外,应根据工程抗震设防类别按表5.5.3的规定 采用。
给排水图纸表5.5.3地震作用效应的计算方法
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