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摘要：水利工程具有防洪、供水、灌溉、水资源分配、水资源再利用等多种功能。跟其他建筑工程相比，水工建筑具有规模较大、工期较长、施工难度较大等特点，水工建筑与周边居民生活的关系密切，对人们的生产生活具有重要意义，因此水工建筑的结构设计与施工质量一直是社会各界比较关注的问题。通过本人多年对水利工程结构设计的相关研究，探讨水工建筑结构设计关键问题，希望对我国的水利事业的进一步发展尽绵薄之力。
关键词：水利工程；结构设计
容纳和保护水利设施设备是水工建筑的主要作用，利用水利工程师或土木工程师来对其进行结构设计，所以，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.水工建筑材料
水工建筑主要的材料是混凝土，而混凝土结构的主要原材料包括有碎石、砂、水泥、外加剂等。确保水工混凝土结构的施工质量，选用相应的混凝土原材料前，一定要对其进行试验检验，只有所有的技术性能指标均满足设计和规范要求才能采用；当碎石骨料中含有过量有害物质时，则会影响水泥的水化反应，降低混凝土构件的强度，减弱骨料与水泥胶体的粘结；适当加入早强剂、缓凝剂和粉煤灰，改善混凝土的流动性，减少水化热。在混凝土搅拌施工过程中,还要求质量控制管理人员根据现场测定的结果及时对原材料的配比进行调整。如在现场采用干炒法快速确定砂子的含水率，并及时根据现场测定的含水率及时调整混凝土配合比中的实际用水量和集料配比。
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。而随着水工建筑结构设计的不断发展，在对主要结构进行设计的过程中，设计人员不仅认识到了关于其他配套设施设计的重要性，更加提升了对建筑整体结构的和谐性及观赏性的重视程度。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆不仅如此，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，力争将水工建筑结构设计工作上升到一个有法可依，执法必严的高度上去。
3.水工建筑结构设计的关键问题
3.1水利工程建筑结构的整体设计
水工建筑的整体结构设计是对水工建筑物的整体框架进行的设计与规划，具体包括水闸和大坝以及一些配套设施，比如管理用房等。由于水工建筑本身具有的重要社会价值，设计人员在结构设计过程中需要在详细勘查项目所在地的基础上，保证水工建筑总体结构设计的科学、合理、完整、配套，同时也要满足国家强制标准以及工程合同的要求，保证水工建筑物的实用性和适用性。在水工建筑的整体结构设计过程中，要重点关注水闸的结构设计与规划，水闸决定了水工建筑物是否能够充分实现排水功能与止水功能，排水与止水功能是水工建筑物非常重要的功能。
3.1.1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。
3.1.2排水孔的设计
排水孔的设计主要包括消力池排水孔设计和翼墙排水孔设计。（1）设计人员在进行翼墙排水孔的设计时，对于单一水头水闸，可以在两个位置上设置排水孔，一个是水流下流的翼墙位置，另外一个是水流周边的护坡位置。同时需要注意将反渗层设计在挡土墙一边的孔口位置，以确保水工建筑能够高效排水。与此同时，要加强对翼墙的防渗处理，降低水流冲击效果，可以考虑在水流进口位置的翼墙多设置几个排水口，以确保水工建筑水闸结构的运行效率。（2）设计人员在进行消力池排水孔设计时，可以在护坦后面设计一定数量的垂直分布的排水孔，这种设计可以将水流在流经水闸的过程中，将水流压强降到可控范围内，由于水流在通过消力池排水孔时，会导致水流压力被从孔中吸出，使消力池底板结构被带出，需要在设计时着重考虑减少消力池底部对水流压强差与渗透压力的影响。
3.2工建筑混凝土结构裂缝问题
在进行水工建筑混凝土结构设计时，设计人员也需将工作的重心放在混凝土结构裂缝问题上。具体来说，在水工建筑结构中，混凝土出现裂缝并不仅仅是因为其承载力已经濒临极限，同时还受混凝土结构自身所处的潮湿及水流冲击的环境、水压的受力情况、混凝土碳化情况以及混凝土的使用年限等多方面原因影响。因此在水工建筑结构设计中，为有效控制混凝土结构出现裂缝对建筑整体造成的不利影响，就应基于混凝土结构裂缝出现的原因以及裂缝宽度的控制标准基础上，结合工程中的具体情况对混凝土结构与钢筋混凝土结构的具体的应用进行合理的规划。
4.控制措施
4.1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。当前，裂缝控制只对标准的弯拉构件有效，但是，大部分的水工建设结构都是不标准的杠杆系统，对于水工混凝土裂缝控制来说，怎样控制裂缝宽度是需要解决的问题。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。
4.2确保相关设计资料的完整性、准确性和系统性
水工建筑设计人员要不断提升自身的专业水平与综合素质，并综合各种基础资料和项目所在地的实际情况来进行建筑结构设计。在进行水利工程建筑结构设计时，基础资料的完整和准确对水利工程设计起到了关键作用，只有在设计人员对项目所在地的地形地貌、气候条件、生态环境、周边居民的生产生活等各种因素进行详细的调查和分析的情况下，才能有效提升水工建筑的设计水平。
结论
在水利工程生产和人们的日常生活中，水工建筑被普遍的运用，对水工建筑结构设计进行强化是非常重要的。由于水工建筑具有特殊性，在对其进行设计时，应该从多方面着手，将其安全性、耐久性以及适用性进行提升，同时还要选取合适的混凝土材料，对裂缝设计和止水闸设计进行强化，监测大型水工建筑物，确保其安全的同时评估其工作状况。
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论文作者:谢嘉文
论文发表刊物:《防护工程》2018年第27期
论文发表时间:2018/12/24
标签：水工论文; 结构设计论文; 建筑论文; 裂缝论文; 水流论文; 水闸论文; 混凝土论文; 《防护工程》2018年第27期论文;