蘇加林，陳立秋，金 萍

(1.中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司，吉林 長(zhǎng)春 130021; 2. 長(zhǎng)春市標(biāo)準(zhǔn)研究院， 吉林 長(zhǎng)春 130011)

1 規(guī)范編制背景

水利水電行業(yè)對(duì)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載取值一般均由各類(lèi)水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)分別作出規(guī)定，缺乏統(tǒng)一的取值標(biāo)準(zhǔn)和方法。為了規(guī)范、統(tǒng)一水利水電工程水工建筑物的荷載確定原則、計(jì)算方法以及取值依據(jù)等問(wèn)題，制定了《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》，對(duì)水工建筑物設(shè)計(jì)的荷載取值作了統(tǒng)一規(guī)定。

《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》是水工建筑物設(shè)計(jì)的基本規(guī)范，適用于水利水電工程中各類(lèi)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載取值，是水利水電勘察設(shè)計(jì)行業(yè)工程設(shè)計(jì)的基本依據(jù)，也是施工、監(jiān)理、運(yùn)行管理單位、建設(shè)單位及政府相關(guān)職能部門(mén)在實(shí)際工作中解決有關(guān)問(wèn)題時(shí)需要遵循的規(guī)范，同時(shí)還是高校、科研院所在教學(xué)、科研中需要遵守的基本規(guī)范。

2 規(guī)范的編制過(guò)程

在規(guī)范編制過(guò)程中，編制組進(jìn)行了廣泛的調(diào)查研究，總結(jié)了近年來(lái)的工程實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)，參考了國(guó)內(nèi)外相關(guān)規(guī)范的有關(guān)內(nèi)容，開(kāi)展了多項(xiàng)專(zhuān)題研究，結(jié)合我國(guó)實(shí)際和水利水電工程規(guī)劃設(shè)計(jì)需要，既反映了我國(guó)近年來(lái)成熟的研究成果和經(jīng)驗(yàn)，又借鑒并吸取國(guó)外的先進(jìn)經(jīng)驗(yàn)和新理論、新技術(shù)，并廣泛征求了建設(shè)、設(shè)計(jì)、科研及教學(xué)單位的意見(jiàn)，經(jīng)反復(fù)討論、修改，最終經(jīng)審查定稿。

2.1 征求意見(jiàn)稿階段

2014年，中水東北勘測(cè)設(shè)計(jì)研究有限責(zé)任公司啟動(dòng)了《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》的編制工作。2014年8月16日，水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院對(duì)規(guī)范工作大綱進(jìn)行審查。會(huì)議基本同意工作大綱。會(huì)議確定，為了規(guī)范水利水電工程水工建筑物的荷載確定原則、計(jì)算方法以及取值依據(jù)，總結(jié)設(shè)計(jì)經(jīng)驗(yàn)，提高設(shè)計(jì)水平，制定《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》是必要的；考慮與現(xiàn)有水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性，水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)原則上采用單一安全系數(shù)法，當(dāng)統(tǒng)計(jì)資料充分時(shí)可采用分項(xiàng)系數(shù)法，本標(biāo)準(zhǔn)荷載取值以此原則確定。

2015年10月編制組提出征求意見(jiàn)稿，隨后水利部辦公廳印發(fā)《關(guān)于征求<水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范(征求意見(jiàn)稿)>意見(jiàn)的函》(辦水總函〔2015〕1488號(hào))，征求了88個(gè)單位及專(zhuān)家意見(jiàn)，有17個(gè)單位和專(zhuān)家反饋了145條意見(jiàn)與建議。編制組經(jīng)過(guò)認(rèn)真討論，采納61條、部分采納30條、未采納54條。

2.2 送審稿階段

在整理、分析、研究征詢收到的意見(jiàn)后，編制組對(duì)征求意見(jiàn)稿進(jìn)行了修改、調(diào)整，2016年1月提出了送審稿。2016年2月24—26日，水利部水利水電規(guī)劃設(shè)計(jì)總院對(duì)編制組提出的送審稿進(jìn)行了審查。會(huì)議基本同意編制組提交的送審稿。會(huì)議認(rèn)為，編制組總結(jié)了我國(guó)水工建筑物荷載取值經(jīng)驗(yàn)，對(duì)國(guó)內(nèi)外相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行了分析研究，開(kāi)展了必要的調(diào)研，并廣泛征求了有關(guān)單位及專(zhuān)家的意見(jiàn)，做了大量的工作，送審稿章節(jié)安排基本合理，主要內(nèi)容全面，技術(shù)指標(biāo)合理，可操作性強(qiáng)。

2.3 報(bào)批稿的形成和發(fā)布實(shí)施

根據(jù)審查意見(jiàn)，編制組對(duì)送審稿進(jìn)行了修改、調(diào)整，2016年5月編制完成了規(guī)范報(bào)批稿。

2016年6月2—3日，水利部國(guó)際合作與科技司對(duì)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》報(bào)批稿進(jìn)行了審定。會(huì)議就報(bào)批稿是否正確無(wú)誤，規(guī)范是否滿足水利工程建設(shè)和生產(chǎn)實(shí)踐的需求，是否符合國(guó)家有關(guān)法律法規(guī)、方針政策，是否符合相關(guān)主持機(jī)構(gòu)職責(zé)范圍的要求，規(guī)范的主要技術(shù)內(nèi)容是否成熟可靠、先進(jìn)合理、實(shí)用可操作，是否與其他相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)相協(xié)調(diào)，規(guī)范編寫(xiě)過(guò)程中出現(xiàn)的問(wèn)題及處理是否恰當(dāng)，體例格式以及文字表達(dá)等進(jìn)行了審議，認(rèn)為《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》基本符合發(fā)布條件。

2016年11月25日，水利部以2016年第36號(hào)公告，批準(zhǔn)《水工建筑物荷載設(shè)計(jì)規(guī)范》為水利行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)，編號(hào)為SL 744—2016，自2017年2月25日起實(shí)施。

3 規(guī)范的主要內(nèi)容及專(zhuān)題研究主要工作

3.1 規(guī)范的主要內(nèi)容

本規(guī)范共17章和9個(gè)附錄，主要技術(shù)內(nèi)容有荷載及荷載組合分類(lèi)，以及各類(lèi)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載取值規(guī)定等，具體章節(jié)內(nèi)容見(jiàn)表1。

3.2 專(zhuān)題研究主要工作

2014年，在開(kāi)展了規(guī)范編制工作的過(guò)程中，同時(shí)進(jìn)行以下專(zhuān)題研究工作。

3.2.1 資料收集、整理、分析和研究

收集了國(guó)內(nèi)外一些大中型工程的相關(guān)資料，對(duì)資料進(jìn)行分析整理，并征詢了有關(guān)專(zhuān)家的意見(jiàn)。

3.2.2 工程實(shí)地調(diào)研

調(diào)研了多個(gè)省市的壅水建筑物、泄洪建筑物、輸水建筑物、水電站廠房、水閘、泵站等各類(lèi)水工建筑物，同時(shí)走訪了相關(guān)工程設(shè)計(jì)、管理單位，收集了大量的工程實(shí)例資料。

3.2.3 專(zhuān)題研究報(bào)告的編寫(xiě)

(1)對(duì)現(xiàn)行的各類(lèi)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范進(jìn)行了全面的梳理，就荷載取值現(xiàn)狀進(jìn)行了適應(yīng)性分析，編制完成了《水工建筑物荷載取值現(xiàn)狀及適應(yīng)性分析專(zhuān)題研究》報(bào)告，為規(guī)范的編寫(xiě)提供了有力的技術(shù)支撐。

(2)樓面活荷載是廠房結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本荷載之一，其取值關(guān)系到廠房結(jié)構(gòu)的安全性和經(jīng)濟(jì)性。編制組收集了國(guó)內(nèi)近120座已建水電站主廠房樓面的活荷載設(shè)計(jì)資料收集及國(guó)內(nèi)近20座已建泵站主廠房樓面的荷載設(shè)計(jì)資料，掌握了大量的水利水電行業(yè)有關(guān)樓面活荷載資料，通過(guò)概率理論分析，給出了水電站廠房及泵站廠房樓面活荷載的取值，編制完成了《水電站廠房及泵站廠房樓面活荷載專(zhuān)題研究》報(bào)告，首次對(duì)單機(jī)容量(300MW≤P<600MW)的水電站廠房樓面活荷載及泵站廠房樓面活荷載的取值進(jìn)行了具體規(guī)定。

表1 規(guī)范各章節(jié)內(nèi)容、條款數(shù)量設(shè)置表

(3)根據(jù)近些年水工模型試驗(yàn)對(duì)挑流消能和底流消能方式的脈動(dòng)壓力研究發(fā)現(xiàn)，高度較高、水流波動(dòng)較大的消力池導(dǎo)墻脈動(dòng)壓力實(shí)測(cè)值與規(guī)范建議計(jì)算值差別較大，作用在導(dǎo)墻上的脈動(dòng)壓力從底部向上逐漸增大，至最大值后又逐漸減小，其合力點(diǎn)明顯高于靜水壓力合力點(diǎn)，是對(duì)導(dǎo)墻很不利的動(dòng)力。因此對(duì)導(dǎo)墻的脈動(dòng)壓力特性進(jìn)行專(zhuān)題研究，通過(guò)收集國(guó)內(nèi)大量試驗(yàn)成果和研究成果，總結(jié)導(dǎo)墻脈動(dòng)壓力分布特點(diǎn)和脈動(dòng)壓力計(jì)算方法，以及計(jì)算方法存在的問(wèn)題，編制完成了《導(dǎo)(隔)墻結(jié)構(gòu)側(cè)面水流脈動(dòng)壓力特性研究》報(bào)告，為規(guī)范的編寫(xiě)提供了有力的技術(shù)支撐。

(4)在水電工程建設(shè)中，邊坡、地下洞室、巖壁吊車(chē)梁、水工建筑物基礎(chǔ)、閘墩、水工隧洞環(huán)形預(yù)應(yīng)力錨束混凝土襯砌等結(jié)構(gòu)，應(yīng)用預(yù)應(yīng)力錨固是比較常見(jiàn)的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)方法。為適應(yīng)當(dāng)前水利水電工程建設(shè)發(fā)展需要，編制組收集了大量的預(yù)應(yīng)力錨固荷載資料，并進(jìn)行了分析研究，編制完成了《預(yù)應(yīng)力錨固荷載專(zhuān)題研究》報(bào)告，首次將預(yù)應(yīng)力錨固荷載規(guī)定為水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的基本荷載。

(5)壩前水溫對(duì)溫度荷載的確定、混凝土壩的施工期溫度控制具有重要的意義，在研究壩體溫度場(chǎng)時(shí)，首先確定其溫度邊界，壩前水溫是最主要同時(shí)也是最復(fù)雜的溫度邊界。本規(guī)范在編制過(guò)程中，收集了寒冷地區(qū)已建水庫(kù)壩前水溫觀測(cè)數(shù)據(jù)，將朱伯芳法和統(tǒng)計(jì)分析法計(jì)算結(jié)果進(jìn)行對(duì)比，對(duì)溫度荷載的確定具有重要的參考價(jià)值。編制完成了《寒冷地區(qū)水庫(kù)壩前水溫專(zhuān)題研究》報(bào)告。

4 規(guī)范的編制原則及應(yīng)用

本規(guī)范根據(jù)GB 50199—2013《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》規(guī)定的原則制定，主要適用于采用單一安全系數(shù)法的水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，也可用于在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)表達(dá)方式進(jìn)行的水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)。

《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計(jì)統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》是制定各類(lèi)水工結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)應(yīng)共同遵守的準(zhǔn)則，規(guī)定結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用以概率理論為基礎(chǔ)、以分項(xiàng)系數(shù)表達(dá)的極限狀態(tài)設(shè)計(jì)方法，也可以采用容許應(yīng)力法或單一安全系數(shù)法?？紤]與現(xiàn)有水利水電勘測(cè)設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)調(diào)性，水工建筑物結(jié)構(gòu)原則上采用單一安全系數(shù)法進(jìn)行設(shè)計(jì)，本規(guī)范荷載取值以此原則制定。但對(duì)于可求得截面內(nèi)力的混凝土結(jié)構(gòu)構(gòu)件，水利水電行業(yè)按SL 191—2008《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)規(guī)范》進(jìn)行設(shè)計(jì)，即在規(guī)定的材料強(qiáng)度和荷載取值條件下，在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)表達(dá)的方式進(jìn)行設(shè)計(jì)，本規(guī)范規(guī)定的荷載取值適用于以上2種設(shè)計(jì)方法。

水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)采用單一安全系數(shù)法時(shí)，荷載可分為基本荷載和特殊荷載?；炷两Y(jié)構(gòu)在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)表達(dá)的方法設(shè)計(jì)時(shí)，荷載可分為永久荷載、可變荷載、偶然荷載。采用單一安全系數(shù)法設(shè)計(jì)時(shí)，水工建筑物結(jié)構(gòu)的荷載組合應(yīng)分為基本荷載組合和特殊荷載組合。各類(lèi)水工建筑物的荷載組合應(yīng)由相應(yīng)的建筑物設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)確定。在多系數(shù)分析基礎(chǔ)上以安全系數(shù)表達(dá)的混凝土結(jié)構(gòu)，按承載能力極限狀態(tài)設(shè)計(jì)時(shí)，荷載效應(yīng)組合應(yīng)分為基本組合和偶然組合，正常使用極限狀態(tài)驗(yàn)算時(shí)應(yīng)按荷載效應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)組合設(shè)計(jì)。

水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)時(shí)，應(yīng)根據(jù)實(shí)際情況選擇可能同時(shí)出現(xiàn)的荷載，按荷載組合分別計(jì)算，并按最不利組合設(shè)計(jì)。

5 結(jié)語(yǔ)

規(guī)范的編制囊括了成熟、可靠、先進(jìn)的經(jīng)驗(yàn)和技術(shù)創(chuàng)新，解決了水利水電工程各類(lèi)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載取值問(wèn)題，規(guī)范了水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)行為，使設(shè)計(jì)工作有標(biāo)準(zhǔn)可依，為我國(guó)水利水電工程的安全有序開(kāi)發(fā)起到促進(jìn)作用，為水利水電工程有關(guān)設(shè)計(jì)、施工的規(guī)程、規(guī)范提供有效的技術(shù)支撐，為水工建筑物設(shè)計(jì)提供可靠的依據(jù)。

隨著本規(guī)范的頒布實(shí)施，對(duì)貫徹執(zhí)行國(guó)家的技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策，規(guī)范水利水電工程中各類(lèi)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)的荷載取值標(biāo)準(zhǔn)，做到安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)將起到積極的推進(jìn)作用。避免設(shè)計(jì)結(jié)果過(guò)于保守造成資源浪費(fèi)、荷載選取不周全存在安全隱患等問(wèn)題，可以使工程設(shè)計(jì)過(guò)程更加科學(xué)、合理，符合“安全適用、經(jīng)濟(jì)合理、技術(shù)先進(jìn)”的設(shè)計(jì)原則，體現(xiàn)了我國(guó)在水利水電工程中水工建筑物荷載設(shè)計(jì)方面所取得的長(zhǎng)足進(jìn)步，對(duì)推進(jìn)水利水電工程中各類(lèi)水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)技術(shù)的發(fā)展起著重要的作用。

水工建筑物荷載種類(lèi)繁多，受客觀條件的限制，本規(guī)范不可能對(duì)所有的水工建筑物荷載進(jìn)行全面研究并作出相應(yīng)規(guī)定，僅涉及水工建筑物結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中常遇的一些主要荷載。至于某些水工建筑物上的特殊荷載或本規(guī)范未列入的其他荷載，則可根據(jù)需要由相應(yīng)的國(guó)家現(xiàn)行有關(guān)設(shè)計(jì)規(guī)范確定。