第4章　水工建筑物抗震简介

4.1　水工建筑物的抗震设防水准

不同重要性的工程，其抗震设防要求和抗震设计方法不同。所谓抗震设防，就是各类工程结构按照规定的可靠性要求，针对可能遭遇的地震危害性所采取的工程和非工程的防御措施。合理建立水工建筑物的抗震设防水准框架是进行抗震设计的首要前提。水工建筑物按对其所作场址地震强度的预测、工程的重要性及其一旦失效造成后果的严重性，划分成不同的抗震类别，据以设定建筑物的设防水准和相应的功能目标。现行水工抗震设计规范划分为甲、乙、丙、丁4类，见表4.1.1。把场址基本烈度在6度以上、1级壅水建筑物或重要泄水建筑物划分为甲类。重要泄水建筑物是指其失效可能危及壅水建筑物安全的建筑物，例如1级拱坝的泄洪表孔、中孔或泄洪洞。

各类水工建筑物的抗震设防标准，分两种情况确定。

（1）一般情况下，应采用GB　18306—2001《中国地震动参数区划图》给定的基岩峰值加速度和场地特征周期（附录B和C）进行抗震设计和施工建设，无需进行专门的地震危险性分析工作。该区划图对应的是50年超越概率10%的设防水准。

然而，目前现行的SL　203—1997《水工建筑物抗震设计规范》和DL　5073—2000《水工建筑物抗震设计规范》，仍以1990年颁布的中国地震烈度区划图所划分的地震烈度作为水工建筑物工程场地抗震设防依据的基本指标。水工建筑物抗震设计规范的修订，已以地震动参数（加速度和特征周期）作为一般建筑物抗震设防依据的基本指标来取代地震烈度。

（2）基本烈度为6度或6度以上地区的坝高超过200m或库容大于100亿m3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（1）型工程，其设防标准应依据专门的地震危险性分析提供的基岩峰值加速度反应谱及时程来评定。

国内外震害情况表明，水工建筑物一般从地震烈度达到7度时开始出现震害。因此，各国都以7度作为抗震计算和设防的起点。设计烈度为6度时，抗震计算不起控制作用，只需要对重要建筑物采取适当的抗震措施。设计烈度为9度以上的工程，国内外仅有个别实例，基本上未经过设计强震考验。因此，对于设计烈度高于9度的水工建筑物或高度大于250m的壅水建筑物，需要专门研究其抗震安全性，并报主管部门审查、批准。

凡专门进行地震危险性分析的工程，现行规范规定设计地震加速度代表值的概率水准，对壅水（挡水）建筑物应取基准期100年内超越概率P100为2%（意思是壅水建筑物所在场地今后100年内发生超过设计加速度代表值的可能性不应超过2%）；对非壅水建筑物应取基准期50年内超越概率P50为5%。2008年汶川特大地震发生后，国内多位水工抗震专家针对大坝的抗震设防标准提出了新的观点，见第9章。

下面结合上述关于水工建筑物的抗震设防水准的规定，介绍相应重现期TR（Return period，在同一地区某时段t内，某一强度的地震动每发生一次的平均时间间隔）的计算。

地震发生的时间、地点、强度及危害等均不确定，可看作一随机过程。假设地震的发生为泊松事件（解释参见附录F），而场地上的地震动是周围的地震所造成的影响，因此，场地上的地震动强度超过给定值这一事件作为随机现象也可以看做一种泊松过程。其年平均发生率（Average annual occurrence rate，即某一区域内发生地震动强度大于给定下限值的地震总数与统计年数的比值）用表示且假定已经求得，按照泊松过程理论，给定场地上在t年内地震动强度Y≥y发生一次以上的概率（t年内的超越概率）与年平均发生率 的关系为

那么，年平均发生率为

地震重现期数值上等于地震年平均发生率λ（Y≥y）的倒数，即

若水工壅水建筑物以100年基准期内发生超过设计加速度代表值的可能性不超过2%作为抗震设防的标准，下面计算对应的重现期。

首先计算年发生率：

那么，重现期：

这表示100年期限内设计加速度超越概率不大于2%的地震其重现期约为4950年，可近似取5000年。100年期限内的超越概率不大于2%，也就是说年超越概率不大于0.02/100＝0.0002。