對水利工程建筑物結構設計關鍵問題的研究

摘 要：隨著我國經濟水平的不斷提高，我國對水利工程基礎設施建設的投入越來越大。在水利工程建設過程中，結構設計是至關重要的一環，其直接影響水利工程的質量和使用效果。本文結合當前我國水利工程建筑物的實際情況，對建筑物結構的整體設計、混凝土結構設計和水閘設計進行分析，并提出具有針對性的科學解決方案，希望對從事相關工作的人員起到參考作用。

關鍵詞：水利工程；結構設計；整體設計；水閘設計

中圖分類號：TV314 文獻標識碼：A 文章編號：1003-5168（2018）10-0094-02

Research on Key Problems in Structural Design

of Hydraulic Engineering Buildings

YANG Xing

（Henan Lingjie Water Survey Design and Research Co. Ltd.，Nanyang Henan 473000）

Abstract： With the continuous improvement of China's economic level and the continuous promotion of reform and opening up， China has put more and more investment in the infrastructure construction of water conservancy projects. In the process of water conservancy construction， structural design is a crucial part， and even directly affects the quality and effectiveness of water conservancy projects. This paper analyzed the overall design of the building structure， the design of concrete structure and the design of sluice for the construction of the structure of the water conservancy projects in China. At the same time， it put forward the scientific solution of the construction， and hoped to play a reference role to the personnel engaged in the related work.

Keywords： hydraulic engineering；structural design；integral design；sluice design

我國水利工程建設目前正處于發展的黃金時期。但目前，在水利工程建筑物結構設計中，設計師往往更注重建筑物的功能性和人文性，而對水利工程建筑物安全方面的重視程度還有待提高。因此，在水利工程設計中，一定要注重建筑材料的選擇，滿足建筑物的安全性能。同時，水利工程建筑設計所包含的專業知識具有綜合性強、范圍廣的特點，所以設計人員一定要有較高的專業水平和充分的實踐經驗。

1 水利工程建筑物結構設計的意義

水利工程建筑物的結構設計對整個水利工程建設具有重要意義，甚至直接影響水利工程的使用效果和質量安全。因此，必須要在設計階段投入高度重視，注重細節處理。在設計水利工程建筑物結構前，一定要做好充分的調查工作，了解工程項目所在地的地質情況和水文條件，根據實際情況制訂合適的方案。加強水利工程建筑物結構設計，一方面可以大大提升水利工程質量，為施工提供便利；另一方面，還可以降低施工成本，避免不必要的浪費[1]。

2 水利工程建筑物結構設計的關鍵

2.1 整體設計

水利工程建筑物結構設計包括許多方面，如總平面設計、建筑平面設計、造型設計和材料設計等。其中，總平面設計主要是對主體建筑物和其配套設施的設計，主體設施包括水閘、水壩這類基礎設施，配套設施包括生活用房、管理用房和綠化設計等。在傳統設計觀念中，對配套建筑與環境規劃、設計關注度明顯不足，導致設計出的水利工程建筑物往往和周邊建筑不協調，缺乏美觀性。總平面設計就是針對整體規劃和設計，在保證水利工程建筑物功能性的同時兼顧水利工程的結構與藝術感。在結構設計過程中，建筑物要按照專業設備的布置要求進行平面布置，不能違背總布置圖的設計。在設計建筑物的整體外觀時，一定要遵循協調的原則，結合周邊環境條件進行設計，以此保證水利工程建筑物和周邊環境互相融合、互相映襯。除此之外，水利工程建筑物的整體設計要實現個性化設計，保證每個建筑物的設計具有獨特的造型。比如，常見的泵房，大多數造型都是普通的矩形。這里我們以開窗的形式，協調墻面和柱子的關系，使泵房充滿個性。建筑物的材料對建筑整體色彩和對人的感官影響較大，所以在考慮建筑材料時，一方面要保證材料性能滿足水利工程建筑物的使用需求；另一方面，要考慮建筑物的美觀性。水利工程建筑物大多處在風沙侵蝕的環境中，所以要考慮耐侵蝕的建筑材料。

2.2 混凝土結構設計

在水利工程建筑的混凝土結構設計中，最重要的是結構極限設計和裂縫控制。混凝土結構極限設計可以較好地解決建筑物極限承載力所導致的破壞問題。極限承載力是接近破壞混凝土結構的強度值，會導致混凝土結構變形，從而影響建筑物的安全和穩定。在水工重力壩擋水結構中，對結構極限的設計更為關鍵，要把極限承載力作為結構設計中的關鍵數據，限制最大拉應力，使其小于規定的應力限值。而實現該設計的方法就是增加應力約束的極限狀態，對測定混凝土的不連續點進行控制。除此之外，混凝土結構的裂縫控制也是重要的一環。裂縫控制要關注混凝土所處的環境條件、荷載性質、鋼筋種類、構件受力性質和結構使用年限等因素，控制裂縫的寬度可以提高混凝土結構的安全系數和耐久性，提高水利工程建筑物的使用年限。

2.3 水閘設計

水閘的設計直接影響水利工程的排止水效果，影響建筑物的使用壽命。水閘設計的關鍵是消力池排水孔、翼墻排水孔和止水伸縮縫的設計。消力池底板排水是水閘排水的主要方式，若其所受水壓較大，容易造成損壞，因此，設置排水孔可以有效減少滲透壓力，完善排水效果。翼墻排水孔主要起到排出滲水的作用。翼墻排水孔的設計可以增加滲徑。止水伸縮縫要注意止水片材料的選擇，使其滿足工程建設的要求。施工時要保持止水片的清潔，避免混凝土結合不牢靠發生滲漏。

3 水利工程建筑物結構設計存在的問題

3.1 水利建筑工程勘探工作不到位

水利建筑工程的勘探工作對水利工程建筑物的結構設計非常關鍵。利用科學的勘探手段可以及時發現工程準備階段存在的問題，提早制訂解決方案，在施工時可以避免許多不必要的麻煩。但目前，相關部門對我國水利建筑工程勘探工作重視程度不高，落實不到位，勘探技術也有待提高，導致效果不佳，影響施工階段工作的開展，加大了施工難度，對資金成本方面也造成了一定壓力。

3.2 水利工程建筑物結構設計缺少必要的數據資料

加強數據資料收集是保證水利工程建筑物結構設計的效果的有效手段。例如，項目所在地的氣候資料、地質資料和水文資料等。大多數地區，這些資料都是有備案的，收集難度較小，但在偏遠地區和氣候惡劣地區，資料收集存在較大難度，難以收集到當地的全部資料或者收集的資料存在較多問題。在進行結構設計時，如果缺少必要的數據資料，會導致設計方案缺乏科學性和合理性。

3.3 水利工程建筑物結構設計缺乏長遠規劃

水利工程建筑物結構設計是非常復雜的，要求也比一般建筑物的結構設計要高。因此，水利工程建筑物的結構設計需要在滿足基本使用要求的條件下，充分考慮長遠規劃和設計。這對于項目的安全性、經濟性都有較大好處，對設計方案質量的提升也有較大幫助。

3.4 水利工程建筑物結構設計缺乏較強的生態意識

目前，在我國水利工程建筑物結構設計中，很少有人關注生態問題，缺乏對環境的保護。設計人員環保意識的缺失直接導致設計方案缺乏生態意識，設計人員過于關注工程項目的經濟性，對生態保護人事不清。在對水利工程建筑物的結構進行設計時，需要提高生態意識，使水利工程建筑實現可持續發展。

4 結語

水利工程建筑物的結構設計是水利工程建設非常關鍵的環節，工作人員要投入足夠的精力完成這項工作。本文通過對目前結構設計中存在的問題進行分析研究，提出針對性的解決方案，為水利工程建筑物結構設計提供質量的保證。

參考文獻：

[1]張海龍，陳超.對水利工程建筑物結構設計關鍵問題的研究[J].工程技術（全文版），2016（7）：255.