水工結構抗震分析及設計

摘 要：現如今，我國綜合國力不斷增強，水利工程逐漸擴大建設規模。當前水利行業中的水工建筑抗震設計普遍使用單項安全系數法，這種方法適用于針對不同水利項目進行比較分析，從而讓水工建筑物在實際使用過程中具有更強的可靠性。文章首先論述了水工建筑結構抗震設計的原則、水工建筑結構設計中抗震結構設計的要求，然后提出幾條能夠優化水工建筑物抗震設計的實際性建議。

關鍵詞：水工結構;抗震分析;設計

我國位于全球兩大地震帶——歐亞地震帶與環太平洋地震帶之間，地震活動十分活躍。歷史上中國大部分省、自治區、直轄市都發生過多次破壞性地震。20世紀以來，我國共發生6級以上地震650多次，嚴重危害人民群眾的生命財產安全，干擾了我國經濟建設。因此，在我國大力發展、推廣水工建筑抗震技術，對于保障我國經濟社會健康發展具有重要意義。

1 水工建筑結構抗震設計的原則

近年來，地震變得更加頻繁，人民和財產安全受到嚴重影響，造成的一個非常重要的問題是地震造成的水工建筑物倒塌。因此，從水工建筑項目起，應該進行水工建筑結構抗震設計，并嚴格評估?？拐鹪O計應遵循以下準則：①在構建復雜的設計項目時，有必要選擇一種合適的測量方法來研究水工建筑項目薄弱層的塑彈性變形，例如靜力分析和動力分析等方法。②設計時，將彈性過程分析法作為補充類測算措施。必須注意水工建筑結構整體內力位移，還必須選擇不同的測算方法，確保測算水工建筑物內力位移的準確性。③在設計連體水工建筑物的過程中，應同時測量一個或多個水工建筑物結構的振型數，應為單體數的至少9倍，有效質量系數為0.9以上。

2 水工建筑結構設計中抗震結構設計的要求

我國水工建筑物結構的抗震設計有明確的三水準的總體要求。三水準分別是小震不壞、中震不修以及大震不倒。其中，小震不壞指的是當發生較小規模的地震時，水工建筑物的抗震結構設計足以抵擋，同時保證震后水工建筑物在不需要進行維修和養護情況下依然能夠正常使用;中震不修則是要求水工建筑結構在受到與當地規定的抗震等級以及抗震強度相同的地震之后，仍舊不會對居民的生命財產安全造成危害，通過維修檢護之后能正常使用;大震不倒指的是水工建筑物在遭受超過當地最高抗震等級的地震之后，仍舊不會發生倒塌和受到嚴重的損壞，保證人們的生命健康。

3 水工結構抗震設計的幾點建議

3.1設定抗震等級

為保障水工建筑的抗震能力，降低地震對水工結構的破壞程度，保證水工建筑的整體安全性，需要重點加強對水工建筑的抗震設計管理，必須保證水工建筑抗震等級高于地區抗震等級。通過設定抗震等級，能夠有效避免在常規地震條件下水工結構出現大規模坍塌現象，同時提高地震等級異常情況下的抗震能力，給居民逃生贏得寶貴時間。因此在水工建筑結構設計過程中，要根據抗震等級進行設計，從而確保設計的合理性，在實際的設計過程中，設計者要盡可能與相關部門取得聯系，查閱當地歷史地震等級，并以此作為設計的參考依據，最終確定水工建筑物的抗震等級。此外，還需要重點考慮地震周期，提高水工建筑的設計等級，從而避免地震發生時出現水工建筑抗震性能降低等情況，保證水工建筑物的安全，以此保障人們的生命財產安全。

3.2構件間的連接加固設計

各部分構件的可靠連接是水工建筑結構具備優良抗震性能的前提。有效的結構連接可以最大程度地降低水工建筑物倒塌的風險。如果原水工建筑結構構件的承載能力滿足要求，但構件之間的連接較差，仍然會對整個水工建筑結構的抗震性能產生影響。常用的構件連接加固方法有拉桿加固、鋼夾加固、注漿錨桿加固、更換構件加固等。當磚墻與梁、柱沒有有效連接時，往往使用拉桿加固，鋼筋的一段用膨脹螺栓焊接在梁或柱的斜孔位置，另一端固定到磚縫等，可實現比較好的連接加固效果。采用注漿錨桿加固可以大大提高水工建筑磚混結構中墻體之間的連接質量，通過加一根長錨桿，使長錨桿的一端與外柱或外縱墻預埋件牢固連接。另一端嵌入內橫壁。此外，如果水工建筑結構中存在延展性差、強度低的部件，可以通過更換部件來提高延展性和強度。更換部件的方法也有很多，可以根據實際情況選擇合理的更換方法。

3.3選擇合適的地基

自然環境非常重要，在不同的地質條件下，水工建筑物對地震的反應不同。在建造之前，需要選擇適合各種自然環境的地基。強抗震性是地基最重要的選擇條件之一。在選擇地基時，需要考慮地基的穩定性和埋置的深度。地基的穩定性使其可以承受水工建筑的壓力而不會滑移，而埋置深度應為水工建筑物的1/15。為了增加水工建筑物的抗震性，在水工建筑建造中需要設置多道防線就，可以采取許多方法來提高水工建筑物的抗震性。

3.4提高水工建筑的剛度

相關設計人員在進行水工結構設計時，需根據水工建筑設計的要求實施個性化設計。在具體設計中，要保證水工建筑的剛度和整體性能有所提升，應注意以下兩點：（1）重視鋼筋混凝土的運用。在水工建筑工程建設過程中，鋼筋混凝土是重要的原材料，同時也是水工建筑施工順利進行的前提。鋼筋混凝土有著較高的強度和硬度，并且有著良好的經濟性能，且價格較為合理。（2）在水工結構設計過程中，要想達到加固的目的，通?？梢赃x擇增添鋼鐵結構，由此使水工建筑結構的抗震性能得到提升。

3.5提升結構延性

如果水工建筑物的抗震性低于地震等級，則由于脆性破壞很容易倒塌。因此，水工建筑工程結構的抗震設計應提高結構的延性并增加其強度?？梢愿倪M以下內容：①延性材料。如果使用延性材料在發生彈性變形或重復彈性變形時，延性不會有明顯下降。②桿件的延性。為了改善結構的延性，應檢查結構部件的桿件的延性，例如塑性變形、能量耗散等。③構件的延性。某一個構件發生塑性變形和消耗能量的能力，可以通過提高墻體或框架的延性來改善水工建筑結構的整體延性。通常，水工建筑結構的延性與其抵抗塌陷或塑性變形的能力有關。可以在設計中使用以下方法：①在平面上，增強突變處和轉角處之類的延性;②對于豎向，可以增強薄弱樓板延性;③增加首道抗震防線部分的構件延性。

4? 結語

我國水工建筑行業高速發展，水工建筑的數量及體量規模不斷擴大，人們對水工建筑結構的抗震性能也提出了更高的要求。我國政府也逐漸提高了水工建筑抗震設計標準，在這一時代背景下，高水平的抗震加固設計意義重大，進行抗震加固設計時，應當根據實際方案，按照法律法規、技術規范高標準進行，本文對如何應用抗震加固設計進行了分析，以期為相關研究提供參考，為工程中應用抗震加固設計提供借鑒，從而提高我國水工建筑的抗震性能，為人民生命財產健康安全提供保障。

參考文獻：

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[3]李王坤.水工結構抗震設計探討[J].山西水利，2017（06）：47-48.

作者簡介：

孫宇恒（1998.10.28-），男，漢族，河南省洛陽市，本科，鄭州大學水利科學與工程學院。

（鄭州大學水利科學與工程學院，河南 鄭州 450000）