巴基斯坦卡洛特水电站建筑与装修设计

黄河 倪爱民 杨牧

摘要：适用、经济、美观是水电站建筑设计的基本原则。对巴基斯坦卡洛特水电站建筑与装修设计进行了实践分析。结果表明：在设计水电站建筑方案时应注重引水式地面封闭厂房的屋面设计;利用水工建筑物的大体积混凝土构成造型主体，通过局部墙体进退和开窗变化，丰富形体层次，打造简洁、大气的水工建筑外观形象。

关键词：建筑设计;装修设计;卡洛特水电站;巴基斯坦

中图法分类号：TU271.1文献标志码：ADOI：10.15974/j.cnki.slsdkb.2021.11.010

文章编号：1006 - 0081（2021）11 - 0043 - 05

与民用建筑设计相比，水电站建筑设计一般在水电站及坝工建筑物布置确定之后才开始进行，在整个水电站的设计过程中往往具有滞后性。本文介绍了巴基斯坦卡洛特水电站建筑方案创作与装修设计，探讨了水电站项目建筑设计的工作路径与方法。

1 工程概况

1.1 项目概况

卡洛特水电站是巴基斯坦境内吉拉姆（Jhelum）河规划的5个梯级水电站中的第4级，上一级为阿扎德帕坦（Azad Pattan）水电站，下一级为曼格拉（Mangla）水电站。该工程坝址位于巴基斯坦旁遮普省与巴控克什米尔地区交界处的卡洛特（Karot）桥上游1 km处，左岸为巴控克什米尔地区，右岸为旁遮普省，距曼格拉大坝74 km，西距伊斯兰堡直线距离约55 km。从伊斯兰堡-卡胡塔-科特里路可通向卡洛特场址。

卡洛特水电站由沥青混凝土心墙坝、溢洪道、引水系统、发电厂房等组成。水电站厂房装有4台发电机组，总装机容量72万kW（720 MW）。

1.2 设计内容

建筑设计内容包括：①水电站厂房建筑与装修设计，如升压站、主机间;②大坝建筑与装修设计，包括坝面、观测房、栏杆等;③其他部位建筑与装修设计，如溢洪道、进水口等设计[1]。

1.3 设计原则

（1）以“适用、经济、美观”为原则，合理运用各种建筑技术手段，在满足水电站安全运行的前提下，创造具有现代水利水电工程的特色形象。

（2）注重建筑设计整体性，建筑风格与主体建筑物和谐统一。

（3）注重水工建筑物的特征，体现水工结构简洁有序的特点，通过水工建筑宏大、简洁的体型表现整体的气度。

（4）注重细部设计与主体建筑物的协调。细部设计服从主体建筑，避免细部过于突出、繁琐，以强化主体建筑形象为主。

（5）注重企业文化和地域特点，建筑与环境的相互依存和相互协调，实现主体工程和自然环境的融合[1-2]。

2 水工建筑物建筑方案设计

与一般工业与民用建筑不同，受水电站功能、结构形式、设备需求等多方面的影响，水工建筑物的平面布置相对简单，空间组织方式相对单一。建筑设计是依据结构先行的原则，在具体细节处理上，需遵循结构布置，不能为造型而造型，进行大规模、夸张的创作[3-5]。

在本项目中，卡洛特水电站工程布置十分紧凑（图1），在不足1 km2的用地范围内，完成了大坝、厂房、溢洪道、进水（引水）建筑物等主要建筑的布置。建筑物尺寸及建筑物间距基本满足设备安装和基本运营维护，留给建筑创作的空间有限。如何在空间受限的情况下，完成建筑方案创作及装修设计是本项目中的首要难点。此外，随着水工建筑布置调整，建筑方案也需随之调整，这也是建筑设计过程中面临的又一难点。

2.1 大坝建筑方案设计

大坝为沥青混凝土心墙堆石坝（ACCRD）。坝顶高程470.50 m，最大坝高约95.50 m。坝顶宽度约12.00 m，坝顶交通贯穿整个大坝。

作为水电站体量最大的水工建筑物，大坝的结构形式和技术要求决定了工程的外部形象。建筑设计在其中虽然处于辅助地位，但是起到画龙点睛的作用。

2.1.1 大坝下游坝面设计

在大坝下游坝面居中位置设计三峡集团的英文徽标（图2），为更好突出徽标，徽标凸出坝面，表面采用涂料绘制，简洁美观。

2.1.2 坝顶建筑设计

根据坝顶布置，坝顶上游侧为贯通的电缆沟，在电缆沟上游侧设防浪墙，防浪墙高度1.0 m，不满足1.2 m的高度要求。电缆沟高出坝面0.2 m，若混凝土防浪墙直接加高至1.2 m，防浪墙顶到坝面的高度为1.4 m，对大坝上的上游侧视线有一定的影响。上游侧栏杆采用混凝土防浪墙与金属扶手相结合的方法，在防浪墙顶部做一道0.2 m高的扶手。既满足1.2 m的防护高度要求，又兼顾视觉体验。大坝下游侧布置通透的镀锌钢管栏杆，以及照明的高杆灯，视线通透。

2.2 水电站厂房屋顶设计

水电站厂房是水电站建成后人群、设备最为集中的区域，同时也是水电站外观尺度对比最为强烈的地方。对于建筑方案创作，水电站厂房设计最能体现建筑设计风格及细部设计手法。水电站厂房的设计品质可以直接影响使用（参观）者对于水电站建筑设计的总体印象[1]。卡洛特水电站厂房为引水式地面封闭厂房。下游侧为尾水检修门槽。水电站厂房屋顶造型过程方案与水电站厂房屋顶造型定稿方案见图3～4。

水电站厂房屋面是整个主机间（发电机层）的屋面，除了圍护的基本功能之外，还兼顾了厂房的采光和通风功能。厂房屋面采用钢结构形式，弧线造型。从剖面上看，远离地面升压站的屋面下游侧弧形更为平缓，屋面上游侧弧形弧度更大。在功能上，下游侧距离开挖边坡更远，受边坡阴影影响较小，采用平缓的坡度，使屋面拥有更大的自然采光面，同时便于天窗的安装。在形式上，弧线的造型寓意新月，巴基斯坦是伊斯兰国家，是对当地宗教文化的一种呼应。同时，弧线的造型也与水流的形式相呼应。屋顶的弧线造型为“柔”，大体积混凝土的外观为“刚”。“一刚一柔、刚柔并济”的外观形式，在大尺度上使单调的水工建筑展现更多外观层次，具备更多的文化内涵[4]。

在设计过程中，根据不同功能需求进行了多个方案的比选。在“适用、经济、美观”的设计原则指导下，建筑专业积极配合水工及机电专业，将最终的屋顶方案确定为整体弧面屋顶方案，达到了打造“简洁、大气”的水工建筑外观形象的目标。

2.3 升压站设计

升压站位于水电站厂房屋顶上游侧的419.00 m平台上。在外观上，具有独立的建筑体量与形象;在功能上，是上游副厂房的衍生（组成部分）。后期主要的水电站控制与人员办公均在此建筑内，因此升压站的设计是项目建筑设计的重点。从初始方案到最终的实施方案，建筑方案创作经历了多轮的对比、调整和变化（图5～7）。

最初的建筑方案构思是将升压站建筑与厂房屋顶作为整体考虑，在外观上均采用弧形的造型元素，在厂房419.00 m处形成具有统一感与协调感的外观造型，增强视觉趣味性的同时，也增强视觉的整体性。但由于室外空间的局限性，向厂房屋顶方向出挑的屋檐与设备安装相冲突，该方案无法实施。

升压站第二版建筑方案是在满足机电安装要求的基础上进行结构布置，不采用非功能性要求的造型元素。建筑立面层次分三级：一级为柱梁框架，二级为柱间竖向分隔，三级为玻璃横向分隔。建筑外观方案风格现代简洁、大气明朗，强调竖向线条为主，以突显挺拔之势。整体层次分明、主次有序。屋顶女儿墙做成斜面，与厂房弧形屋面与水电站所处山体相互呼应。

在建设过程中，由于升压站出线方式的变化，需要调整整个结构布置，导致建筑立面发生颠覆性变化。下游侧机组段立面由通透的“框架+玻璃”变化为实体的混凝土墙。设计调整满足结构与设备安装要求，机组段大体积混凝土与水工建筑大面积的混凝土相呼应，也确定了升压站建筑外观以混凝土为主要特征。在安装段保留“框架+玻璃”的精细分隔，与大体积混凝土形成“一虚一实、一粗一细”的对比，增强了立面的视觉冲击力。

为增强立面的趣味性，在安装段外墙砌体涂料部分选用较为鲜艳的配色（图8）。

2.4 其他建筑设计

其他建筑主要包括溢洪道、进水口及大坝的配套附属用房，体量较小，建筑设计以形体控制为主。在满足使用功能的前提下，保持建筑的基本矩形体量。建筑门窗洞口均匀排列，形成序列。外观材料采用清水混凝土或白色外墙涂料，尽可能与主体水工建筑物相协调。

3 内部空间装修设计

3.1 厂房主机间装修设计

建筑室内装修采用简洁风格，首先应满足水工建筑的需要即“适用”，其次才是文化、审美的要求。整体风格化繁为简、型随机能，摒弃为装饰而装饰[5]。厂房主机间建筑装修是水电站厂房室内建筑装修设计的核心重点。装修方案在色彩方面，统一采用绿色地面与浅色墙体。绿色与白色的配色方案与巴基斯坦国旗颜色类似，在色彩搭配上呼应当地文化元素。在材质方面，地面采用彩色水磨石或环氧自流平，墙面采用牛腿以下铝合金板内墙结合涂料或者清水混凝土。在视觉效果上，铝合金板墙面与环氧自流平地面的视觉效果最好（图9～10）。

3.2 升压站装修设计

升压站安装段是主要的办公、控制空间，也是运营期工作人员数量最多、停留时间最长的场所。在装修设计上，主要从人的角度考虑空间体验与视觉感受：阳光照射进极具序列感的走廊空间，形成丰富的光影效果。走道地面采用明快的浅色玻化砖地面。为延续建筑的序列感，墙面采用两种不用颜色的涂料，进行空间比例的调节（圖11）。

3.3 其他部位装修设计

其他部位根据实际功能需求进行装修设计，例如，对于线缆较多的通讯及控制机房，采用架空抗静电活动地板，涂料墙面和铝合金吊顶;人员经常停留、活动的场所采用玻化砖地面，涂料墙面和铝合金吊顶;有水房间地面及墙面进行防水设计;有防尘要求的设备用房采用玻化砖（或混凝土密封剂）地面，涂料墙面。吊顶根据实际需求设置。对于没有特殊要求的房间，不做专门装修。

4 结 语

相对于民用建筑设计的“先设计、后建设”，水电站设计与建设几乎同步。而水电站设计以水工结构和机电布置为主，设计流程中建筑创作靠后且空间有限。根据卡洛特水电站建筑方案创作与装修设计的实践，建筑设计在前期方案布置时开展了以下工作：

（1）更早地展开与水工、机电专业的配合，在空间布局、建筑外观等方面可以得到更大的发挥空间，同时也保证建筑设计的准确性。

（2）更早地与各方商定建筑风格及装修设计原则，可以有效减少建筑装修方案的反复。

（3）更早地开展建筑材料调研，便于切实地开展方案创作。

建筑设计需要在有限的范围内，在自然与人工，功能与美观，为生产服务与为人服务之间寻求一条平衡之道。总的来说，提前开展建筑设计工作，对于整个建筑方案和装修设计及后续完工效果有积极作用。

参考文献：

[1] 倪爱民， 杨牧， 张勋. 沐若水电站建筑设计概述[J]. 人民长江， 2013， 44（8）： 51-53，63.

[2] 高洪光. 龙羊峡水电站建筑设计初探[J]. 建筑学报， 1983， 11（19）： 71-73.

[3] 陈楠. 高砂水电站建筑设计[J]. 华东水电技术， 1999（1）： 54-55.

[4] 张金洲， 王艳娥， 郭晓利，等. 戈兰滩水电站厂房建筑设计[J]. 水利水电工程设计， 2005， 24（3）： 18-19.

[5] 李循. 浅谈中小型水利水电工程建筑设计理念[J]. 水电站设计， 2019， 35（2）：79-80，85.

（编辑：江 文）

Architecture and decoration design of Karot Hydropower Station in Pakistan

HUANG He， NI Aimin，YANG Mu

（Changjiang Survey， Planning， Design and Research Co.， Ltd.， Wuhan 430010， China）

Abstract： Practicability， economy and artistry are the general principle of architecture design in hydropower station. This article analyzed the architecture and decoration design of Karot Hydropower Station in Pakistan. The results showed that in the design of hydropower station building scheme， the roof design of the diversion-type enclosed ground powerhouse should be paid attention. The main body of Karot Hydropower building is shaped by large volume hydraulic concrete and distinctive view is formed by local protruding and cave-in design， forming clear and grand appearance.

Key words：architecture design; decoration design; Karot Hydropower Station;Pakistan