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摘要：随着社会经济的快速发展，在能源需求的刺激下，我国水工建筑（主要指水利水电工程设施）的建设开始蓬勃发展起来。而在水工建筑的设计建造中，防震抗震设计是非常重要的一环，直接关系着水工建筑自身的安全和下游百万百姓的安危。笔者在分析了水工建筑抗震性能设计规范及要求的基础上，探讨了具体的防震设计方法。
关键词：水工建筑；抗震设计规范；抗震设计措施
一些大型水工建筑尤其是高坝在设计建设过程中，非常重视抗震设计。如举世闻名的三峡大坝，在设计过程中依据抗震设计规范，采用了非常多的抗震设计，从而保证了其能够充分应对可能遭遇的强烈地震（否则一旦大坝被震塌，长江下游数亿百姓尽成鱼鳖，后果不堪设想）。因此，在各类水工建筑建设时，必须充分探究抗震设计规范，应用抗震设计方案。
1.水工建筑抗震设计规范与要求
1.1.水工建筑建设前应详细调查施工区的地层结构
根据地理学知识，在两个大陆板块的碰撞地带或者岩层的不稳定地带，是地震的多发区。如日本就处于亚欧板块和太平洋板块的交界处，就属于地震带，其每年发生的有感地震多达1500次以上。因此，在规划建设水工建筑时，务必要首先研究施工地带的岩层结构。首先，要确定该地带是否处在板块的交界处或者附近区域，若是，则应考虑另选新的建设基地；其次，要推算施工地区地壳岩层的形成年龄，一般新生的地壳岩层不稳定，容易引发地震，而岩层年龄很古老的地壳岩层则比较稳定，一般不会发生强烈地震。因此，在施工设计之前，可以利用一些探测仪器分析地层结构，掌握必要的资料数据，为水工建筑的全面抗震设计打下基础。
1.2.对施工区的地形地貌做好调查研究工作
在2008年汶川五一二特大地震中，研究发现很多水工建筑如桥梁、小型水库等并未在地震中被破壞，而是毁于地震引发的次生灾害中。例如，强烈的地震会引发山体滑坡或者泥石流，其对水工建筑的破坏性并不弱于地震。因此，在水工建筑抗震设计规范中，对施工区地形地貌的调查研究工作做出了非常明确的规定。首先，是调查水工建筑施工区山体的稳定性。山体稳定性的大小直接与发生山体滑坡的概率相关，一般情况下，山坡较陡峭、碎岩山体容易发生山体滑坡。同时，还要研究施工区的地形地貌，是否会在地震中形成堰塞湖或者泥石流。在收集这些数据的基础上，进行综合分析，设计出能够预防和抵抗这类次生灾害的十二级方案。特别注意的一点是，在大坝等水工建筑选址时，并不能仅仅根据这些数据确定施工地址（例如平原地带地壳一般比较稳定，但根本不能建设水坝），因此必须将抗震设计具体到水工建筑自身上。
1.3.水工建筑抗震设计须满足“小震不坏，大震不到”
“小震不坏，大震不到”是水工建筑抗震设计规范中非常明确的要求。所谓“小震不坏”，是说水工建筑在遭遇到小烈度的地震时，其内部结构和形态不发生或者仅仅发生很小的变化（如内部结构并不发生断裂、裂缝、松动等较严重的破坏情况，或者仅仅发生外部附属结构的小范围剥落），且这种变化并不会构成正常使用威胁。而所谓的“大震不倒”，顾名思义，是指水工建筑（特别是大型水工建筑如大坝、水库等）在遭遇大烈度的地震并被次生灾害冲击中，虽然整体结构遭到严重破坏，但却不会完全崩溃而引发大规模洪灾。这两个水工建筑抗震设计规范提出的明确要求意义是非常重大的，它的落实不仅保障了水工建筑的施工质量，还在很大程度上阻止了地震灾害进一步扩大的可能性。
2.基于水工建筑抗震设计规范的具体抗震设计措施探讨
2.1.科学地选择水工建筑的施工地址
水工建筑选址是非常重要的抗震对策。其原因就在于，由于地质结构的不同，在遭受相同烈度的地震冲击时，被破坏的程度也是不同的。例如相比较于松软的地面，坚硬地面耐受力就非常强，在这种地面上面建设水工建筑，就能实现比松软地面好得多的抗震能力。因此，选择施工地址时，应尽量避开地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地；饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。同时还应应尽量避免跨越断层，特殊困难情况下应进行地震安全性评价。另外需要注意的一点是，选址是还应尽量避免距离高山、陡坡较近的区域，以免被次生灾害（山体滑坡）破坏。同时，在施工之前还要进行详细的地质勘探，以防将水工建筑选建在了地壳断层上。
2.2.地基抗震设计措施
地基是水工建筑的“脚”，若想在地震中“站得稳”，地基必须“扎得深”。在地震多发带（包括其他地区）的大型水工建筑为了提高抵抗地震的能力，一般采用深基坑施工方法，以增强建筑结构的抗扭曲能力。同时，地基一般由钢筋混凝土整体浇筑的桩基础施工而成，其中钢筋选择高强度的抗扭曲筋，以加强基础的整体性和刚度，同时采取减轻上部荷载等相应措施，以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。而在地基基础与上层建筑的接触位置，为了防止地震中产生相对滑动或者断裂，应采用嵌入式设计。在地基施工完毕后，还要进行强度检测，特别是对混凝土强度的试验检测，必须严格，保证地基整体的浇筑质量。
2.3.水工建筑建筑外形的选择和结构布置的抗震设计措施
在地震带建设水工建筑时，科学的选择建筑构型和结构布置是非常重要的抗震策略。就以水工建筑建设中占据重要地位的桥梁来说，桥型决定了桥梁的力学结构，而桥孔作为构型的一部分，其位置布置会在很大程度上影响桥梁的抗震性能。因此，在桥型选择时要做到因地制宜，且梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验，选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构，比如型钢混凝土结构等。而在桥孔布置时，应兼顾防震能力与通过能力，且以防震能力为主。一般来说，在地震多阀带普遍采用等跨桥孔布置法，两侧桥孔对称，中间不留孔，同时采用低矮桥墩的设计。而且，桥体整体设计在满足通过能力的基础上，尽量减轻重量，减少没有必要的附属结构，以简洁设计为主。同样，在其它水工建筑设计时，也要遵循“以稳为主，兼顾简洁”的设计原则，尽量提高水工建筑的抗震性能。
2.4.防地震次生灾害的涉及措施
在很多情况下，水工建筑不得不“依山傍水”，建设在高山峡谷地区。因此，在防止地震造成破坏的同时，预防次生灾害造成的破坏也非常重要。首先，是尽可能的增强水工建筑的结构强度，只有建筑体自身具备了“钢筋铁骨”，才不惧怕泥石流或者山体滑坡的冲击。因此，在水工建筑设计施工时，应注重钢筋混凝土的应用。同时，尽量选用整体砼建筑的施工方法，来加强整体建筑结构的强度。此外，在建筑结构之间的衔接处，如主梁和次梁的交接处，应采用加固措施，例如用钢筋网扎箍，并用水泥浇筑；其次，在水工建筑如桥梁的关键部位，应开辟出适当面积的缓冲地带，减小次生灾害的冲击力，以免超过水工建筑抵抗的极限；最后，在水工建筑的周围还应根据实际需求建立防护墙。且防护墙的高度应在两米左右，采用锥型设计方案，最大程度地吸收滑坡或者泥石流的冲击力，保护水工建筑的安全。
3.结束语
水工建筑抗震设计必须严格按照设计规范进行。而且，在设计方案的施工落实过程中，还应当加强施工管理，保证施工质量。同时，在工程验收时必须做好抗震设计的综合考核，保证工程施工品质。
参考文献：
[1] DL 5073-1997，水工建筑物抗震设计规范[S].
[2] GB 50199-94，水利水电工程结构可靠度设计统一标准[S].
[3] 赵国藩，曹居易，张宽权.工程结构可靠度[M].北京：水利电力出版社，2012年版.
关键词：水工建筑；抗震设计规范；抗震设计措施
一些大型水工建筑尤其是高坝在设计建设过程中，非常重视抗震设计。如举世闻名的三峡大坝，在设计过程中依据抗震设计规范，采用了非常多的抗震设计，从而保证了其能够充分应对可能遭遇的强烈地震（否则一旦大坝被震塌，长江下游数亿百姓尽成鱼鳖，后果不堪设想）。因此，在各类水工建筑建设时，必须充分探究抗震设计规范，应用抗震设计方案。
1.水工建筑抗震设计规范与要求
1.1.水工建筑建设前应详细调查施工区的地层结构
根据地理学知识，在两个大陆板块的碰撞地带或者岩层的不稳定地带，是地震的多发区。如日本就处于亚欧板块和太平洋板块的交界处，就属于地震带，其每年发生的有感地震多达1500次以上。因此，在规划建设水工建筑时，务必要首先研究施工地带的岩层结构。首先，要确定该地带是否处在板块的交界处或者附近区域，若是，则应考虑另选新的建设基地；其次，要推算施工地区地壳岩层的形成年龄，一般新生的地壳岩层不稳定，容易引发地震，而岩层年龄很古老的地壳岩层则比较稳定，一般不会发生强烈地震。因此，在施工设计之前，可以利用一些探测仪器分析地层结构，掌握必要的资料数据，为水工建筑的全面抗震设计打下基础。
1.2.对施工区的地形地貌做好调查研究工作
在2008年汶川五一二特大地震中，研究发现很多水工建筑如桥梁、小型水库等并未在地震中被破壞，而是毁于地震引发的次生灾害中。例如，强烈的地震会引发山体滑坡或者泥石流，其对水工建筑的破坏性并不弱于地震。因此，在水工建筑抗震设计规范中，对施工区地形地貌的调查研究工作做出了非常明确的规定。首先，是调查水工建筑施工区山体的稳定性。山体稳定性的大小直接与发生山体滑坡的概率相关，一般情况下，山坡较陡峭、碎岩山体容易发生山体滑坡。同时，还要研究施工区的地形地貌，是否会在地震中形成堰塞湖或者泥石流。在收集这些数据的基础上，进行综合分析，设计出能够预防和抵抗这类次生灾害的十二级方案。特别注意的一点是，在大坝等水工建筑选址时，并不能仅仅根据这些数据确定施工地址（例如平原地带地壳一般比较稳定，但根本不能建设水坝），因此必须将抗震设计具体到水工建筑自身上。
1.3.水工建筑抗震设计须满足“小震不坏，大震不到”
“小震不坏，大震不到”是水工建筑抗震设计规范中非常明确的要求。所谓“小震不坏”，是说水工建筑在遭遇到小烈度的地震时，其内部结构和形态不发生或者仅仅发生很小的变化（如内部结构并不发生断裂、裂缝、松动等较严重的破坏情况，或者仅仅发生外部附属结构的小范围剥落），且这种变化并不会构成正常使用威胁。而所谓的“大震不倒”，顾名思义，是指水工建筑（特别是大型水工建筑如大坝、水库等）在遭遇大烈度的地震并被次生灾害冲击中，虽然整体结构遭到严重破坏，但却不会完全崩溃而引发大规模洪灾。这两个水工建筑抗震设计规范提出的明确要求意义是非常重大的，它的落实不仅保障了水工建筑的施工质量，还在很大程度上阻止了地震灾害进一步扩大的可能性。
2.基于水工建筑抗震设计规范的具体抗震设计措施探讨
2.1.科学地选择水工建筑的施工地址
水工建筑选址是非常重要的抗震对策。其原因就在于，由于地质结构的不同，在遭受相同烈度的地震冲击时，被破坏的程度也是不同的。例如相比较于松软的地面，坚硬地面耐受力就非常强，在这种地面上面建设水工建筑，就能实现比松软地面好得多的抗震能力。因此，选择施工地址时，应尽量避开地震时可能发生地基失效的松软场地，选择坚硬场地。基岩、坚实的碎石类地基、硬粘土地基是理想的桥址场地；饱和松散粉细砂、人工填土和极软的粘土地基或不稳定的坡地都是危险地区。同时还应应尽量避免跨越断层，特殊困难情况下应进行地震安全性评价。另外需要注意的一点是，选址是还应尽量避免距离高山、陡坡较近的区域，以免被次生灾害（山体滑坡）破坏。同时，在施工之前还要进行详细的地质勘探，以防将水工建筑选建在了地壳断层上。
2.2.地基抗震设计措施
地基是水工建筑的“脚”，若想在地震中“站得稳”，地基必须“扎得深”。在地震多发带（包括其他地区）的大型水工建筑为了提高抵抗地震的能力，一般采用深基坑施工方法，以增强建筑结构的抗扭曲能力。同时，地基一般由钢筋混凝土整体浇筑的桩基础施工而成，其中钢筋选择高强度的抗扭曲筋，以加强基础的整体性和刚度，同时采取减轻上部荷载等相应措施，以防止地震引起动态和永久的不均匀变形。而在地基基础与上层建筑的接触位置，为了防止地震中产生相对滑动或者断裂，应采用嵌入式设计。在地基施工完毕后，还要进行强度检测，特别是对混凝土强度的试验检测，必须严格，保证地基整体的浇筑质量。
2.3.水工建筑建筑外形的选择和结构布置的抗震设计措施
在地震带建设水工建筑时，科学的选择建筑构型和结构布置是非常重要的抗震策略。就以水工建筑建设中占据重要地位的桥梁来说，桥型决定了桥梁的力学结构，而桥孔作为构型的一部分，其位置布置会在很大程度上影响桥梁的抗震性能。因此，在桥型选择时要做到因地制宜，且梁应结合地形、地质条件、工程规模及震害经验，选择合理的桥型及墩台、基础型式。宜尽可能采用技术先进、经济合理、便于修复加固的结构体系。可以考虑采用减震的新结构，比如型钢混凝土结构等。而在桥孔布置时，应兼顾防震能力与通过能力，且以防震能力为主。一般来说，在地震多阀带普遍采用等跨桥孔布置法，两侧桥孔对称，中间不留孔，同时采用低矮桥墩的设计。而且，桥体整体设计在满足通过能力的基础上，尽量减轻重量，减少没有必要的附属结构，以简洁设计为主。同样，在其它水工建筑设计时，也要遵循“以稳为主，兼顾简洁”的设计原则，尽量提高水工建筑的抗震性能。
2.4.防地震次生灾害的涉及措施
在很多情况下，水工建筑不得不“依山傍水”，建设在高山峡谷地区。因此，在防止地震造成破坏的同时，预防次生灾害造成的破坏也非常重要。首先，是尽可能的增强水工建筑的结构强度，只有建筑体自身具备了“钢筋铁骨”，才不惧怕泥石流或者山体滑坡的冲击。因此，在水工建筑设计施工时，应注重钢筋混凝土的应用。同时，尽量选用整体砼建筑的施工方法，来加强整体建筑结构的强度。此外，在建筑结构之间的衔接处，如主梁和次梁的交接处，应采用加固措施，例如用钢筋网扎箍，并用水泥浇筑；其次，在水工建筑如桥梁的关键部位，应开辟出适当面积的缓冲地带，减小次生灾害的冲击力，以免超过水工建筑抵抗的极限；最后，在水工建筑的周围还应根据实际需求建立防护墙。且防护墙的高度应在两米左右，采用锥型设计方案，最大程度地吸收滑坡或者泥石流的冲击力，保护水工建筑的安全。
3.结束语
水工建筑抗震设计必须严格按照设计规范进行。而且，在设计方案的施工落实过程中，还应当加强施工管理，保证施工质量。同时，在工程验收时必须做好抗震设计的综合考核，保证工程施工品质。
参考文献：
[1] DL 5073-1997，水工建筑物抗震设计规范[S].
[2] GB 50199-94，水利水电工程结构可靠度设计统一标准[S].
[3] 赵国藩，曹居易，张宽权.工程结构可靠度[M].北京：水利电力出版社，2012年版.