水利工程建筑物结构设计关键问题探讨

李劲飞

（新疆水利水电勘测设计研究院，乌鲁木齐830000）

1 引言

随着我国水利工程建筑业的飞速发展，结构设计作为其中的关键构成部分，也逐渐得到社会各界越来越高的重视。但现如今在水利工程建筑设计中，总是更突显其人文性与功能性，却始终忽略了安全因素对水利工程施工与运行的重要作用。另外，因为水利工程建筑综合性很强，若想保证水利工程的整体质量，设计人员的综合素质也必须得到保证。只有具备丰富的设计与实践经验，才能从结构设计方面促进水利工程防洪性能的提升，进而推动水利工程发挥更大的作用。

2 水利工程建筑施工的重要影响因素

水利工程建筑施工的重要影响因素包括：

1）水利工程作为我国重要的民生工程，在其作用特殊性的影响下，一旦出现以溃坝、高坡失稳等为例的安全事故，不仅会影响社会和谐运行，还会对下游及施工区人员的生命财产安全造成极大威胁。

2）外界环境因素对水利工程建设影响极大。实践证明，天气与空气温湿度等，都会对水利工程具体施工产生影响，因此，企业必须要结合气候、季节与天气条件，合理安排施工工期，尽量减弱外界因素带来的影响。

3）地质条件对水利工程的施工与运行质量起到决定性的作用，尤其是我国很多水利工程都会选择地势复杂的位置建设，因此，在施工前必须展开有效的地质勘探，保证地基的安全性与稳定性，降低工程施工中与运行后的风险。

4）由于水利工程属于一项综合性工程，所涉及的工种比较多，因此，其施工内容相对来讲也更复杂。与此同时，多种工种间的联系性也不容忽视，若想保证水利工程建设的安全性，合理制订施工计划，强化各工种间的配合非常必要。除此之外，在施工责任划分时，应尽量避免责任重复、复杂划分的问题，尽可能降低水利工程施工安全控制目标达成的难度。

3 水利工程建筑物结构设计中的问题与对策

3.1 对勘探工作的重视程度不足

现如今，在我国水利建筑工程建设中，存在勘探水平急需提升，勘探工作无法有效落实，地质勘探的重要作用无法得到充分发挥等问题，严重影响正常施工，也会在一定程度上增加资金成本，从而降低工程效益。与此同时，相关管理人员并未明确勘探工作对水利工程建筑物结构设计的重要性，在对地质情况掌握不足的情况下，不仅难以保证施工方案制订的完善性，也会导致施工中出现很多不必要的麻烦。

3.2 数据资料相对缺失

虽然多数地区都有资料备案，但对于偏远地区与气候恶劣地区来讲，在设计水利工程建筑物结构时，资料收集是一项十分困难的工作，资料完整性与准确性也无法得到保障。在进行结构设计时，若以项目所属地区的气候资料、地质资料以及水文资料等为例的关键数据资料缺失，设计方案的合理性与科学性也会随之下降，进而使施工效率、质量、安全性与成本控制工作受到影响。

3.3 规划的完善性与长远性不够

水利工程建筑物结构设计的复杂性较强，对设计水平的要求相对也比较高，但在确保水利工程建筑物结构水平能满足基本使用要求的同时，很多设计人员却并未意识到规划设计完善化与长远性的关键意义，如此，一方面会降低工程的安全性与经济性，另一方面对设计方案质量控制也非常不利。

3.4 不具备足够的生态意识

目前，在我国水利工程建筑物结构设计工作中，相关单位、管理人员以及设计人员对生态问题的关注度都比较低，环境保护意识相对缺失，进一步导致水利工程建筑物结构设计方案中缺乏生态意识。另外，设计人员过于重视项目的经济性，也是影响水利工程安全性与整体效益的关键原因，若再不给予足够的重视，将会严重阻碍水利工程建筑的可持续发展[1]。

4 水利工程建筑物结构设计的关键点

4.1 注重整体设计的质量

实际上，总平面设计、建筑平面设计、材料设计以及外观设计等，都属于水利工程建筑物结构设计工作。总平面设计简单来讲，即为主要针对建筑物与配套设施展开的设计，通常情况下，其中包括水闸、水坝等基础类设施，也包括生活与管理房屋建筑、绿化设计等配套设施。在以往应用传统设计观念的时期，很多设计人员都并不重视配套建筑以及环境设计，从而导致水利工程建筑与周边建筑协调性极差，也不具备应有的美观性。

经实践证明，优质的总平面设计能有效解决上述问题，其不仅能促进整体规划与设计的合理化与协调化，还在能提高水利工程建筑物功能性的基础上，增强其美观度与艺术感。在设计建筑物结构时，应将专业设备的布置要求作为根据展开平面布置，要注重与总布置图的设计方向相符；在建筑物外观设计中，在遵循协调原则的同时，也要注重与周边环境条件相结合，为水利工程建筑物和环境映衬与融合提供保证。

4.2 确保水闸设计的合理性

水闸设计是水利工程排水止水效率最重要的影响因素，也会在一定程度上决定建筑物的使用寿命。与此同时，设计人员在设计水闸的过程中，也必须明确消力池排水孔、翼墙排水孔和止水伸缩缝合理设计的重要性。水闸排水的主要形式就是消力池底板排水，但极易在水压过大的情况下损坏，所以在设置时可通过降低渗透压力的方式，增强实际排水效果；水利工程渗水的排出，则主要依赖翼墙排水孔，在设计中合理增加渗径；在设计止水伸缩缝时，需选择合适的止水片材料，确保其与水利工程建设要求相符，施工中也要保证止水片的清洁，尽量使混凝土未牢固结合而导致的渗漏问题得到规避[2]。

4.3 提高对混凝土结构设计的重视程度

在水利工程建筑混凝土结构中，极限承载力作为与破坏混凝土结构相接近的强度值，在极易导致混凝土结构变形的情况下，使建筑物稳定性与安全性受到严重影响。而优质的结构极限设计，能够使建筑物极限承载力相关的破坏问题得到有效处理，由此可见，结构极限设计工作有着不可代替的重要性。

在水工重力坝挡水结构设计中，结构极限设计能够则起到更加重要的作用。设计人员需根据极限承载力的相关数据，限制最大拉应力，此时再通过增加应力约束的极限状态，有效控制测定混凝土的不连续点，进而达成将其约束在应力限值要求范围内的目的。另外，混凝土结构裂缝控制也必须得到相应的重视，设计人员需将项目的环境条件、钢筋种类、荷载性质以及构件受力性质等因素充分考虑在内，在控制裂缝宽度的同时，增强水利工程建筑物混凝土结构的安全系数与耐久性，进一步提高其性能与使用寿命。

5 结语

综上所述，水利工程建设的首要目的，即为地下水与地表水合理有效的调配控制，这是新时期人民群众基本生活与生产中，水资源需求得以满足的重要基础。但由于水利工程项目建设过程会受到自然地理、水文、气候与土质等因素的影响，因此，只有提高建筑物结构设计的合理性与质量，才能为工程建设与运行的稳定性提供更高保障。除此之外，也要注重水利工程建筑物结构设计方案的完整性，加大对水利工程建筑各环节施工的控制力度，进一步全面提高工程建设与运行的效率和安全性。