傅理文, 彭 淵

(浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020)

水利工程中的建筑設(shè)計要點探析

傅理文, 彭 淵

(浙江廣川工程咨詢有限公司，浙江 杭州 310020)

針對水利工程建筑設(shè)計效果不佳的問題，提出了水利建筑設(shè)計應(yīng)遵循的基本設(shè)計原則，闡述了總平面設(shè)計、平面設(shè)計及立面設(shè)計等方面對水利建筑設(shè)計需要注意的問題及處理要點，以引發(fā)設(shè)計者對水利建筑的重視以及對建筑設(shè)計方法的探索與思考。

水利建筑; 總平面設(shè)計; 平面設(shè)計; 立面設(shè)計; 節(jié)能環(huán)保

0 引 言

作為水工建筑物的形象標(biāo)識，水利建筑設(shè)計一直是水利工程設(shè)計中不可缺少的組成部分，主要起到抵御外界環(huán)境不利影響、容納和保護(hù)水利設(shè)施、設(shè)備以及配套設(shè)施的作用[1-2]。在水利建筑的設(shè)計過程中，由于水利設(shè)計者偏重于建筑功能、結(jié)構(gòu)安全等方面的設(shè)計，在建筑效果的美觀度及其與環(huán)境景觀的融合上則不盡如人意；而建筑設(shè)計師由于缺乏相應(yīng)的水利專業(yè)知識，且對農(nóng)村水利環(huán)境了解甚少，難以全面考慮建筑物的環(huán)境要求。在較長的設(shè)計實踐中，水利建筑設(shè)計作為水利工程中的附屬配套設(shè)計，始終未得到足夠的重視。

隨著經(jīng)濟(jì)社會的發(fā)展，傳統(tǒng)水利向著現(xiàn)代水利、可持續(xù)發(fā)展水利轉(zhuǎn)變，人民對于水利建筑的生態(tài)、節(jié)能、景觀、人文的要求不斷提高，一些年久失修、陳舊落伍的水利建筑紛紛進(jìn)行更新、改造，而一些新建的水利建筑也要求結(jié)合旅游景觀提升其視覺效果。因而，在水利事業(yè)蓬勃發(fā)展的進(jìn)程中，水利工程中的建筑設(shè)計越來越受到人們的關(guān)注，如何擺脫傳統(tǒng)水利建筑單調(diào)沉悶的形象，因地制宜地兼顧功能、景觀、環(huán)境的協(xié)調(diào)，則需要水利從業(yè)人員不斷思考、探索。

1 水利建筑特點與設(shè)計原則

1.1 水利建筑基本特點

水利建筑因地理位置、功能需求等與一般民用建筑設(shè)計有所不同，表現(xiàn)為以下特點[3]：

(1) 地域偏遠(yuǎn)：水利建筑常處城郊、鄉(xiāng)村、甚或海邊，參與水利建筑的日常管理運(yùn)行的職工需要駐扎值守，水利建筑需要考慮職工臨時住宿、就餐用房以及相關(guān)活動設(shè)施。

(2) 人流較少：水利運(yùn)行管理人員人數(shù)較少，辦公、生活等輔助用房規(guī)模不大，總平面的容積率較低。

(3) 親和自然：由于水利建筑具有先天優(yōu)越的地理條件，水庫工程常在山區(qū)，綠樹成蔭，風(fēng)景優(yōu)美；水閘、泵站工程則常常依水而建，河湖婉轉(zhuǎn)，江海開闊，建筑與環(huán)境互塑共生。

(4) 結(jié)構(gòu)簡單耐用：受其功能、規(guī)模等影響，水利建筑大多體型簡單、構(gòu)件種類少；且水利建筑受運(yùn)行功能可靠性的影響，結(jié)構(gòu)相對堅固耐用。

1.2 水利建筑設(shè)計原則

水利工程建設(shè)環(huán)境多為依山傍水、人煙稀少的地方，因而依托自然風(fēng)光，結(jié)合山河地貌，實現(xiàn)“人水和諧”，力求環(huán)境效益、社會效益和經(jīng)濟(jì)效益的有機(jī)統(tǒng)一，尤為重要。水利建筑設(shè)計一般遵循如下原則[2,4-5]：

(1) 綜合統(tǒng)籌原則：綜合考慮功能的劃分、設(shè)置與布局，合理劃分其功能區(qū)，確保工程實現(xiàn)調(diào)水、節(jié)水、保水、管水、用水的功能，并使功能、布局緊湊、均衡。

(2) 和諧協(xié)調(diào)原則：水利工程大多遠(yuǎn)離城郊，但并非是孤立存在，對其設(shè)計也應(yīng)結(jié)合自身功能與周邊環(huán)境，包括新建水利建筑與原有工程的呼應(yīng)、與當(dāng)?shù)丨h(huán)境融合、與景觀配合、與功能運(yùn)行管理設(shè)施配套。

(3) 特色鮮明原則：根據(jù)水利工程規(guī)劃效果，選擇體現(xiàn)水利建筑個性氣質(zhì)的符號元素，比如突出現(xiàn)代性特色、傳統(tǒng)建筑特色或人文地域特色等。由此進(jìn)行建筑風(fēng)格構(gòu)思，使之脫穎而出，具有標(biāo)志性。

(4) 經(jīng)濟(jì)實用原則：應(yīng)針對工程自身特點，充分利用自然條件和天然建材，在確保功能實現(xiàn)的同時，盡可能節(jié)約工程投資、節(jié)省土地資源。此外，設(shè)計中盡可能采用節(jié)能環(huán)保技術(shù)，降低水利建筑在使用過程中的能耗。

2 水利建筑設(shè)計要點

2.1 建筑總平面設(shè)計

2.1.1 建筑布局

水利建筑的總平面設(shè)計應(yīng)根據(jù)工程規(guī)模、實際場地大小、后期運(yùn)行管理及整體環(huán)境效果要求進(jìn)行集中或分散布置，避免出現(xiàn)總體布置大片留白或過于密集的現(xiàn)象，且盡可能使火災(zāi)危險性相同或相近的建筑集中布置，便于安全管理。需要納入總體布局考慮的水工建筑物見表1所列。

表1 水利建筑布局劃分[3]

2.1.2 建筑朝向

建筑朝向與太陽輻射強(qiáng)度、日照時間、常年主導(dǎo)風(fēng)向等因素相關(guān)。設(shè)計時，使建筑朝向滿足自然采光、通風(fēng)的要求，盡可能充分利用冬季日照、避開冬季主導(dǎo)風(fēng)向，利用夏季自然通風(fēng)，建筑朝向設(shè)計原則見表2所列。

表2 各氣候分區(qū)最佳、適宜和不宜的建筑朝向

2.1.3 平面交通

工程區(qū)域內(nèi)交通流線簡潔順暢，建筑物之間聯(lián)系方便，管理區(qū)出入口與外部交通便捷，人流、運(yùn)輸路徑短捷，同時也應(yīng)注重環(huán)境設(shè)計，考慮綠化、職工休憩空間、職工活動場地等。通過優(yōu)化建筑物布置，避免干擾，保證安全和正常運(yùn)行。交通設(shè)計必須滿足防火設(shè)計要求，總平面的防火設(shè)計相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)見表3所列。

表3 水利建筑防火設(shè)計常用數(shù)據(jù)[6] m

備注：當(dāng)占地大于3 000 m2的甲類廠房和占地大于1 500 m2的乙、丙類倉庫，需要設(shè)置環(huán)形消防車道。

2.2 建筑平面設(shè)計

水利建筑單體中的平面布局需要水工和建筑配合設(shè)計。其中，水工方面主要遵循水工設(shè)計規(guī)范(包含水閘、泵站、水電站等專業(yè)規(guī)范等)，使上部建筑滿足水力條件和機(jī)泵設(shè)備安裝、運(yùn)行要求；建筑方面主要把握建筑內(nèi)部交通流線、防火要求、功能使用空間需求、使用尺度、安全性等方面是否滿足建筑規(guī)范要求(主要包含消防防火、公共建筑等專業(yè)規(guī)范)。

(1) 水利建筑主體廠區(qū)主要包括啟閉機(jī)房、泵房、配電室等，在設(shè)計中各功能房間的尺度應(yīng)與水工、水機(jī)、電氣等專業(yè)密切配合，以實現(xiàn)其閘門啟閉檢修、水泵運(yùn)行、設(shè)備監(jiān)控[7]。

(2) 水利建筑辦公區(qū)主要是包括日常監(jiān)控、維護(hù)設(shè)備的管理用房，一般布置在與設(shè)備同層或方便通過窗體直接觀測設(shè)備、建筑物周圍環(huán)境且與主體廠房聯(lián)系緊密的區(qū)域。設(shè)計中可依據(jù)辦公建筑設(shè)計規(guī)范、公共建筑設(shè)計規(guī)范等進(jìn)行設(shè)計，辦公室面積則可根據(jù)黨政機(jī)關(guān)辦公用房的定額要求合理確定。

(3) 建筑倉儲區(qū)主要存儲防汛物資搶險設(shè)備等，一般布置在建筑一層并靠近建筑出入口位置，或獨棟設(shè)置并靠近管理區(qū)出入口位置，其大門應(yīng)與外部交通聯(lián)系便捷，且盡量避免倉庫物流與人流交通流線干擾。

(4) 生活區(qū)包括休息室、活動室及廚房后勤等，可與主廠區(qū)及辦公區(qū)分層布置或設(shè)置在同層相對安靜隱秘處。衛(wèi)生間在平面中位置既要隱蔽，又要與走道、過廳聯(lián)系方便，盡可能采用自然采光和通風(fēng)。廚房盡可能靠外墻布置，以滿足采光、通風(fēng)的要求，其墻面、地面應(yīng)考慮防水。

2.3 建筑立面設(shè)計

2.3.1 建筑材料

建筑飾面材料是建筑立面構(gòu)成的物質(zhì)基礎(chǔ)，是建筑總體效果和裝飾功能的實現(xiàn)。木材、石料、磚營造出鄉(xiāng)土氣息，粗糙毛石則給人以天然文化的意味，花崗巖給人以堅固華貴的感覺，清水混凝土的運(yùn)用則塑造寧靜沉穩(wěn)的氛圍，鋁板、玻璃則散發(fā)現(xiàn)代優(yōu)雅的氣質(zhì)[8]。通過建筑材料的組合，常能收到意外的效果。

水利建筑多處于鄉(xiāng)村郊野乃至沿海、江、河，建筑常年日曬雨淋甚或受海風(fēng)環(huán)境侵蝕，建筑材料除了滿足整體視覺效果，在防潮性、抗風(fēng)性、耐臟性和節(jié)能性等方面也頗為重要。

(1) 防潮性：建筑圍護(hù)結(jié)構(gòu)材料，立面裝飾材料的選材方面都應(yīng)選擇防水、防潮性能好的材料，并進(jìn)行外墻面的整體防水設(shè)計，如表4所列。

表4 外墻防水層最小厚度要求表[9]

(2) 耐臟性：主體飾面的主色調(diào)可以選擇灰色、深藍(lán)、墨綠等深色；飾面材料應(yīng)盡量選取不易積塵，耐雨水沖刷的材料，飾面磚、優(yōu)質(zhì)外墻漆、鋁板等。

(3) 抗風(fēng)性：海邊以及鄉(xiāng)村曠野地面粗糙度多為A類或B類，尤其沿海地區(qū)受臺風(fēng)登陸直接影響，建筑門窗、飾面材料應(yīng)注意其在非常規(guī)風(fēng)荷載作用下的性能影響：門窗的型材、玻璃厚度以及尺寸分格都應(yīng)由專業(yè)資質(zhì)廠家設(shè)計生產(chǎn)；盡可能減少建筑高處使用飾面磚，以免發(fā)生磚體破損掉落的傷人事故，尤其在海邊受風(fēng)力影響大的水利建筑外觀造型需要石材、面磚或木構(gòu)架飾面效果時，設(shè)計應(yīng)盡可能采用真石漆、金屬氟碳漆、仿木漆替代。

(4) 節(jié)能性：部分水利建筑空間大，外表面積大，節(jié)能能耗問題也不容忽視。選擇合適墻體材料滿足防火及節(jié)能保溫要求、增加屋面、樓地面的保溫隔熱性能、增強(qiáng)門窗的氣密性，提高采暖、通風(fēng)、空調(diào)設(shè)備能耗比，減少照明功耗。

2.3.2 建筑造型

根據(jù)工程實踐，常見的建筑造型可分為高大型、扁長型、矮小型、組合型，實際工程造型實例如圖1所示。

圖1 建筑造型分類

(1) 高大型：一些電站廠房、泵站樞紐內(nèi)部常需要橋式吊車啟閉設(shè)備，廠房內(nèi)部具有較大敞通空間，室內(nèi)凈高有時可達(dá)8 m。針對體量較大的廠房，在相對平整的立面上通過門窗排列、線條變化，突出其簡樸、清朗的造型特征。此類造型可以通過立面選用輕薄質(zhì)感的構(gòu)件，以實墻與玻璃格子網(wǎng)組合等形式消除建筑的沉重滯感。

(2) 扁長型：扁長型建筑多見于水閘樞紐工程，水閘多孔，尤其大中型水閘長度可達(dá)數(shù)十米乃至百米。扁長的水閘建筑可采用對稱設(shè)計，在造型立面中充分運(yùn)用韻律變化，使得每跨作為一個造型元素，形成多跨連續(xù)的“韻律”變化，閘室兩側(cè)則可采用高聳的“橋頭堡”形式收尾，表達(dá)大氣、開闊的意境。此類造型可通過邏輯性、音節(jié)化、構(gòu)件的重復(fù)等方法強(qiáng)化建筑形象的表現(xiàn)力。

(3) 矮小型：部分小規(guī)模的水利建筑，如一些灌區(qū)渠道的水閘，由于其水工尺度較小，上部建筑則可通過屋頂、挑檐、窗臺、窗眉裝飾雕刻等結(jié)合地方特色凸顯其小巧精致的特點。

(4) 組合型：一些水利附屬建筑管理房等，由于高度和長度的尺寸比例不受水工專業(yè)的功能尺寸限制，因而設(shè)計者可自由發(fā)揮通過體塊單元組合豐富建筑造型。此時則可通過裝飾細(xì)部、結(jié)構(gòu)形式、不同材料，構(gòu)圖手法等創(chuàng)造出預(yù)想的意境。

2.3.3 建筑細(xì)部

建筑細(xì)部設(shè)計對于建筑立面有時能起到畫龍點睛之效，主要的建筑細(xì)部包括建筑出入口、門窗、護(hù)欄、屋頂?shù)取?/p>

(1) 建筑出入口與建筑總體比例是否合理、協(xié)調(diào)，直接影響著人們對總體建筑產(chǎn)生的第一印象。在滿足設(shè)備檢修出入搬運(yùn)和人流疏散的基礎(chǔ)上，大型水利建筑可加大其出入口尺寸，增設(shè)踏步，凸顯其大氣包容的特點；而小型水利建筑出入口則可通過門扇材料、顏色以及門楣、雨蓬裝飾突出其精巧。

(2) 建筑門窗是建筑采光和通風(fēng)以及室內(nèi)空間與外部環(huán)境溝通交流的媒介，不同的建筑門窗尺度可表達(dá)生動豐富的建筑層次。正常大小的窗體表現(xiàn)敦厚樸實的特點，建筑封閉感強(qiáng)；大尺度的帶形窗、幕墻則使得建筑輕巧通透，富于時代感。門窗、洞口與立面實墻的虛實形態(tài)，已不受結(jié)構(gòu)約束，除梁、板、柱子外，其他位置都可自由開窗。此外，窗臺處可設(shè)置花池，載植花木，也可為水利建筑平添意趣。

(3) 水利建筑中一些水閘檢修平臺當(dāng)不采用磚墻封閉則需要用欄桿或欄板與外空間進(jìn)行分隔，欄桿的樣式對于水利建筑起到裝飾陪襯作用，欄桿色彩、材質(zhì)、形式應(yīng)與建筑物相宜。

(4) 建筑物的屋頂對于建筑整體效果舉足輕重，現(xiàn)代風(fēng)格的建筑簡潔、明快的線條，其頂部往往不設(shè)“帽子”更佳；而一些較低矮的建筑則可以增設(shè)坡屋面或屋面裝飾構(gòu)架，以提升美感。

3 結(jié)束語

水利水電工程的建設(shè)，保障了當(dāng)?shù)厝嗣袢罕娚敭a(chǎn)安全，促進(jìn)當(dāng)?shù)亟?jīng)濟(jì)社會發(fā)展。而水利建筑作為水利水電工程的一部分，既輔助了工程功能的發(fā)揮，又因地制宜的將使用功能融入景觀，在豐富水環(huán)境，推動景觀水利的可持續(xù)發(fā)展方面意義重大。水利建筑設(shè)計從方案確定到施工圖成稿離不開理論與實踐，水利建筑設(shè)計的有效開展需要設(shè)計人員不斷思考探索：

(1) 實地考察及過程溝通。在設(shè)計水利建筑前，進(jìn)行現(xiàn)場實地考察，并積極與業(yè)主溝通需求。建筑風(fēng)格及方案選取，應(yīng)結(jié)合建設(shè)單位的喜好，并根據(jù)當(dāng)?shù)氐牡乩砣宋沫h(huán)境設(shè)計出因時、因地與環(huán)境相宜的建筑[10]。

(2) 自身美觀與工程經(jīng)濟(jì)性的平衡。應(yīng)盡可能以節(jié)省國家資金的原則，結(jié)合當(dāng)?shù)夭捎媒?jīng)濟(jì)的材料做出符合設(shè)計意圖的效果。通過豐富的水利建筑設(shè)計，實現(xiàn)水土資源的合理開發(fā)利用[11]。

(3) 積極補(bǔ)充學(xué)習(xí)，調(diào)整知識結(jié)構(gòu)。水利工程由多專業(yè)協(xié)作設(shè)計而成，水利建筑一定程度上受到使用功能、材料結(jié)構(gòu)、施工技術(shù)、經(jīng)濟(jì)條件及周圍環(huán)境的制約。因而，關(guān)注相關(guān)行業(yè)新材料、新工藝、新技術(shù)的發(fā)展，有助于水利建筑的合理創(chuàng)新。

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2016-12-03；修改日期：2016-12-14

傅理文(1985-)，女，浙江杭州人，碩士，浙江廣川工程咨詢有限公司工程師．

TU201

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1673-5781(2016)06-0747-04