水工建筑結構設計關鍵問題探討

楊梓靜

摘要：我國水工建筑物結構設計十分重視水工建筑物的功能性和人文性。而安全性是水工建筑物結構設計的首要問題。因此，為了優化水工建筑物結構設計，本文從水工建筑物的特點入手，著重分析了水工建筑物結構設計的意義，并探索了水工建筑物結構設計存在的問題及水工建筑結構設計中的關鍵問題，提出了水工建筑物結構設計的策略。

關鍵詞：水工建筑物；結構設計；關鍵問題；策略

對于水工建筑物結構的功能設計來說，其具有穩定可靠的特點。但是從目前來看，雖然水利工程有整體上升的趨勢，但是也面臨著各種各樣的問題。在個別結構設計中還有很多不足，例如，不能夠普遍適用且不耐用，這在一定程度上影響著生產和生活，因此，應該對結構質量控制進行提高，確保水利能夠更好地發展的同時還能夠滿足人們生活的需求。通過分析水利建筑工程結構設計，找到存在的問題并加以解決。

1水工建筑結構設計的概述及意義

水工建筑是指通過修建堤壩、水閘、渡槽等水工建筑物對水資源進行調控，通過這些水工建筑物的興建來預防或控制洪澇災害和干旱災害，滿足社會生產和人民生活的需要。水工建筑規模比較大，工期比較長，相比其他建筑工程，水利工程的施工難度更大，在水利工程設計階段，需要對工程所在地的地形地貌、水文地質條件、氣候條件、人文環境等各種情況進行詳細調查。水工建筑物結構設計是水工建設的關鍵，直接影響著水工建筑物的建設質量。在明確了水利工程自身對建筑結構中一系列專業設施的要求后，才能進行建筑結構的總體設計，并在設計的過程中堅決貫徹落實國家對于水工建筑所頒布的相關明文規定與操作的規范。因此，在水工建筑物建設之前需要設計人員對水工建筑物的結構進行設計。

2水工建筑結構總體設計

在進行水工建筑結構設計的過程中，最主要的就是對水工建筑的整體以及運行設施進行的總體規劃以及細節設計。而在水工建筑結構中，主要包括水閘以及水壩、設備管理用房等。具體而言，就泵站結構設計來看，在設計的過程中主要涉及到泵房、配電站以及員工住所等建筑。而在原有泵站的設計中，設計人員僅重視到泵站的主要運行結構，嚴重忽視了泵站的其他結構設計，使得此工程在后期投入使用時，出現其使用功能與配套設施比例不均衡的現象。

3水工建筑混凝土結構設計的根基

3.1對水工混凝土的結構極限進行確定

承載能力和正常使用是極限的兩種狀態。對于承載力狀態來說，它的標準是結構材料的強度要大于極限承載的破壞能力，或者由于嚴重變形而不能夠再承載，其設計依據是在水工重力壩擋水的結構中受壓破壞的極限承載力，最大拉應力要在小于規定的某一個比較低的應力限值內。

3.2對裂縫進行控制

對裂縫進行控制是水工混凝土結構設計中的一個關鍵問題。因為水利工程中的大多數結構都是遭到裂縫寬度來控制的，和承載力沒有關系，因此，為了防止產生裂縫，應該選取最佳的解決方法。由于耐久性對不同寬度的裂縫有不一樣的要求，所以要通過綜合考慮所處環境、荷載本質、水壓力變化和結構使用的年限來將其辨別，對允許裂縫的寬度進行判定。從理論上來看，正常使用的耐久性指標會隨著安全等級結構的不同而變化。評估并計算鋼筋混凝土構件的抗裂性，把斷面的作用力變形造成的裂紋而出現的開度作為其制定設計的標準，并在其過程中要考慮到混凝土與鋼筋在實際操作中的極限狀態。

4水閘設計

在進行水閘設計時，首先要考慮對排水效果影響最大的消力池排水孔的設計，為了降低護坦排水壓力，要在護坦后面設置一定數量的排水孔，讓排水孔呈垂直分布狀態，在水流通過水閘時，水流壓強下降，這時的水流壓強是可控的。在水流通過排水孔時，水流壓力被吸出。

4.1消力池排水孔

消力池排水是水閘設計的重要環節，為了降低消力池底部的滲透壓力，設計人員可以在消力池水平護坦設置垂直排水孔，這樣當水流出水閘之后，會平穩地流向消力池底板，減小消力池底板的滲透壓力。排水孔應設計在底板的后半段，避免水流從排水孔中吸出而掏空底板。

4.2止水伸縮縫

在水工建筑使用過程中，止水伸縮縫會因為建筑施工、建筑設計、建筑材料等因素的影響而出現滲漏現象。具體來講，施工過程中經常出現止水片上的油漬、水泥渣等污物沒有清理干凈的現象，導致混凝土與止水片結合不好而引發滲漏。針對這種現象，水工建筑施工人員應在模板上涂抹脫模劑，徹底清理水晶片上的油漬、水泥渣等污物。另外，如果止水片上有針孔、砂眼等雜物會導致止水片與混凝土之間的接縫不牢固，伸縮縫滲漏。因此，在止水片采購過程中，采購人員應嚴格控制止水片的質量、性能、規格和品種，確保止水片能夠滿足工程要求。

4.3翼墻排水孔

為了能排出滲水，可以將排水孔安裝在單向水頭水閘下游翼墻和護坡中，在擋土墻一端的孔口下安裝反濾層。與此同時，應該在進口翼墻處安裝水孔，加大滲水的口徑，促使上流的水流能夠徑直從孔中滲透到墻后，這在一定程度上減少了翼墻防滲，降低了抗沖強度。如果想要繞滲垂直流入到插入河岸墻后，就應該縮小滲透口徑，加大其滲流。

5安全監控

在水工建筑中有經濟價值比較高、影響力比較大的工程，對其應該在施工后進行相應的安全監控。如果水工建筑在使用過程中出現損壞，一般都會有預兆，在日常中，及時監測水工建筑的每個方面，不停分析并計算監測數據，這樣有利于更精準的評價其工作狀況，一旦發現問題能夠快速地進行解決，與此同時，數據的積累程度影響著今后的工作進展。水工建筑物的監控內容可以分為3個方面：一是對原型進行觀察檢測；二是對監控進行分析；三是評估建筑物的工作狀態。利用在監測儀器上獲取的數據，對其進行管理分析，這對水工建筑物的工作狀況進行評估和預警有很好的促進作用。

6結語

總之，由于水利工程對于人類社會的生產生活和生態環境改善具有重要作用，社會各界對于水利工程項目的關注程度在不斷提高，水利工程建筑在項目設計與施工中還存在一些問題，需要進一步的研究和探討以及相關技術的不斷提高和完善，為構建環境友好型、資源節約型社會提供基本保障。

參考文獻：

[1]朱建生.水工建筑結構設計關鍵問題探討[J].河南水利與南水北調，2018，47（1）：62-63.

[2]吳繼明.水工建筑混凝土結構設計及其施工質量控制[J].水利技術監督，2011，19（3）：26-28.

[3]宋哲.淺析建筑現場檢驗分析及存在問題[J].華章，2012（28）：353.

（作者單位：河北省水利水電勘測設計研究院）