【摘 要】对设计方案的基本要求是安全、经济和实用。其中，后两个问题主要是面对工程的直接有关方面，可由设计人员与有关方面商定。而安全是最重要的事关全社会的问题，不仅由上述人员讨论协商确定，而且还需要面对有关的社会公众取得社会认可。社会的要求应由法律及工程界制定的有关规范、标准来保证。制定标准的指导思想应是从全局上做到设计工作与社会的要求相协调，使水工建筑物设计符合安全可靠、经济合理、适用耐久、技术先进的要求，并在总结经验、尤其是总结工程失事或出现事故教训的基础上，加强科学研究，使所制定的标准日趋完善。
　　【关键词】水工建筑物；安全性；设计安全；判别准则
　　
　　一、水工建筑物的技术安全性
　　在水工建筑物运行并声称其安全时，最重要的是“运行系统一水工建筑物一影响区域”体系的安全技术观点。从纯技术观点来看，安全性包括水工建筑物的运行可靠性、体系中各组成部分(建筑物设备、影响范围、运行服务)的运行可靠性以及事故危险性。水工建筑物的状况用技术诊断法确定，该方法是基于对建筑物性能(质量)实施仪器监测和目测的结果进行分析，并检查其是否符合标准及设计要求。也用类似方法，确定评价水工设备(检测仪表、水力机械和水力发电设备、起重一运输设备、电网和电气设备等等)是否符合标准及设计要求。水工建筑物的影响区域是指建筑物在运行时影响到的周边环境的部分，并且这部分环境状况的变化可能会影响建筑物的状况。对影响区域是否符合标准及设计要求的评价，是通过对参数负荷特性曲线以及由于自然作用(气候、地质、水文等)和技术成因对水工建筑物的影响作用进行监控，并将其与设计要求相比较来实现的。对运行系统是否符合现行法规条例要求的评价则是通过对安全性各项要素(如水工建筑物运行的正常条件、建筑物运行的组织和事故预防系统的组织)进行检查来完成的。
　　二、工程项目的安全性
　　“安全性”这个术语适应于各种工程对象，已越来越成为一个大众词语，在一些标准文件中，安全性被视为工程项目的性能；而在另一些标准文件中，却被视为工程项目的状况。通过简要的极限分析，对各种工程项目的安全性做出具有根据的定义。
　　三、水工建筑物的失事情况统计
　　水工建筑物，尤其是坝，由于其作用重要，应当精心设计、精心施工，做到安全第一。但是由于各种原因，仍有可能失事。策14届国际大坝会议总报告中指出，在历年已建成的14000个高于15m的坝中，破坏率近1％(不完全统计)。近代，由于科技进步，坝的可靠性逐步提高，破坏率已降至0．2％。
　　表1 坝在不同时刻发生事故和失事所占百分比（%）
　　四、安全储备
　　为了保证建筑物安全，必须在规划、设计阶段详加分析，保证其在蓄水、泄水能力、结构及其基础的强度和稳定性等方面有一定的安全储备。在建筑物的设计标准中，明确地规定出安全储备的要求。其表达形式有：单一安全系数法和分项系数极限状态设计法。后者是近年来在可靠理论基础上发展起来的。
　　五、极限状态
　　当整个结构(包括地基)或结构的一部分超过某一特定状态，结构就不能满足设计规定某种功能要求时，称此特定状态为该功能的极限状态。《水利水电工程结构可靠度设计统一标准》规定，按下列两类极限状态设计：
　　(1)承载能力极限状态。当结构或结构构件出现下列状态之一时，即认为超过了承载能力极限状态：①失去刚体平衡；②超过材料强度的破坏，或因过度的塑性变形而不适于继续承载；③结构或构件丧失弹性稳定；④结构转变为机动体系；⑤土石结构或地基、围岩产生渗透失稳等。在这些状态下，结构是不安全的。
　　 (2)正常使用极限状态。当结构或结构构件影响正常使用或到达耐久性的极限值时，即认为达到了正常使用极限状态，如：①影响结构正常使用或外观变形；②对运行人员或设备、仪表等有不良影响的振动；③对结构外形、耐久性以及防渗结构抗渗能力有不良影响的局部损坏等。在这些状态下，结构是不适于使用的。结构的功能状态一般可用功能函数来表示
　　Z=g（X1，X2，---Xn，c） （1）
　　——基本变量，包括影响结构的各种荷载、结构本身的抗力和材料性能等；
　　c——功能限值，如梁的挠度，许可裂缝宽度等。
　　对最简单的情况，上式可以写为Z=R-S
　　此处R为结构抗力，S为荷载对结构产生的作用效应。
　　当功能函数等于0时，结构处于极限状态。设计中要求结构能达到或超过承载能力极限状态方程，即R-S＞0，结构是安全的。
　　六、设计安全判别准则
　　根据经验，导致水工建筑物出现事故或失事的主要因素为:①荷裁的不利性变异(偏大)；②抗力的不良性变异(偏小)；③状态方程表达不正确。因此，设计时一定要保持有安全储备，即令R一S＞0，从而使结构能应付偶然出现的不利局面，以保持原定功能。我国水工设计规范规定的具体处理方式有以下两种：
　　(1)单一安全系数法
　　单一安全系数法要求S≤R／K，此处，K为安全系数，R为结构抗力的取用值，S为作用效应的取用值。设计的结构经过验算，如果R／S大于或等于规范给定的安全系数K，即认为结构符合安全要求。此法形式简便，现有水工设计规范大多沿用此法。
　　规范给出的安全系数目标值是工程界根据经验制定的，它考虑了：①结构的安全等级；②工作状况及荷载效应组合(基本组合取值高)；③结构和地基的受力特点和计算所用的方程(分析模型准确性差的取值高)。与此同时，还应配合材料抗力试验方法及取值规则(一般取低于均值的某一概率分位值)，以及作用(荷裁)值的勘测试验方法及取值規则(一般取高于均值的某一概率分位值)等有关标准。这些规定必须配套使用，才能满足安全控制要求。
　　(2)分项系数极限状态设计法
　　此法的基点是概率原理的结构可靠度分析理论，是一个将结构的安全性和适用性定量化的理论。将结构不能完成预定功能的概率称为失效概率Pf，即
　　Pf=P[g（·）＜0] （2）
　　式中g（·）——结构功能函数的简写，g（·）＜0即结构功能失效，[g（·）＜0]是失效事件的结合。结构的可靠度，即结构能完成预定功能的概率，记为Ps，因此Ps=1-Pf。
　　根据可靠理论制定的分项系数设计规范，是经过大量工程结构的可靠度分析、在定量工作的基础上制定的。它明确规定按极限状态设计，并给出能反映变异性来源的分项系数，将每种因素的影响在不同的工程结构上统一考虑，取划一的分项系数。
　　
　　参考文献
　　[1]陈飞.张华.水工建筑物结构设计关键问题初探[j]城市建设理论研究.2011年第30期.