對(duì)水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題的研究

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)水平的不斷提高，我國(guó)對(duì)水利工程基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)的投入越來(lái)越大。在水利工程建設(shè)過(guò)程中，結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是至關(guān)重要的一環(huán)，其直接影響水利工程的質(zhì)量和使用效果。本文結(jié)合當(dāng)前我國(guó)水利工程建筑物的實(shí)際情況，對(duì)建筑物結(jié)構(gòu)的整體設(shè)計(jì)、混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和水閘設(shè)計(jì)進(jìn)行分析，并提出具有針對(duì)性的科學(xué)解決方案，希望對(duì)從事相關(guān)工作的人員起到參考作用。

關(guān)鍵詞：水利工程；結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；整體設(shè)計(jì)；水閘設(shè)計(jì)

中圖分類號(hào)：TV314 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A 文章編號(hào)：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(guó)水利工程建設(shè)目前正處于發(fā)展的黃金時(shí)期。但目前，在水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，設(shè)計(jì)師往往更注重建筑物的功能性和人文性，而對(duì)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(shè)計(jì)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(shí)，水利工程建筑設(shè)計(jì)所包含的專業(yè)知識(shí)具有綜合性強(qiáng)、范圍廣的特點(diǎn)，所以設(shè)計(jì)人員一定要有較高的專業(yè)水平和充分的實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)。

1 水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的意義

水利工程建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)對(duì)整個(gè)水利工程建設(shè)具有重要意義，甚至直接影響水利工程的使用效果和質(zhì)量安全。因此，必須要在設(shè)計(jì)階段投入高度重視，注重細(xì)節(jié)處理。在設(shè)計(jì)水利工程建筑物結(jié)構(gòu)前，一定要做好充分的調(diào)查工作，了解工程項(xiàng)目所在地的地質(zhì)情況和水文條件，根據(jù)實(shí)際情況制訂合適的方案。加強(qiáng)水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，一方面可以大大提升水利工程質(zhì)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(fèi)[1]。

2 水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵

2.1 整體設(shè)計(jì)

水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)包括許多方面，如總平面設(shè)計(jì)、建筑平面設(shè)計(jì)、造型設(shè)計(jì)和材料設(shè)計(jì)等。其中，總平面設(shè)計(jì)主要是對(duì)主體建筑物和其配套設(shè)施的設(shè)計(jì)，主體設(shè)施包括水閘、水壩這類基礎(chǔ)設(shè)施，配套設(shè)施包括生活用房、管理用房和綠化設(shè)計(jì)等。在傳統(tǒng)設(shè)計(jì)觀念中，對(duì)配套建筑與環(huán)境規(guī)劃、設(shè)計(jì)關(guān)注度明顯不足，導(dǎo)致設(shè)計(jì)出的水利工程建筑物往往和周邊建筑不協(xié)調(diào)，缺乏美觀性?？偲矫嬖O(shè)計(jì)就是針對(duì)整體規(guī)劃和設(shè)計(jì)，在保證水利工程建筑物功能性的同時(shí)兼顧水利工程的結(jié)構(gòu)與藝術(shù)感。在結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)過(guò)程中，建筑物要按照專業(yè)設(shè)備的布置要求進(jìn)行平面布置，不能違背總布置圖的設(shè)計(jì)。在設(shè)計(jì)建筑物的整體外觀時(shí)，一定要遵循協(xié)調(diào)的原則，結(jié)合周邊環(huán)境條件進(jìn)行設(shè)計(jì)，以此保證水利工程建筑物和周邊環(huán)境互相融合、互相映襯。除此之外，水利工程建筑物的整體設(shè)計(jì)要實(shí)現(xiàn)個(gè)性化設(shè)計(jì)，保證每個(gè)建筑物的設(shè)計(jì)具有獨(dú)特的造型。比如，常見的泵房，大多數(shù)造型都是普通的矩形。這里我們以開窗的形式，協(xié)調(diào)墻面和柱子的關(guān)系，使泵房充滿個(gè)性。建筑物的材料對(duì)建筑整體色彩和對(duì)人的感官影響較大，所以在考慮建筑材料時(shí)，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(fēng)沙侵蝕的環(huán)境中，所以要考慮耐侵蝕的建筑材料。

2.2 混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)

在水利工程建筑的混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，最重要的是結(jié)構(gòu)極限設(shè)計(jì)和裂縫控制?；炷两Y(jié)構(gòu)極限設(shè)計(jì)可以較好地解決建筑物極限承載力所導(dǎo)致的破壞問(wèn)題。極限承載力是接近破壞混凝土結(jié)構(gòu)的強(qiáng)度值，會(huì)導(dǎo)致混凝土結(jié)構(gòu)變形，從而影響建筑物的安全和穩(wěn)定。在水工重力壩擋水結(jié)構(gòu)中，對(duì)結(jié)構(gòu)極限的設(shè)計(jì)更為關(guān)鍵，要把極限承載力作為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的關(guān)鍵數(shù)據(jù)，限制最大拉應(yīng)力，使其小于規(guī)定的應(yīng)力限值。而實(shí)現(xiàn)該設(shè)計(jì)的方法就是增加應(yīng)力約束的極限狀態(tài)，對(duì)測(cè)定混凝土的不連續(xù)點(diǎn)進(jìn)行控制。除此之外，混凝土結(jié)構(gòu)的裂縫控制也是重要的一環(huán)。裂縫控制要關(guān)注混凝土所處的環(huán)境條件、荷載性質(zhì)、鋼筋種類、構(gòu)件受力性質(zhì)和結(jié)構(gòu)使用年限等因素，控制裂縫的寬度可以提高混凝土結(jié)構(gòu)的安全系數(shù)和耐久性，提高水利工程建筑物的使用年限。

2.3 水閘設(shè)計(jì)

水閘的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)的關(guān)鍵是消力池排水孔、翼墻排水孔和止水伸縮縫的設(shè)計(jì)。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(shè)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(shè)計(jì)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(shè)的要求。施工時(shí)要保持止水片的清潔，避免混凝土結(jié)合不牢靠發(fā)生滲漏。

3 水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)存在的問(wèn)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(duì)水利工程建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)非常關(guān)鍵。利用科學(xué)的勘探手段可以及時(shí)發(fā)現(xiàn)工程準(zhǔn)備階段存在的問(wèn)題，提早制訂解決方案，在施工時(shí)可以避免許多不必要的麻煩。但目前，相關(guān)部門對(duì)我國(guó)水利建筑工程勘探工作重視程度不高，落實(shí)不到位，勘探技術(shù)也有待提高，導(dǎo)致效果不佳，影響施工階段工作的開展，加大了施工難度，對(duì)資金成本方面也造成了一定壓力。

3.2 水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺少必要的數(shù)據(jù)資料

加強(qiáng)數(shù)據(jù)資料收集是保證水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的效果的有效手段。例如，項(xiàng)目所在地的氣候資料、地質(zhì)資料和水文資料等。大多數(shù)地區(qū)，這些資料都是有備案的，收集難度較小，但在偏遠(yuǎn)地區(qū)和氣候惡劣地區(qū)，資料收集存在較大難度，難以收集到當(dāng)?shù)氐娜抠Y料或者收集的資料存在較多問(wèn)題。在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，如果缺少必要的數(shù)據(jù)資料，會(huì)導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案缺乏科學(xué)性和合理性。

3.3 水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃

水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是非常復(fù)雜的，要求也比一般建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要高。因此，水利工程建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)需要在滿足基本使用要求的條件下，充分考慮長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃和設(shè)計(jì)。這對(duì)于項(xiàng)目的安全性、經(jīng)濟(jì)性都有較大好處，對(duì)設(shè)計(jì)方案質(zhì)量的提升也有較大幫助。

3.4 水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)缺乏較強(qiáng)的生態(tài)意識(shí)

目前，在我國(guó)水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中，很少有人關(guān)注生態(tài)問(wèn)題，缺乏對(duì)環(huán)境的保護(hù)。設(shè)計(jì)人員環(huán)保意識(shí)的缺失直接導(dǎo)致設(shè)計(jì)方案缺乏生態(tài)意識(shí)，設(shè)計(jì)人員過(guò)于關(guān)注工程項(xiàng)目的經(jīng)濟(jì)性，對(duì)生態(tài)保護(hù)人事不清。在對(duì)水利工程建筑物的結(jié)構(gòu)進(jìn)行設(shè)計(jì)時(shí)，需要提高生態(tài)意識(shí)，使水利工程建筑實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展。

4 結(jié)語(yǔ)

水利工程建筑物的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)是水利工程建設(shè)非常關(guān)鍵的環(huán)節(jié)，工作人員要投入足夠的精力完成這項(xiàng)工作。本文通過(guò)對(duì)目前結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中存在的問(wèn)題進(jìn)行分析研究，提出針對(duì)性的解決方案，為水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供質(zhì)量的保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]張海龍，陳超.對(duì)水利工程建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)關(guān)鍵問(wèn)題的研究[J].工程技術(shù)（全文版），2016（7）：255.