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摘要：本文对水厂改扩建工程结构设计中的分类、构建物设计、抗震设计进行了综合的分析，以供参考。
关键词：水厂；改扩建工程；结构设计
引言
针对水厂的基本特点，对常规处理工艺的预处理部分、混合设备、反应池、沉淀池、吸滤池等工艺环节展开深层次的改造。下面以某水厂为例来进行探讨。
1 水厂建筑结构设计中的分类
1.1 框架结构设计
框架结构是由水厂建筑中的梁和柱共同组成的组装结构，从而承担房屋中的全部荷载。对于现阶段的水厂建筑工程来说，一些高层水厂建筑或者工业水厂建筑在形式上有着一定的复杂性，普通的砖墙已经不能满足荷载过程中的要求，所以采用框架作为其中的承重结构。框架结构根据工程规模以及信息上的不同，可以分为多层、单层等多种结构，在水厂建筑中，根据材料的不同可以分为混凝土框架、胶合木结构框架以及钢筋混凝土框架等，在设计过程中可以采用整体装配的形式，根据荷载能力对框架施加不同的预应力。对于框架结构来说，它的主要特点就是具有一定的灵活性，可以节省工程周期，让框架中的梁和柱变得更加标准化，提高工程的质量，使水厂建筑具有一定的整体性。但是框架结构设计也容易由于受力特点或者设计方面的问题导致对结构上的破坏，可能影响水厂建筑空间的合理运用。
1.2 剪力墙结构设计
剪力墙结构就是通过钢筋混凝土的墙板代替框架结构中的梁柱，从而提高水厂建筑内部的荷载能力，并且控制结构过程中的平衡作用力，这种方式已经被广泛的应用于水厂建筑中，对于水厂建筑结构的稳定性有着一定的作用。在剪力墙结构的设计过程中，它的主要承重力全部来自于剪力墙，除了可以承担竖直和水平方向上的荷载能力外，还可以对水厂建筑内部空间进行一定的分隔，一般来说，剪力墙的高度在设计过程中与水厂建筑内部的高度是相等的，相较于水厂建筑空间来说，它的厚度很薄，最小的大概在16cm 左右，这也就大幅度的提升了剪力墙在水厂建筑结构设计中的空间范围。在具体的水厂建筑中，可以根据水厂建筑的规模，设置不同数量的剪力墙，但是需要注意的是剪力墙之间的距离有着标准的规范，从而提高它的空间利用率。
1.3 筒中筒结构设计
筒中筒结构设计是水厂建筑结构设计中的一种，是由心腹筒、框筒以及桁架筒构成，通过不同筒结构中的内外作用力从而抵抗水厂建筑中的水平承重力。由剪力墙围成的筒体被称为是心腹筒，在心腹筒表面呈现有规则排布的孔状筒体被称为是框筒，由竖杆和斜杆组成的架构形式被称为是桁架筒。在筒中筒的结构设计过程中，通常都会由水平方向承载一定的作用力，长此以往会使其变成弯曲的形状，但是在普通的水厂建筑物荷载下，它的抗侧刚度还是大于同种框架体系的。由于在筒中筒的结构设计中，内外筒之间存在一定的空间，所以提高了水厂建筑结构设计中的灵活性，可以达到不同的水厂建筑效果。
1.4 砌体结构
砌体结构就是指在水厂建筑中通过砖墙来实现结构上的整体承重，构造柱以及横梁和楼板大多采用混凝土的结构形式，砌体结构也被称为是混合结构，在水厂建筑设计过程中采用了不同的材料设计，大多应用于多层或者低层的水厂建筑过程中。在砌体结构的设计过程中，都是通过楼板以及墙体作为水厂建筑的主要承重结构，虽然理论上框架结构的承重能力是多于砌体结构的，但是在实际的应用中，由于抗震等级的影响，砌体结构的稳固性更强一点。除此之外，在砌体结构的发展中，还应该注意设计过程中与空间结合方面的问题，以创造良好的室内环境作为主要目的，可以通过与现代技术的结合从而提高水厂建筑的稳定性。
2水厂建筑结构基础设计的选取原则
对于水厂建筑结构的整体设计来说，其主要指对对水厂建筑基础结构以及上部结构的合理设计，对于水厂建筑结构的设计来说，其会直接受到外界重力已经有关的静力作用。整体的水厂建筑设计过程中，需要考虑有关的自然灾害问题，简单来说在具体的建设上要考虑地震相关问题，由于不同的震动和相关作用力的问题，将会导致相关的质量问题出现，所以综合的完成相关结构的合理设计，全面的完成各种刚柔并济的合理发展，同时在相关的设计上需要安排有关人员都进行勘测检查，综合的避免相关的零碎工作，如此需要安排设计人员不会有具体的质量问题，同时要设置防线，综合做到相关的抓大放小，全面打通各项施工环节，尽量的满足其工程实际需求。在当前的具体建设过程中需要对基础都进行全面的安排，同时选取设计方法和地基的合理安排，地基基础需要进行上部结构和各个环节之间都进行作用力的全面提升，并且在基础设计和决断上需要考虑选取标准，针对相关的弊端可以进行全面的规划，在较多的设计单位进行施工时候都要结合实际情况来完成相关的建设安排，对于整体设计上需要对实际情况结合综合的规划，确保工程设计之间差距要完善多元化的发展，依据力学结构来进行多元化安排，保证结构稳定，综合保证简单那盒便捷性。
3水厂抗震设计
水厂建筑结构抗震设计前期准备工作中，根据水厂需要和地震活动情况、工程地质和地震地质的有关资料，对抗震有利、一般、不利和危险地段做出综合评价。对不利地段，及时和建设单位沟通，提出避开要求；当无法避开时应采取有效的措施。对危险地段，应严禁建造甲、乙类水厂建筑，不应建造丙类水厂建筑（《抗规》3．3．1）。可以看到规范用了最严重的字眼“禁止”及“不应”，这是因为凭借现今的水厂建筑科技，任何设计无法从根本上采取特别有效的措施可以去解决危险场地带给水厂建筑的不利影响。选择较好的场地，一些平坦的空间和均匀的土壤都会有利于抗震结构作用的发挥，一定要尽量避开液化土和一些河岸边缘，这些都会非常不利于水厂建筑结构的抗震安全。
合适的场地可以最大程度化解地震带来的冲击力，从而尽可能保证整个结构体系稳定，使地震对于水厂建筑物造成的损坏降到最低。水厂建筑结构布置也是结构抗震设计中需要特别注意的一个问题。地震作用时，水厂建筑物承受的往往不是一个方向的地震作用，而是结构附加偶然偏心后的多个方向的地震作用。所以，结构抗震设计中，结构设计人员一定要考虑到结构可以同时抵抗不同方向的地震作用，整个水厂建筑物有合理的结构布置，具有足够的刚度和稳定性。结构抗震设计过程中，设计人员要对基本力学知识有所掌握。结构设计软件计算出的构件配筋结果出现超限时，除了对不满足的构件截面通过扩大结构构件截面增加刚度调整；必要时，可尝试增强周边构件截面刚度，地震作用力会根据周边构件截面刚度增大进行更多分摊，减小对计算结果超限构件的作用力分摊，使得结构整体和构件计算都能满足。结构抗震整体计算（剪重比、周期比、位移比等）参数要严格控制，对双向地震和偶然偏心的计算使用条件要明确。除此之外，结构工程师在设计前期，一定要和各专业人员沟通好。对使用功能要求、设备荷载参数要仔细了解；设计计算过程中认真参考设计规范（《抗震设防分类标准》《抗震设计规范》等），设计中应养成勤于思考的习惯。对新的理论、规范的变动和技术应及时学习，设计过程中应有如履薄冰的意识，只有这样才能很好的完成结构设计工作。
结束语
从经营成本、投资效益、建设周期以及集约化设计的角度，通过常规手段对水厂挖潜改造，增加制水流程的超负荷和集约化运行能力是可行的，但改造后仍然存在一定的弊端，应根据用水需求尽快采取水厂扩建或管网配套等措施保障安全优质供水。
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