水利工程建筑物结构设计相关问题研究

摘要

水利工程建设作为我国国家基础建设过程中的一个重要环节，对国民经济发展和国家综合实力提升有着重要的作用。在进行水利工程建筑物结构设计时，应当对其需要具备的特殊功能进行合理的设计，保证水利工程建筑物的正常功能实现。本文中，笔者根据自身的研究和应用经验，对水利工程建筑物结构设计过程中的关键问题进行分析、回顾和总结，从相关设计概述和重要性出发，对特性问题、可靠性问题、耐久性问题等方面进行深入的探讨，以期能够更好地促进我国水利工程建筑物结构设计的发展和进步。

关键字：水利工程；建筑物；结构设计；问题

引言

通过对我国现阶段的大多数水利工程进行分析能够发现，目前我国的水利工程主要以钢筋混凝土结构为主，这种结构中的防渗功能和荷载称重都由混凝土结构来完成，因此混凝土结构的设计对水利工程建筑物来说至关重要，下文将对这一问题进行详细的分析和叙述。

1水利工程建筑物结构设计的重要性

水利工程建筑物的设计是在水利工程目标制定之后随之产生的一系列预算和方案，这些方案的优劣性对工程建筑物的质量和效益产生较为直接的影响。为了从根本上保证水利工程的建设安全，让建设结果满足预期的目标，制定一套准确、有效、细致的设计方案是必不可少的。因此能够发现，水利工程设计在水利工程建设的全过程中都起着关键的作用，对水利工程建筑设计的研究也有很大的必要性。水利工程建筑的功能、安全性能、造价以及使用年限都会受到水利工程建筑设计的影响。对于每一个水利工程来说，控制资金的关键都在于设计和决策两大部分，这两部分决定着方案的优劣性，也会影响建设结果。同时，水利工程建筑物设计还能够控制预算和所需要的经费，提升建筑物性价比。

2水利工程建筑物混凝土结构的设计概述

传统的混凝土结构设计往往将重点放在强度设计上，但是在水利工程的混凝土结构设计中，不仅要考虑到强度的问题，还要注意工程在长期使用时受到的来自水环境或地下水压等外界因素影响造成的结构腐蚀等的影响，要保证水利工程能够适应一定程度的结构破坏并始终保证其结构性能。为了更好地完善水利工程建筑物的使用寿命，应当对混凝土结构设计进行适当的优化和完善，让建筑结构按照特定的标准来实现功效，保证后续任务的可持续性和可实施性，预留足够的工作面，并且还需要考虑到在遭受到外界因素影响到时水利工程破坏的可能性，将可能产生的预期损失降到最低的程度。在对材料进行选取的时候要考虑到材料的抗老化性和抗腐蚀能力，从每一个细节出发保证水利工程建筑物的使用功能、稳定性能以及安全指标。

3解析水利工程混凝土结构的特性问题

在水利工程建筑物中使用的混凝土结构和特性与普通建筑物中使用的混凝土结构和特性有着很大的不同，若是将普通建筑物中的混凝土使用方式照搬到水利工程当中会出现很多的问题，因此必须对水利工程建筑物中使用的混凝土进行特殊的研究，结果发现在水利工程建筑物中的混凝土结构特性主要表现在如下五个方面：首先，在结构尺寸方面，水利工程建筑物一般都偏大，属于大体积结构或者跨高比很小的短杆件。其次，为了能够更好地满足强度上的需求，在配筋率方面水利工程混凝土要小于普通的混凝土结构设计，但是会产生很大的配筋量。再次，由于其庞大的体积，水利工程混凝土结构在外界温度变化时产生的水泥水化热将非常大，出现温度裂缝的可能性非常大，为了尽可能的限制温度裂缝宽度，需要更多的配置温度钢筋。然后，因为水利工程混凝土建筑中有一部分是浸在水中的，这部分将处在持续承压状态，加之其上有一部分处在干湿交替状态的部分，冲刷、气蚀、冻融等情况交替发生，对结构耐久性方面提出了较高的要求。最后，在这一体系结构中很多是非杆件体系，这些体系是不能进行拉、压、弯等活动的，在配置钢筋时不能够按照普通的极限强度理论进行，需要进一步研究和探索，适应这一性质。

4分析水利工程建筑物结构的可靠度问题

在已有的统一标准中已经对水利工程建筑物的可靠度进行了明确的规定，需要根据结构设计采取相应的近似概率法进行设计，但是在设计的过程中还需要注意到具体工程的一些特性，具体如下：

首先，大体积混凝土在水利工程中的强度与实验室试验强度的强度差异较大，比工民建强度差异明显，尺寸效应、水饱和强度降低问题、持久强度问题等因素会对水利工程混凝土强度造成不定性的干扰。同时，在水利工程中对主要荷载量的统计和测量还需要不断的提高，很多地方还需要人工控制，分布概型有着极大的特殊性，需要进一步深入研究。

其次，在水中计算荷载与荷载效应时其关系会随着不同的分析方法而产生本质的差异，因此计算简图可能出现一定的不确定性，从而严重的影响工程的可靠性指标，但是这种不确定性目前依然没有很好地方法进行分析和解释。

5水工混凝土结构的耐久性问题

一直以来，对工程进行设计和制造的技术人员往往将关注点放在工程的前期设计和中期建造阶段，而对后期使用过程中出现的逐渐损耗问题关注的较少。但是从实际使用的过程中发现，对工程进行可靠性评估和定期的维修加固是非常必要的。人们除了关心工程的初始造价外，还应从大系统出发考虑工程的维护费用及遇到风险时的损失期望值。从当前情况来看，目前我国已经有很多水利建筑在五十年以上，已经进入了老化期，因此需要对其寿命进行评估和鉴定，适时的添加补救措施。事实上，在混凝土水利工程建筑上可能产生的病害比普通混凝土建筑上的要多，不仅有碳化钢筋诱蚀，还有低强度奉化、水质侵蚀、冲刷气蚀、冻融、渗漏、碱骨料反应等多种危害。但目前水工钢筋混凝土设计规范中，对耐久性还只以荷载直接作用下的受力裂缝的宽度作为衡量的指标，这显然是很不全面的。大体积混凝土结构则还与混凝土强度、抗冻性、抗渗性、抗腐蚀性和抗冲刷能力等有关。因此，在设计阶段就应该把这些因素加入进去加以考虑，以改变设计人员只重视强度的片面观。

结语

总之，水利工程建筑物的结构设计工作需要保证规范化、科学化和标准化，只有不断的对其进行深入的研究和探索，才能够不断的满足日新月异的工程目标需求，保证工程的顺利进行。