1、1水工建筑物结构设计关键问题初探摘要：水工建筑物作为技术设施建筑的一个重要组成部分，其结构设计一直以来都是建筑设计的重点内容。下文中笔者将结合自己的工作经验，对水工建筑物的结构设计的相关问题进行探讨，文中笔者将结合具体的工程实例，对其进行分析，将从工程概况和工程布置及水工建筑物结构设计两个方面展开论述，诸多不足，还望批评指正。 关键词：水工建筑物河闸 结构设计 中图分类号：S611 文献标识码：A 文章编号： 引 言 随着我国经济的快速发展，我国建筑业也取得了较大的发展成就，尤其是城市基础设施工程方面，对于改善城市生活环境、提高城市居民生活质量起着非常重要的作用。下文中笔者将主要对水工建筑物的
2、有关建筑结构问题进行探讨，因为水工建筑作为直接影响城市水环境的建筑工程，对于城市的防涝防洪工作有着非常重要的意义，为城市发展提供着可靠坚实的保障，所以，文中笔者将结合具体的实例，对水工建筑物的结构设计方面的几个关键问题进行浅析。下文中笔者选取的水工建筑的类型为河闸，其地理位置位于平原地区。 1 工程概况 该河闸及套闸位于平原地区某城市，并且其在城市中的具体位置靠2近中央商贸区，所以一定程度上增加了工程的施工难度，也对工程的安全性提出了更高的要求。该河闸工程的基本施工任务是：首先，要做好城市内的夏季防洪工作，结合当地的具体商贸区的规划，制定一个工程防洪防涝设计方案。其次，要满足该市的航运要求，因
3、其处于该市的重要商贸区，所以周边有许多游船需要通航。本着这两个施工任务，在工程开展的过程中，有关部门和单位要时刻调整设计方案。 根据该市的具体情况，在河闸施工前，拟定的基本工程规模为：该河闸工程要建立一座长为八点五米的节制闸，并且每一个辅助商套闸的基本建筑参数为:闸首宽十二米，闸室宽十二米，闸室长六十米。另外，根据该市的整体市政规划，以及相关的河道规划要求，在河闸建筑的过程中，闸身顺水流中心线应该与河道中心线重合。这样不仅可以有效的缩短该地区的防洪岸线，有利于节约工程资源，还可以使河闸的闸身贴近外河口，有利于游船的停靠。 由此可见，在该河闸以及相关套闸的施工过程中，不仅应该满足河闸的基本结构设
4、计要求，还应该尽量结合实际情况，规划一个有助于该区商业圈规划和管理的方案。 （1）具体河闸施工 上文中我们已经提到了该河闸的位置比较特殊，位于相城区中央商贸区，这样在建筑的过程中就必须要考虑其运行过程中对周围商业圈的影响。并且由于该河闸所处的位置是两河交界处，使得其结构更加复杂。在有关工程人员对该地进行了实地考察和地形分析后，决定采取如下的施工方案，即采用整体式钢筋砼结构，并将其设立成三孔基本结构，使3其中的两孔作为闸室，中间的一孔封闭后作为河闸的基准平台。按照这种施工方案，所得的河闸的基本数据为底板垂直水流宽度为二十八点四米，顺水流向总长八米。两侧的每个闸室，也就是边孔的具体数据为宽八点五米
5、，中间孔宽四米，中墩厚二点五米，边墩厚一点二米，底板面高一米，底板厚一点二米，墩顶高程六点五米。节制闸孔径八点五米，门顶高程五点二米。 （2）河闸周围的商贸区套闸结构设计 上文中我们提到，为了更好的处理该河闸周围的商贸区的防洪工作，需要通过一定的套闸施工予以辅助，所以该套闸的施工和结构设计也是非常重要的，套闸的位置相较于河闸主体的位置向东，其总长为十二米，闸室与闸首同宽，宽十二米，闸室长六十米。 另外，该套闸的其他数据分别为：上闸首垂直水流的宽度为十七米，顺水流向的基本长度为二十米，闸室宽十二米，底板面高程与河闸一样，为一米，套闸的底板厚一点二米，消力槛高程一米，墩顶高程六点五米。西侧墩墙厚一
6、点儿米，东侧边墩墩墙厚四米左右。另外，值得注意的是，在套闸的内部有专门的输水通道，这个通道的为了保持与套闸的一致性，也应该选用下卧式钢闸门结构。 2 工程布置及水工建筑物结构设计 2.1 设计依据 （1）工程等级 根据城市防洪工程设计规范(CJJ50-92)、 水利水电工程等别划分及洪水标准(SL252-2000)、 苏州市城市防洪规划报告 ，苏州市城4市中心区和工业园区的城市等别为等，工程规模为大(2)型；相城区和其他几个区的城市等别为等，工程规模为中型。相城区防洪标准为 100年一遇，根据堤防工程设计规范(GB50286-98)，外河堤防及堤防上的水闸、泵站等建筑物工程级别为级。主要建筑物
7、级别为 2 级，次要建筑物为 3 级。 （2）通航标准 中央商贸区河道无航道等级要求，为满足水上旅游通航功能，拟建商贸区套闸工程按等外级航道上建筑物设计。 2.2 工程总体布置 2.2.1 工程控制高程 （1）堤防。外河防洪设计水位 4.80m，加上安全超高 0.40m，外河侧堤防高程不低于 5.20m；内河最高控制水位 3.80m，加上安全超高0.30m，内河侧堤防高程不低于 4.10m。 （2）闸顶高程。闸顶高程不低于堤顶高程。本次二闸工程主要任务是挡水（商贸区套闸兼顾通航） 。挡水时闸顶高程不低于水闸设计(校核)洪水位加波浪计算高度和相应安全超高值之和。 （3）设计控制高程。根据以上两条
8、基本要求，文陵河闸顶高程、商贸区套闸上闸首闸顶高程及各外河堤顶高程取 5.20m ；商贸区套闸下闸首闸顶高程取 4.50m；结合中央商贸区地面使用情况，内河侧堤顶及闸室挡墙顶高程取 5.00m。 2.2.2 闸位选择 闸位选择遵循以下原则：（1）工程总体布置与苏州市相城区城区防5洪规划、元和塘以西地区控制性详细规划等要求相一致，建筑物外形与周边环境相协调；（2）满足防洪、航运和改善城市水环境的综合功能要求；（3）工程总体布置与规划河道相一致；（4）平面布局紧凑合理，满足规范要求。 该河闸位于相城区中央商贸区东部，是商贸区东西向骨干河道，根据该片区防洪规划，本工程实施 28.5m 节制闸一座。闸
9、孔分别布置两侧，二闸孔间的中孔为封闭孔，此形式同新建桥梁外形相协调一致，目前闸址南北侧为规划绿地，施工场地可布置于闸南侧，交通较为方便。闸站顺水流向轴线与桥梁中心线重合。 商贸区套闸位于相城区中央商贸区中部，所在河道规划河道宽度20m，根据该片区防洪规划，本工程实施 12m 套闸一座，闸首与闸室同宽，宽 12m，闸室长 60m。目前闸址西侧为规划公路绿化带，东侧为规划小岛，施工场地可布置于闸东侧，位置相对来说较为开阔，交通也较为方便。套顺水流向轴线与规划河道中心线重合。 2.3 水工建筑物设计 2.3.1 河闸设计 （1）闸结构及主要尺寸 闸为整体式钢筋砼结构，设三孔，其中二边孔为闸室，中孔封
10、闭其上作平台。底板垂直水流总宽 28.40m，顺水流向总长 8.00m。每个闸室（边孔）宽 8.50m，中孔宽 4.00m，中墩厚 2.50m，边墩厚 1.20m，底板面高程 0.00m，底板厚 1.20m，墩顶高程 6.50m。节制闸孔径 8.50m，计二孔，闸门采用下卧式钢闸门结构形式。门顶高程 5.20m，闸门启闭采用6卷扬式启闭机（配减速机） 。 结构设计考量因素 该河闸作为重要的基础城市设施，其在设计过程中需要综合各方面的因素，在对文中的河闸进行结构设计的过程中，有关部门应该从以下几个方面进行考量：首先，要满足运行的安全性，河闸的运行安全是其施工的基本要求；其次，河闸的防洪和防涝功能，作为河闸的基本功能，防涝和防洪是其作为城市基础设施，保障城市生活环境的最重要的结构设计影响因素；再次，河闸结构同周围套闸之间的结构一致性，因其在使用功能的发挥过程中，离不开套闸的支撑，所以在结构设计的过程中，还要充分的考虑套闸的基本结构。 综上所述，上文中笔者结合自己的工作经验，并列举实例，水工建筑，尤其是河闸的结构设计中的关键问题进行了分析，并针对不同的结构设计问题，提出了解决的措施和建议，希望能够为我国水工建筑物的更好更快发展，做出自己的贡献，以上仅为笔者拙见，诸多不足，还望批评指正。 作者简介：张文武，男 1980 湖北武汉大学 广东省兴宁市水利水电勘测设计室 水工建筑设计
