蜗壳结构是水电站结构中的重要部分，随着水电站HD值的急剧增高，结构安全和设计优化更显突出。对于高HD值的蜗壳，国内外多采用打压的埋设方式，但垫层方式也有其明显的优点，本文运用ANSYS有限元方法对蜗壳结构垫层埋设方式进行了如下研究：(1)取包含一个固定导叶的扇形区，引入循环对称边界条件，并考虑垫层-钢板-混凝土之间的接触摩擦，分别对高低两种HD值下的水电站蜗壳结构进行分析，研究了软垫层材料的弹性模量、厚度以及铺设范围对蜗壳强度和变形的影响，得到水电站垫层蜗壳优化设计的规律性认识，并给出高HD值蜗壳模型的垫层优化方案。(2)参考垫层优化计算结果，采用高HD值下的蜗壳管节模型，进一步模拟不同的配筋率和钢筋布置方式对结构受力及裂缝的影响，选择最优的配筋率和钢筋的布置方案。(3)基于所选定的配筋方案，建立整体蜗壳垫层方案全三维模型，考虑混凝土的开裂，研究了静力作用下结构的强度和变形以及钢筋混凝土中裂缝的宽度和分布情况，验证高HD值下蜗壳结构垫层方案的可行性。(4)通过水电站厂房结构中蜗壳的自振频率的计算与机组可能振源的分析，评价蜗壳与机组产生共振的可能性，进而从蜗壳动力刚度和共振安全性的角度对高HD值下垫层蜗壳方案的可行性加以论证。本文在建模及计算过程中尽可能真实地模拟蜗壳结构的实际形状，通过数值计算得出了一些有益结论，具有理论研究意义和实际应用价值。