关于水工建筑物结构设计中相关问题的分析

陈超恒

(中国电建集团成都勘测设计研究院有限公司，四川成都 610072)

作为水利工程的一部分，水工建筑物的设计与施工质量对生态环境的良好开发有着重要的意义，所以建设水工建筑必须要求设计人员提前作好方案规划，以提高建筑结构的合理性。不过经常因为受环境和技术条件的影响，对周边环境的勘察不足或者资料搜集不全等情况，使得工程设计出现多方面的问题。所以一定要在建筑及结构设计上统筹规划、合理布局，努力提高水工建筑物的功能性、安全性。

1 水工建筑物结构设计的意义

水工建筑物结构的设计必须同时从短期和中长远规划上加以分析，不但要提高各相关方对建筑设计质量的关注，尽量满足当前的使用需求，同时还要从更长远的视角思考，从而使得水工建筑适应未来变化，顺应未来发展导向，并从多方面对建筑结构设计加以规范，满足各种环境变化下的使用安全。建筑结构设计必须从现实来看，针对传统工程设计中出现的问题，在整个的建筑设计流程中以标准为基础进行标准化设计[1]。并在工程技术方面加以反思与完善。水工建筑的设计和施工必须充分考虑环境复杂性，努力使其与环境相互融合，所以一定要对环境进行全面勘察，因为不但需要提高设计的品质，同时还要考虑减少施工成本和使用成本，以确保水利工程建设的可行性。

2 水工建筑物结构设计的内容

2.1 科学、合理的结构设计方案

对于水工建筑来说，对于整体的结构的考虑必不可少，通过科学、合理的结构设计方案可以保证后期工程建设的顺利开展，进而改善工程项目的整体品质，以达到水工建筑预期的功能和效果。在水工建筑结构设计中，最为关键的就是主体结构设计，必须在现场的详细勘察的基础上进行，并按照水工建筑的使用需求，完成主体结构形式的确定。针对水工建筑的各种特征，在总体构造上加以把控，使之能满足启闭机、闸门等有关金属结构的使用条件，还要保证发电机组等相关设备的安装、运行的要求，结构设计中必须按照各相关专业图纸加以整体规划和协同设计，确保水工建筑物在设计使用功能上的整体性。

2.2 明确混凝土材料的性能要求

水工建筑物在进行结构设计时，混凝土材料是关键内容，因为水工建筑物结构尽管类型很多，但大部分结构都必须采用混凝土，而混凝土的质量又直接影响到工程整体的安全性和耐久性，所以必须在结构设计阶段，特别注意对于混凝土各方面性能要求的正确性。混凝土结构施工的重点是在浇筑、养护等工序须根据施工的技术规范要求严格实施，并要做好质量检测，提高其整体性，从而防止开裂的发生。如果混凝土施工管理不严格，将会导致结构的整体稳定性受到影响，妨碍水工建筑物的正常运行使用，所以必须提前在结构设计时考虑各种施工时可能出现的问题，尽量从源头规避，确保混凝土的强度、耐久性等技术指标满足规范要求。

2.3 重视涉水设施的防水、排水设计

涉及到针对闸门、管道等设备的构造措施，在该处设计中，重点要关注其防水和排水性能。因为水工建筑物工作时，一直受到水力影响，若在总体设计中，未能充分考虑其防水、排水等特点，会使其在后期的使用性能大幅度地降低，从而影响了整个建筑的功能性。因此水工建筑物在考虑各个涉水设施的设计时，必须重点解决所有容易出现问题的部位，使其满足施工、运行的基本需要，以保障今后水工建筑物的整体功能。

3 水工建筑物结构设计的常见问题

3.1 工程勘察工作不够深入

水利工程通常是一个很复杂的建设过程，在设计前必须先对环境条件和地质状况等进行勘察，并提供详尽的勘察资料以提升设计准确性。然后还须提出对不利条件的处理建议，对可能发生的环境问题也必须提前分析，这对于水工建筑物后期的施工有着很重要的帮助[2]。不过由于目前受到各种因素的影响，对环境状况不能进行深度勘测，所采用的勘测技术和管理手段并不一定适用，使得勘测结果和现实状况不符，设计也就会存在遗漏或者偏差，从而影响工程建设的顺利开展。

3.2 设计内容超标准范围

水工建筑物的结构设计必须以相关标准、规范为基础，在设计的过程中还应根据设计规范加以完善与优化，符合实际工况。如果建设单位或者方案策划的要求定的太高，再或者是地质、水文等自然条件过于特殊，则设计技术内容可能超出设计标准的范围，就需要投入时间和资源进行超规范的研究论证，而且为了保证安全，还必须加大的人力、物力、财力的投入来应对高要求的情况，容易导致资源的浪费，从而增加了建设成本。若标准采用过低，将会导致施工质量出现问题，影响后期的安全和使用。因此标准规范的选用十分关键，目前我国水利工程常出现工程实际内容超标准范围的情况，出现采用规范不明确或与实际不符的状况，所以在标准规范的使用过程中必须对有关指标进行深入分析，除了做到知其然，还要之其所以然，对超出规范内容的部分根据计算和分析等加以调整。

3.3 缺乏全面、准确的数据分析

水工建筑物的结构设计要想科学有效，就必须对数据进行收集和分析，并针对实际数据分析建立具体的设计方案。由于必须对地理、气象、温度、水文地质等因素进行采集，所以数据收集分析的内容是一个比较大范畴的，是复杂并且长期性的工作，要有一定准确性，有关部门的数据更新也要及时。对地理位置比较好的地方而言，数据的收集压力就相对较小，而且数据也比较准确，可是在对自然环境较差的地区就比较困难，数据分析结果就很容易发生差错。例如在现实的水工建筑设计过程中，假如对水文数据的获取还不够准确，就必须通过对以往的统计信息加以计算，而一旦所获取的数据和现实数据之间出现了误差，就会使得水工建筑的设计产生不合理的情况，从而直接影响后期的建造与使用，从而增加了成本投资，也减少了运行效益，所以数据分析的准确性就至关重要了。

3.4 缺乏长远计划

水利水电工程通常是一个综合性的复杂的工程项目，建筑和结构设计环节中不但要着眼于工程项目短期内的效益，而且还要具备长远视野，为长期的使用做好计划，以增强工程项目的可持续性，并符合国家水利政策未来的规划走向。水工建筑物的工程设计都是以环境为基础的，可重复性较低，所以在设计过程中对地理位置以及空间布局等都必须加以规划，并与环境相互协调与融合，做到因地制宜。在山区和平原对水工建筑有着不同的要求，因此建筑设计难度也有不同，在城市中的水利工程要符合当地的发展规划，除了满足当前的使用需求外，还要尽量做到能够融入未来城市建设的体系中去。所以在设计过程中要以保护环境和可持续发展为原则，作好长远规划，这不仅对于工程本身有好处，更有利于环境和社会的发展。

4 水工建筑物结构设计的改善调整

4.1 完善城市水利规划

水工建筑物的结构设计必须服从于水利工程规划方案，而水利工程规划是一个综合的项目计划，对水利工程的设计和建造都有着指导性意义。科学合理地构建水利工程规划文件可以指导水利工程的实施，从而增强了工程设计的可靠性和可操作性。而水利规划则需要从多个视角加以分析，必须对各项数据以及环境状况等因素进行深入调查，并进行总体部署，进行统筹协调，以提出合理的建设目标和设计方向，从而促进水利工程的长期发展，在正确的规划上进行水工建筑物的设计，是设计合理、安全可靠、品质提升的前提。

4.2 制定符合工程特点的设计标准

工程结构设计标准的选用和编制要满足工程实际情况，以合适的标准规范为依据，才能进一步提高工程设计质量。所以制定适宜的结构设计标准是一个重要环节，必须对建筑实际状况加以分析，并根据建设工程的规模和施工环境等对建筑技术标准做出适当调整，对水工建筑物的结构设计做出合理界定，以避免遗漏信息，缺乏参考性。每个企业都有自己业务相对集中的范围或者地区，而制定适用性强的内部结构标准则是水利工程企业长期发展壮大的必要条件，通过采用科学合理的技术标准可以提高设计效率，从而控制成本和工期，提升工程品质。

4.3 对施工图审查提高重视

设计图纸对工程后期的建设有着重要指导性，设计图纸的审核往往能够指出设计图纸中出现的原则性问题，从而增强了图纸设计的准确性。但由于我国水利工程的设计事业也处在蓬勃发展的阶段，在对工程设计的审核制度方面还存在着很多缺陷，设计图纸审核中容易存在遗漏，所以面对这一问题，有关主管部门就需要增加对设计图纸审核工作的关注，图纸的设计必须根据以往经验提升绘图水准，而审核工作必须建立相关的制度，严格规定审核方式，对不合理的审核程序加以精简，从而优化审核流程。还要加强对前期规划、可行性研究等工作成果的审查，确保方案的准确性、可实施性，才能够保证设计和施工的质量。

4.4 合理设定工程结构尺寸和材料参数

在水工建筑物结构设计过程中，往往需要充分考虑建设地点的实际情况，正确选用抗震设防烈度、结构等级、抗浮水位、风荷载等参数，再确定结构形式、跨度、基础形式等设计内容，以使得建筑功能满足实际工程的需要。例如在混凝土建筑结构设计时，由于水工建筑的体积很大，所以必须在此结构中采用跨高小、尺寸大的构件。水工建筑物具有工程应用的特殊性，由于水工建筑常年遭受水力环境的影响，导致它对混凝土强度等性能的要求很高，所以在在混凝土防水等级和耐久性上必须提高设计要求，同时也必须严格控制配筋率，并明确在混凝土浇筑、养护时的施工措施和注意事项。

4.5 完善水利工程资料的整理工作

在开展水工建筑物结构设计工作前，就必须先对建设项目所在区域进行详细的勘察，以获取建设项目中所需的所有资料和数据，具体包含了当地的水文、地质、气象等有关信息，并严格地按照实际勘察的成果进行结构设计，并根据工程特点做出进一步完善和优化，确保了水文地质、气象等有关资料的完整性和真实性，并防止由于资料的丢失而影响建筑结构设计的安全性，使工程前期资料可以成为建筑工程设计完全可信赖的支撑材料。建设单位对所其掌握的资料要加以确认和分析，确保资料的真实性，并及时与设计单位进行沟通，确保资料传达的完整性。充分整合建筑周边的自然环境和人文因素，使水工建筑的结构设计具备更好地实用性，可以为地方的水利和生态环境的发展提供良好的支持。

5 总结

结构设计的质量直接影响水工建筑物和周边生态环境的总体品质，所以在进行工程结构设计时必须增加对建筑物安全和质量的重视，并注意对自然环境以及周围客观因素的综合考虑，以增强工程设计的合理性。水工建筑物是水利、生态工程中的重点内容，在建设项目实施中要综合考虑技术经济、环境保护和水土保持等多方面的因素，防止因对建筑物设计的不合理而产生的各类不利影响。同时，在水工建筑物结构设计中还必须根据工程项目的具体特点，结合周围自然条件的实际情况，因地制宜的进行设计，以提高工程项目的实施质量，最大程度地发挥其社会经济价值。