GB 51247-2018 水工建筑物抗震设计标准.pdf

seismic ground motion

seismic action

动施加于结构上的动态作用。

hanging wall effect

倾斜发震断层上盘的地震动高于下盘的地震动的现象。 2。1。10地震动峰值加速度 seismicpeakgroundacceleration 地震动过程中剪力墙标准规范范本，地表质点运动加速度的最大绝对值

design earthquake

由专门的场地地震安全性评价按规定的设防概率水准 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

seismic effect

震作用引起的结构内力、变形、滑移、裂缝开展等动态效应。

seismic liguefaction

地震动引起的饱和无黏性土或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

designresponsespectrum

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，可以其与地 震动峰值加速度的比值表示

dynamic method

按结构动力学理论求解结构地震作用效应的方法。

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法求得后直接 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

1.19平方和方根（SRSS）法

squares(SRSS)method

取各阶振型地震作用效应的平方总和的方根值作为总地震作 用效应的振型组合方法。

quasi static method

将重力作用、设计地震峰值加速度与重力加速度比值、给定的 地震作用效应折减系数与动态分布系数的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 行折减的系数

natural vibration period

natural vibration perioo

结构按某一振型完成一次自由振动所需的时间。对应于算 型的自振周期称基本自振周期

seismic measui

除地震作用计算和抗力计算以外的抗震设计内容，包括 造措施。

2.1.27抗震构造措施

根据抗震设计基本要求，可不需计算而对结构和非结构名 必须采取的各种细部要求。

2.2.1作用和作用效应

ah 水平向设计地震加速度代表值； av 竖向设计地震加速度代表值； E; 作用在质点的水平向地震惯性力的代表值； FE 地震主动动土压力代表值； 建筑物单位宽度迎水面的总地震动水压力代表值： g 重力加速度，g=9.81m/s； GE 产生地震惯性力的建筑物总重力作用的标准值； Pw(h) 水深h处的地震动水压力代表值； αi 质点讠的地震惯性力的动态分布系数； β 一设计反应谱； 地震作用的效应折减系数。

2.2.2材料性能和几何参数

S 结构的作用效应； Y 结构重要性系数； Y 结构系数，为考虑承载能力极限状态中非随机性不确 定性而引人的安全裕度； YG 永久作用的分项系数； Ym 材料性能的分项系数； YQ 可变作用的分项系数； 中 设计状况系数。 2.2.4 其他： 特征周期； T 结构自振周期； 入m 附属结构和主体结构质量比值； 附属结构和主体结构的其本频率业值

YG 永久作用的分项系数； Ym 材料性能的分项系数； 可变作用的分项系数； 中 设计状况系数。 .2.4 其他： T 特征周期； T 结构自振周期； 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； T 结构自振周期； 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

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。

3.0。1水工建筑物应根据具量要性科

表3.0.1工程抗震设防类别

主：重要泄水建筑物指其失效可能危及墨水建筑物安全的泄水建筑物。

3。0。2各类水工建筑物的抗震设防水准应以经场地类别调整后 的平坦地表设计烈度和水平向设计地震动峰值加速度代表值表 征，并应按本标准第3.0.3条～第3.0.8条的规定确定。 3.0.3对依据现行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306 确定其设防水准的水工建筑物，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作为水平向设计地震动峰值加 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，水平向设计地震动峰值加速度代表值相应增加 1倍。

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水和重要泄水建筑物 应取100年内超越概率P100为0.02；对1级非水建筑物应取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。0.5对应作专门场地地震安全性评价的工程抗震设防类别

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的灾变安 全裕度进行专门论证，开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。

3。0。8施工期的短暂状况可不与地震作用组

水库地震安全性评价；对有可能发生震级大于5。0级，或震中烈度 大于度的水库地震时，应室少在水库蓄水前1年建成水库地震 监测台网并进行水库地震监测。

3.0。10水工建筑物的抗震设计应包括抗震计算和抗震打

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。0.11对有抗震要求的水工建筑物应在设计文件中提出制订防 震减灾应急预案的要求。 3。0。12设计烈度为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。0.13大坝结构反应台阵的强震监测设计应符合现行行业标准 《水工建筑物强震动安全监测技术规范》SL486或《水工建筑物强 动安全监测技术规范DL/5416的规定

3.0.13大坝结构反应台阵的强震监测设计应符合现

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

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

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有利地段和一般 地段，避开不利地段与危险地段；在不利地段与危险地段进行大坝 建设时，必须对地震安全性进行充分论证。

表4.1.1各类地段的划分

4.1.2水工建筑物开挖处理后的场地土类型宜根据

速按表4.1.2划分。

1土层剪切波速（如场地有多层土，则取建基面下覆盖层各 土层的等效剪切波速）应按下式计算：

Z(d. / us)

1：d。 覆盖层厚度（m）； d：一一覆盖层第i层土的厚度（m）； Usi——覆盖层第i层土的剪切波速(m/s); n一一覆盖层的分层数。 2覆盖层厚度d。应符合下列规定： 1)按地面至剪切波速大于500m/s且其下卧各层岩土的剪 切波速均不小于500m/s的土层顶面的距离确定； 2）当地面5m以下存在剪切波速大于其上部各土层剪切波速 2.5倍的土层，且该层及其下卧各层岩土的剪切波速均不 小于400m/s时，可按地面至该土层顶面的距离确定；剪切 波速天于500m/s的孤石、透镜体，应视同周围土层： 3)当土层中含有硬岩夹层时，应视为刚体，其厚度应从覆盖 层厚度中扣除

式中：do 覆盖层厚度（m）； d:覆盖层第i层土的厚度（m）； 覆盖层第i层土的剪切波速（m/s）； n 覆盖层的分层数

: do 覆盖层厚度（m）； d一覆盖层第i层土的厚度（m）; Usi覆盖层第i层土的剪切波速（m/s）; n一覆盖层的分层数。 覆盖层厚度d应符合下列规定：

表4.1.2场地土类型的划分

4。1.3场地类别应根据场地土类型和场地覆盖层厚度按表4.1.3划分为。、I、Ⅱ、Ⅲ、NV共五类。表4.1.3场地类别的划分场地土覆盖层厚度do（m）类型00do33do55d1515d5050d80d>80硬岩I o软岩、坚硬场地土中硬I iⅡI场地土中软I 1III场地土软弱I1IⅢIIV场地土4.2地·基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、闸等霆水建筑物的地基和岸坡，应满足在设计列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）和渗透破坏的要求，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充许的变形，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。13

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。

黏土层应进行专门的抗震试验研究和分析。除另有规定，地基中 的土层只要满足下列任一指标，即可判定为软弱黏土层： 1 液性指数L大于或等于0.75： 2无侧限抗压强度9小于或等于50kPa； 3 标准贯入锤击数N小于或等于4； 4 灵敏度S.大于或等于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 择采用下列抗震措施： 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 桩基或振冲挤密碎石桩等复合地基

曹。。任小工建巩物地池围

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。

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

4。3.3边坡抗震稳定

地震惯性力的动力放大效应，材料的抗剪断强度可按静态 权值。

边坡地震惯性力的动力放大效应，材料的抗剪断强度可按

。3.4边坡的抗震分析和安全系数取值应按现行行业标准《

水电工程边坡设计规范》SL386或《水电水利工程边坡设计

.3.5对于地质条件复杂日

专门研究。应通过对边坡位移、残余位移或滑动面张开度 效应的综合分析，评价其变形及抗震稳定安全性

5.1.1除渡槽外的水工建筑物可只考虑水平向地震作用。

5。1。1除渡槽外的水工建筑物可只考虑水平向地震作用。 5。1。2设计烈度为度及I度以上的渡槽和设计烈度为V度、X 度的1级、2级下列水工建筑物：土石坝、重力坝等雍水建筑物，长 悬臂、大跨度或高的水工混凝土结构，应同时计入水平向和竖向 地震作用。竖向设计地震动峰值加速度的代表值可取水平向设计 地震动峰值加速度代表值的2/3。在近场地震时应取水平向设计 地震动峰值加速度代表值。 5.1。3严重不对称、空腹等特殊形式的拱坝，以及设计烈度为温度 X度的1级、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土石坝、混凝土重力坝在抗震设计中可只计人顺河流方向 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

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、水闻应同时考虑顺河流方向和垂直河

5。1。6进水塔、闸顶机架和其他两 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当采用振型分解反应谱法同时计算相互正交方向地震的 作用效应时，总的地震作用效应可取各相互正交方向地震作用效 应的平方总和的方根值。

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，

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

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，其设计反应谱应按本标准第3.0。6条的规定采用场地相关反应 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

周期小于0.1s的区段，β(T）取从1.0到βmax直线段； 2 自0.1s至特征周期的水平段，β(T）取最大值βmax 自特征周期至3s区段，B(T）按公式β(T)=βBmax（T,/T)0.6

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Bmax 应按表5.3.3的规定取值。

3.3标准设计反应谱最大值的代

5。3。4标准设计反应谱下限值的代表值βmin不应小于设计反应

5。3。4标准设计反应谱下限值的代表值Bmin不应小于设计反应 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。可按现 行国家标准《中国地震动参数区划图》GB18306中场址所在地区 取值后，按表5.3.5进行调整

地标准设计地震动加速度反应谱

地震作用和其他作用的组合

5。5结构计算模式和计算方法

与其相应设计规范规定的计算模式相同。 5。5。2除窄河谷中的土石坝和横缝经过灌浆的重力坝外，重力 坝、水闸、土石坝均可取单位宽度或单个坝（闸）段进行抗震计算。 5。5。3各类水工建筑物的地震作用效应计算方法除应按本标准 相关章节规定采用外，应根据工程抗震设防类别按表5.5.3的规 定采用，

应设计规范规定的计算模式相

相关章节规定采用外，应根据工程抗震设防类别按表5.5. 定采用

表5.5.3地震作用效应的计算方法

5.5.4对水工建筑物进行线弹性分析时，其地震作用效应的计算

。5。4对小工 可采用只计地基弹性影响的振型分解反应谱法或振型分解时程分 析法。各类水工建筑物的阻尼比取值：土石坝可取为20%，重力 坝可取为10%，拱坝可取为5%，水闸、进水塔及其他建筑物可取 为7%，边坡阻尼比应专门论证。

5.5.5对于工程抗震设防类别为甲类的混凝土重力坝和

5.5.6采用振型分解反应谱法计算地震作用效应时，

采用完全二次型方根法组合。

5。5.9当采用拟静力法计算地震作用效应时，沿建筑物高度作用

5.5.9当采用拟静力法计算地震

式中：E 作用在质点讠的水平向地震惯性力代表值： 水平向设计地震加速度代表值； 地震作用的效应折减系数值，除采用动力法计算钢 筋混凝土结构外，应取0.25 Gei一一集中在质点i的重力作用标准值；

Q; 质点i的地震惯性力的动态分布系数，应按本标准 相应章节中的有关条文的规定采用； 重力加速度。 8

5.6水工混凝土和地基岩体材料动态性能

5.6.1工程抗震设防类别为甲类的大体积混凝土水工建筑物，应 通过专门的试验确定其混凝土材料的动态性能 5。6。2对不进行专门的试验确定其混凝土材料动态性能的大体 积水工混凝土建筑物，其混凝土动态强度的标准值可按表5.6.2 确定，相应的材料性能分项系数可取为1.5；其动态弹性模量标准 值可较其静态标准值提高50%；其动态抗拉强度的标准值可取为 其动态抗压强度标准值的10%

5。6.1工程抗震设防类别为甲类的大体积混凝土水工建年

积水工混凝土建筑物，其混凝王动态强度的标准值可按表 确定，相应的材料性能分项系数可取为1.5；其动态弹性模 值可较其静态标准值提高50%；其动态抗拉强度的标准值 其动态抗压强度标准值的10%

表5.6.2大坝混凝士动态抗压强度标准值（MPa

5.6。3在混凝土水工建筑物的抗震计算中，地基岩体的动态变形 模量可取其静态变形模量，当采用动力法计算其地震作用效应时， 地基岩体及混凝土和地基间的动态抗剪断强度参数的标准值均可 取其静态抗剪断参数的标准值。当采用拟静力法计算其地震作用 效应时，地基岩体及混凝土和地基间的动态抗剪强度参数的标准 值均应取其静态抗剪强度参数的均值。

5.7承载能力分项系数极限状态抗震设计

各类水工建筑物在综合静、动态作用下最不利组合下的抗 和稳定应满足下式：

5。8附属结构的抗震计算

扣主体结构的质量比值入及基本频率比值入符合下列条件 寸吊环标准，附属结构与主体结构可不做耦联分析

一时，附属结构与主体结构可不做耦联分析： 1入m<0.01; 20.01≤入m≤0.1，且入≤0.8或入≥1.25。 5。8。2不做耦联分析的附属结构，可取与主体结构连接处的加速 度作为附属结构地震作用效应计算中的地震动输入。 5。8。3当不做耦联分析的附属结构和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。

cos0一一出 cosO.cos cos(+±+)(1+z) sin()sin() Z= cos(++)cos(二)

式中：FE 地震主动动土压力代表值； 一土表面单位长度的荷重； 中 挡土墙面与垂直面夹角； 42 土表面和水平面夹角； H 土的高度； Y 土的重度的标准值； 一土的内摩擦角； 0e 8 挡土墙面与土之间的摩擦角；

地震作用的效应折减系数，动力法计算地震作用效 应时取为1.00；拟静力法计算地震作用效应时取为 0.25，对钢筋混凝土结构取为0.35。

0.25，对钢筋混凝土结构取为0.35。 5。9。2地震被动动土压力应经专门研究确定

无缝钢管标准5。9。2地震被动动土压力应经专门研究确定