關于水工建筑物結構設計中相關問題的分析

陳超恒

(中國電建集團成都勘測設計研究院有限公司，四川成都 610072)

作為水利工程的一部分，水工建筑物的設計與施工質量對生態(tài)環(huán)境的良好開發(fā)有著重要的意義，所以建設水工建筑必須要求設計人員提前作好方案規(guī)劃，以提高建筑結構的合理性。不過經常因為受環(huán)境和技術條件的影響，對周邊環(huán)境的勘察不足或者資料搜集不全等情況，使得工程設計出現(xiàn)多方面的問題。所以一定要在建筑及結構設計上統(tǒng)籌規(guī)劃、合理布局，努力提高水工建筑物的功能性、安全性。

1 水工建筑物結構設計的意義

水工建筑物結構的設計必須同時從短期和中長遠規(guī)劃上加以分析，不但要提高各相關方對建筑設計質量的關注，盡量滿足當前的使用需求，同時還要從更長遠的視角思考，從而使得水工建筑適應未來變化，順應未來發(fā)展導向，并從多方面對建筑結構設計加以規(guī)范，滿足各種環(huán)境變化下的使用安全。建筑結構設計必須從現(xiàn)實來看，針對傳統(tǒng)工程設計中出現(xiàn)的問題，在整個的建筑設計流程中以標準為基礎進行標準化設計[1]。并在工程技術方面加以反思與完善。水工建筑的設計和施工必須充分考慮環(huán)境復雜性，努力使其與環(huán)境相互融合，所以一定要對環(huán)境進行全面勘察，因為不但需要提高設計的品質，同時還要考慮減少施工成本和使用成本，以確保水利工程建設的可行性。

2 水工建筑物結構設計的內容

2.1 科學、合理的結構設計方案

對于水工建筑來說，對于整體的結構的考慮必不可少，通過科學、合理的結構設計方案可以保證后期工程建設的順利開展，進而改善工程項目的整體品質，以達到水工建筑預期的功能和效果。在水工建筑結構設計中，最為關鍵的就是主體結構設計，必須在現(xiàn)場的詳細勘察的基礎上進行，并按照水工建筑的使用需求，完成主體結構形式的確定。針對水工建筑的各種特征，在總體構造上加以把控，使之能滿足啟閉機、閘門等有關金屬結構的使用條件，還要保證發(fā)電機組等相關設備的安裝、運行的要求，結構設計中必須按照各相關專業(yè)圖紙加以整體規(guī)劃和協(xié)同設計，確保水工建筑物在設計使用功能上的整體性。

2.2 明確混凝土材料的性能要求

水工建筑物在進行結構設計時，混凝土材料是關鍵內容，因為水工建筑物結構盡管類型很多，但大部分結構都必須采用混凝土，而混凝土的質量又直接影響到工程整體的安全性和耐久性，所以必須在結構設計階段，特別注意對于混凝土各方面性能要求的正確性?；炷两Y構施工的重點是在澆筑、養(yǎng)護等工序須根據(jù)施工的技術規(guī)范要求嚴格實施，并要做好質量檢測，提高其整體性，從而防止開裂的發(fā)生。如果混凝土施工管理不嚴格，將會導致結構的整體穩(wěn)定性受到影響，妨礙水工建筑物的正常運行使用，所以必須提前在結構設計時考慮各種施工時可能出現(xiàn)的問題，盡量從源頭規(guī)避，確?；炷恋膹姸?、耐久性等技術指標滿足規(guī)范要求。

2.3 重視涉水設施的防水、排水設計

涉及到針對閘門、管道等設備的構造措施，在該處設計中，重點要關注其防水和排水性能。因為水工建筑物工作時，一直受到水力影響，若在總體設計中，未能充分考慮其防水、排水等特點，會使其在后期的使用性能大幅度地降低，從而影響了整個建筑的功能性。因此水工建筑物在考慮各個涉水設施的設計時，必須重點解決所有容易出現(xiàn)問題的部位，使其滿足施工、運行的基本需要，以保障今后水工建筑物的整體功能。

3 水工建筑物結構設計的常見問題

3.1 工程勘察工作不夠深入

水利工程通常是一個很復雜的建設過程，在設計前必須先對環(huán)境條件和地質狀況等進行勘察，并提供詳盡的勘察資料以提升設計準確性。然后還須提出對不利條件的處理建議，對可能發(fā)生的環(huán)境問題也必須提前分析，這對于水工建筑物后期的施工有著很重要的幫助[2]。不過由于目前受到各種因素的影響，對環(huán)境狀況不能進行深度勘測，所采用的勘測技術和管理手段并不一定適用，使得勘測結果和現(xiàn)實狀況不符，設計也就會存在遺漏或者偏差，從而影響工程建設的順利開展。

3.2 設計內容超標準范圍

水工建筑物的結構設計必須以相關標準、規(guī)范為基礎，在設計的過程中還應根據(jù)設計規(guī)范加以完善與優(yōu)化，符合實際工況。如果建設單位或者方案策劃的要求定的太高，再或者是地質、水文等自然條件過于特殊，則設計技術內容可能超出設計標準的范圍，就需要投入時間和資源進行超規(guī)范的研究論證，而且為了保證安全，還必須加大的人力、物力、財力的投入來應對高要求的情況，容易導致資源的浪費，從而增加了建設成本。若標準采用過低，將會導致施工質量出現(xiàn)問題，影響后期的安全和使用。因此標準規(guī)范的選用十分關鍵，目前我國水利工程常出現(xiàn)工程實際內容超標準范圍的情況，出現(xiàn)采用規(guī)范不明確或與實際不符的狀況，所以在標準規(guī)范的使用過程中必須對有關指標進行深入分析，除了做到知其然，還要之其所以然，對超出規(guī)范內容的部分根據(jù)計算和分析等加以調整。

3.3 缺乏全面、準確的數(shù)據(jù)分析

水工建筑物的結構設計要想科學有效，就必須對數(shù)據(jù)進行收集和分析，并針對實際數(shù)據(jù)分析建立具體的設計方案。由于必須對地理、氣象、溫度、水文地質等因素進行采集，所以數(shù)據(jù)收集分析的內容是一個比較大范疇的，是復雜并且長期性的工作，要有一定準確性，有關部門的數(shù)據(jù)更新也要及時。對地理位置比較好的地方而言，數(shù)據(jù)的收集壓力就相對較小，而且數(shù)據(jù)也比較準確，可是在對自然環(huán)境較差的地區(qū)就比較困難，數(shù)據(jù)分析結果就很容易發(fā)生差錯。例如在現(xiàn)實的水工建筑設計過程中，假如對水文數(shù)據(jù)的獲取還不夠準確，就必須通過對以往的統(tǒng)計信息加以計算，而一旦所獲取的數(shù)據(jù)和現(xiàn)實數(shù)據(jù)之間出現(xiàn)了誤差，就會使得水工建筑的設計產生不合理的情況，從而直接影響后期的建造與使用，從而增加了成本投資，也減少了運行效益，所以數(shù)據(jù)分析的準確性就至關重要了。

3.4 缺乏長遠計劃

水利水電工程通常是一個綜合性的復雜的工程項目，建筑和結構設計環(huán)節(jié)中不但要著眼于工程項目短期內的效益，而且還要具備長遠視野，為長期的使用做好計劃，以增強工程項目的可持續(xù)性，并符合國家水利政策未來的規(guī)劃走向。水工建筑物的工程設計都是以環(huán)境為基礎的，可重復性較低，所以在設計過程中對地理位置以及空間布局等都必須加以規(guī)劃，并與環(huán)境相互協(xié)調與融合，做到因地制宜。在山區(qū)和平原對水工建筑有著不同的要求，因此建筑設計難度也有不同，在城市中的水利工程要符合當?shù)氐陌l(fā)展規(guī)劃，除了滿足當前的使用需求外，還要盡量做到能夠融入未來城市建設的體系中去。所以在設計過程中要以保護環(huán)境和可持續(xù)發(fā)展為原則，作好長遠規(guī)劃，這不僅對于工程本身有好處，更有利于環(huán)境和社會的發(fā)展。

4 水工建筑物結構設計的改善調整

4.1 完善城市水利規(guī)劃

水工建筑物的結構設計必須服從于水利工程規(guī)劃方案，而水利工程規(guī)劃是一個綜合的項目計劃，對水利工程的設計和建造都有著指導性意義?？茖W合理地構建水利工程規(guī)劃文件可以指導水利工程的實施，從而增強了工程設計的可靠性和可操作性。而水利規(guī)劃則需要從多個視角加以分析，必須對各項數(shù)據(jù)以及環(huán)境狀況等因素進行深入調查，并進行總體部署，進行統(tǒng)籌協(xié)調，以提出合理的建設目標和設計方向，從而促進水利工程的長期發(fā)展，在正確的規(guī)劃上進行水工建筑物的設計，是設計合理、安全可靠、品質提升的前提。

4.2 制定符合工程特點的設計標準

工程結構設計標準的選用和編制要滿足工程實際情況，以合適的標準規(guī)范為依據(jù)，才能進一步提高工程設計質量。所以制定適宜的結構設計標準是一個重要環(huán)節(jié)，必須對建筑實際狀況加以分析，并根據(jù)建設工程的規(guī)模和施工環(huán)境等對建筑技術標準做出適當調整，對水工建筑物的結構設計做出合理界定，以避免遺漏信息，缺乏參考性。每個企業(yè)都有自己業(yè)務相對集中的范圍或者地區(qū)，而制定適用性強的內部結構標準則是水利工程企業(yè)長期發(fā)展壯大的必要條件，通過采用科學合理的技術標準可以提高設計效率，從而控制成本和工期，提升工程品質。

4.3 對施工圖審查提高重視

設計圖紙對工程后期的建設有著重要指導性，設計圖紙的審核往往能夠指出設計圖紙中出現(xiàn)的原則性問題，從而增強了圖紙設計的準確性。但由于我國水利工程的設計事業(yè)也處在蓬勃發(fā)展的階段，在對工程設計的審核制度方面還存在著很多缺陷，設計圖紙審核中容易存在遺漏，所以面對這一問題，有關主管部門就需要增加對設計圖紙審核工作的關注，圖紙的設計必須根據(jù)以往經驗提升繪圖水準，而審核工作必須建立相關的制度，嚴格規(guī)定審核方式，對不合理的審核程序加以精簡，從而優(yōu)化審核流程。還要加強對前期規(guī)劃、可行性研究等工作成果的審查，確保方案的準確性、可實施性，才能夠保證設計和施工的質量。

4.4 合理設定工程結構尺寸和材料參數(shù)

在水工建筑物結構設計過程中，往往需要充分考慮建設地點的實際情況，正確選用抗震設防烈度、結構等級、抗浮水位、風荷載等參數(shù)，再確定結構形式、跨度、基礎形式等設計內容，以使得建筑功能滿足實際工程的需要。例如在混凝土建筑結構設計時，由于水工建筑的體積很大，所以必須在此結構中采用跨高小、尺寸大的構件。水工建筑物具有工程應用的特殊性，由于水工建筑常年遭受水力環(huán)境的影響，導致它對混凝土強度等性能的要求很高，所以在在混凝土防水等級和耐久性上必須提高設計要求，同時也必須嚴格控制配筋率，并明確在混凝土澆筑、養(yǎng)護時的施工措施和注意事項。

4.5 完善水利工程資料的整理工作

在開展水工建筑物結構設計工作前，就必須先對建設項目所在區(qū)域進行詳細的勘察，以獲取建設項目中所需的所有資料和數(shù)據(jù)，具體包含了當?shù)氐乃?、地質、氣象等有關信息，并嚴格地按照實際勘察的成果進行結構設計，并根據(jù)工程特點做出進一步完善和優(yōu)化，確保了水文地質、氣象等有關資料的完整性和真實性，并防止由于資料的丟失而影響建筑結構設計的安全性，使工程前期資料可以成為建筑工程設計完全可信賴的支撐材料。建設單位對所其掌握的資料要加以確認和分析，確保資料的真實性，并及時與設計單位進行溝通，確保資料傳達的完整性。充分整合建筑周邊的自然環(huán)境和人文因素，使水工建筑的結構設計具備更好地實用性，可以為地方的水利和生態(tài)環(huán)境的發(fā)展提供良好的支持。

5 總結

結構設計的質量直接影響水工建筑物和周邊生態(tài)環(huán)境的總體品質，所以在進行工程結構設計時必須增加對建筑物安全和質量的重視，并注意對自然環(huán)境以及周圍客觀因素的綜合考慮，以增強工程設計的合理性。水工建筑物是水利、生態(tài)工程中的重點內容，在建設項目實施中要綜合考慮技術經濟、環(huán)境保護和水土保持等多方面的因素，防止因對建筑物設計的不合理而產生的各類不利影響。同時，在水工建筑物結構設計中還必須根據(jù)工程項目的具體特點，結合周圍自然條件的實際情況，因地制宜的進行設計，以提高工程項目的實施質量，最大程度地發(fā)揮其社會經濟價值。