水工建筑结构设计关键问题探讨

摘要：我国水工建筑物结构设计十分重视水工建筑物的功能性和人文性。而安全性是水工建筑物结构设计的首要问题。因此，为了优化水工建筑物结构设计，本文从水工建筑物的特点入手，着重分析了水工建筑物结构设计的意义，并探索了水工建筑物结构设计存在的问题及水工建筑结构设计中的关键问题，提出了水工建筑物结构设计的策略。

关键词：水工建筑物；结构设计；关键问题；策略

对于水工建筑物结构的功能设计来说，其具有稳定可靠的特点。但是从目前来看，虽然水利工程有整体上升的趋势，但是也面临着各种各样的问题。在个别结构设计中还有很多不足，例如，不能够普遍适用且不耐用，这在一定程度上影响着生产和生活，因此，应该对结构质量控制进行提高，确保水利能够更好地发展的同时还能够满足人们生活的需求。通过分析水利建筑工程结构设计，找到存在的问题并加以解决。

1水工建筑结构设计的概述及意义

水工建筑是指通过修建堤坝、水闸、渡槽等水工建筑物对水资源进行调控，通过这些水工建筑物的兴建来预防或控制洪涝灾害和干旱灾害，满足社会生产和人民生活的需要。水工建筑规模比较大，工期比较长，相比其他建筑工程，水利工程的施工难度更大，在水利工程设计阶段，需要对工程所在地的地形地貌、水文地质条件、气候条件、人文环境等各種情况进行详细调查。水工建筑物结构设计是水工建设的关键，直接影响着水工建筑物的建设质量。在明确了水利工程自身对建筑结构中一系列专业设施的要求后，才能进行建筑结构的总体设计，并在设计的过程中坚决贯彻落实国家对于水工建筑所颁布的相关明文规定与操作的规范。因此，在水工建筑物建设之前需要设计人员对水工建筑物的结构进行设计。

2水工建筑结构总体设计

在进行水工建筑结构设计的过程中，最主要的就是对水工建筑的整体以及运行设施进行的总体规划以及细节设计。而在水工建筑结构中，主要包括水闸以及水坝、设备管理用房等。具体而言，就泵站结构设计来看，在设计的过程中主要涉及到泵房、配电站以及员工住所等建筑。而在原有泵站的设计中，设计人员仅重视到泵站的主要运行结构，严重忽视了泵站的其他结构设计，使得此工程在后期投入使用时，出现其使用功能与配套设施比例不均衡的现象。

3水工建筑混凝土结构设计的根基

3.1对水工混凝土的结构极限进行确定

承载能力和正常使用是极限的两种状态。对于承载力状态来说，它的标准是结构材料的强度要大于极限承载的破坏能力，或者由于严重变形而不能够再承载，其设计依据是在水工重力坝挡水的结构中受压破坏的极限承载力，最大拉应力要在小于规定的某一个比较低的应力限值内。

3.2对裂缝进行控制

对裂缝进行控制是水工混凝土结构设计中的一个关键问题。因为水利工程中的大多数结构都是遭到裂缝宽度来控制的，和承载力没有关系，因此，为了防止产生裂缝，应该选取最佳的解决方法。由于耐久性对不同宽度的裂缝有不一样的要求，所以要通过综合考虑所处环境、荷载本质、水压力变化和结构使用的年限来将其辨别，对允许裂缝的宽度进行判定。从理论上来看，正常使用的耐久性指标会随着安全等级结构的不同而变化。评估并计算钢筋混凝土构件的抗裂性，把断面的作用力变形造成的裂纹而出现的开度作为其制定设计的标准，并在其过程中要考虑到混凝土与钢筋在实际操作中的极限状态。

4水闸设计

在进行水闸设计时，首先要考虑对排水效果影响最大的消力池排水孔的设计，为了降低护坦排水压力，要在护坦后面设置一定数量的排水孔，让排水孔呈垂直分布状态，在水流通过水闸时，水流压强下降，这时的水流压强是可控的。在水流通过排水孔时，水流压力被吸出。

4.1消力池排水孔

消力池排水是水闸设计的重要环节，为了降低消力池底部的渗透压力，设计人员可以在消力池水平护坦设置垂直排水孔，这样当水流出水闸之后，会平稳地流向消力池底板，减小消力池底板的渗透压力。排水孔应设计在底板的后半段，避免水流从排水孔中吸出而掏空底板。

4.2止水伸缩缝

在水工建筑使用过程中，止水伸缩缝会因为建筑施工、建筑设计、建筑材料等因素的影响而出现渗漏现象。具体来讲，施工过程中经常出现止水片上的油渍、水泥渣等污物没有清理干净的现象，导致混凝土与止水片结合不好而引发渗漏。针对这种现象，水工建筑施工人员应在模板上涂抹脱模剂，彻底清理水晶片上的油渍、水泥渣等污物。另外，如果止水片上有针孔、砂眼等杂物会导致止水片与混凝土之间的接缝不牢固，伸缩缝渗漏。因此，在止水片采购过程中，采购人员应严格控制止水片的质量、性能、规格和品种，确保止水片能够满足工程要求。

4.3翼墙排水孔

为了能排出渗水，可以将排水孔安装在单向水头水闸下游翼墙和护坡中，在挡土墙一端的孔口下安装反滤层。与此同时，应该在进口翼墙处安装水孔，加大渗水的口径，促使上流的水流能够径直从孔中渗透到墙后，这在一定程度上减少了翼墙防渗，降低了抗冲强度。如果想要绕渗垂直流入到插入河岸墙后，就应该缩小渗透口径，加大其渗流。

5安全监控

在水工建筑中有经济价值比较高、影响力比较大的工程，对其应该在施工后进行相应的安全监控。如果水工建筑在使用过程中出现损坏，一般都会有预兆，在日常中，及时监测水工建筑的每个方面，不停分析并计算监测数据，这样有利于更精准的评价其工作状况，一旦发现问题能够快速地进行解决，与此同时，数据的积累程度影响着今后的工作进展。水工建筑物的监控内容可以分为3个方面：一是对原型进行观察检测；二是对监控进行分析；三是评估建筑物的工作状态。利用在监测仪器上获取的数据，对其进行管理分析，这对水工建筑物的工作状况进行评估和预警有很好的促进作用。

6结语

总之，由于水利工程对于人类社会的生产生活和生态环境改善具有重要作用，社会各界对于水利工程项目的关注程度在不断提高，水利工程建筑在项目设计与施工中还存在一些问题，需要进一步的研究和探讨以及相关技术的不断提高和完善，为构建环境友好型、资源节约型社会提供基本保障。

参考文献：

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（作者单位：河北省水利水电勘测设计研究院）