[摘要] 近年来随着人们对文化旅游需求的持续增长，主题公园工程在土木工程界开始得到关注。与常规的结构设计相比，主题公园中建筑单体的结构设计具有特殊性。文章详述了主题公园单体结构设计
在满足建筑功能的前提下，典型的主题公园建筑单体通过主题包装和游乐设施为游客带来情景与环境的沉浸式娱乐体验。其中，主题包装应用文化符号或艺术手法呈现在建筑单体表面，其主题各异、形态各异，图1对此做出了举例说明。一个主题公园建筑单体的设计需要包装专业、游乐设施专业，建筑专业、结构专业、建筑设备专业等多专业人员之间的合作，其系统关联性对结构设计在常规技术的基础上提出了特殊的要求。因此，本文阐述了主题公园单体结构设计的特点，并且展望了其发展趋势。
01主体-包装整体分析模型
主题包装是主题公园中建筑单体的重要组成部分，分布于建筑单体的外立面以及室内主要迎客面。一般情况下，包装材料的自重及其所承担的外荷载首先通过连接件传递到包装次钢结构，包装次钢结构进一步通过可靠连接将内力传递至包装主钢结构。包装材料的种类主要包括主题雕塑砂浆(Theme Cement Plaster，简称TCP)、纤维增强复合材料(Fiber Reinforced Polymer，简称FRP)、玻璃纤维增强混凝土(Glass-fiber Reinforced Concrete，简称 GRC)、聚苯乙烯泡沫(Expanded Polystyrene，简称 EPS)、仿真植物等。TCP 材料需要喷涂在钢筋网片上，然后进行雕刻施工，钢筋网片通过焊接固定在包装次钢结构之上。由于FRP和GRC材料中的纤维可以承受一定的拉力，故可以将二者进行模块化加工并在其背面分布钢龙骨，然后采用连接件将龙骨装配在包装次钢结构之上。EPS材料则非常轻质，一般可以直接与包装次钢结构连接。根据包装专业的要求，次钢结构构件的长度，即包装材料与主钢结构构件之间的距离，一般可以在 0.3~1.5米之间;次钢结构构件之间的距离(l2)一般可以在0.6~0.8米之间。
包装次钢结构不参与结构整体分析计算，主要用于完成与主题包装造型一致的结构找形、支承包装材料并将力传递至包装主钢结构。故只需满足设计规范对构件内力、变形以及长细比的要求即可，一般由包装专业进行具体的深化设计并施工。而包装主钢结构需要参与结构整体分析计算，由结构专业负责。典型的主题公园单体结构整体分析模型如图3所示，包装主钢结构可以依附于主体混凝土结构或者主体钢结构。包装结构也可以根据造型特点独立于主体结构之外，并且单独设立基础。需要注意的是，在使用不同类型的结构计算设计软件时，必须采用相同的主体-包装整体分析模型，并保证结构布置、荷载条件和边界条件等一致，如图3所示。从而准确考虑主体结构与包装结构之间的相互影响，得到可靠、统一的结构计算结果。该结构同时也需要满足其它设计专业所提出的条件以及现行结构设计规范的要求。
基于主体-包装整体分析模型，主题公园单体的结构设计流程如图4所示。首先根据包装、游乐设施、建筑、设备提出的专业条件进行结构设计。但由于创意荷载的特殊性，本次结构设计所取用的创意荷载尚不能完全明确，一般为预估值。故在主题包装和游乐设施的条件更新之后，需要对原结构设计进行复核。如果结构复核不通过，后续工作需要根据结构是否已经施工，选择进行结构改造加固设计或者结构设计变更。因此相比于一般建筑的结构设计，主题公园建筑单体的结构设计相对复杂、设计周期长，对设计管理也提出了更高要求。
02主体结构设计特点
在常规结构设计的基础上，主题公园中建筑单体的主体结构设计具有以下特点：
1)当包装钢结构支承于主体混凝土结构时，宜在支座处设置略高于建筑完成面的钢筋混凝土反墩，如图5所示。该措施可以方便包装钢结构的现场定位施工，能够使预埋件的锚筋避开钢筋较密的区域，还有利于实施简捷有效的建筑防水做法。
2)为了满足主体-包装整体分析模型的计算条件，反墩应支承在混凝土梁或柱之上;当支座反力较小且不影响整体模型计算时，反墩也可以支承在混凝土板之上，并需要验算混凝土板的受冲切承载力。
3)当包装钢结构的支撑构件落在主体混凝土结构的立面时，钢结构的埋件宜设置在主体混凝土梁或柱的侧面，尽量避免设置在建筑填充墙的侧面。
4)当主题包装造型比较规则时，包装次钢结构可以直接与主体结构相连，从而省略包装主钢结构。
5)主体结构需要满足对大型游乐设备吊装及安装的要求。
6)当建筑填充墙表面具有较重的主题包装时，尚需验算墙体的稳定性。
7)当部分主体结构与艺术相结合时，裸露的结构带有天然的美感，可以无需外包装包覆。
04包装结构设计特点
钢结构的良好施工性能可以较好地适应于主题包装复杂多变的形态，图6以大型假山为例对此做出举例说明。王波等[1]对主题公园中大型 TCP 假山的结构形式和施工工艺进行了研究，结果表明采用钢结构作为支撑结构可以使主题公园塑石假山具有较好的施工性能。在常规结构设计的基础上，包装主钢结构的设计具有以下特点：
1)包装主钢结构需要结构工程师在主题包装三维模型里进行具体的结构布置，必须同时满足外包装的造型要求、包装次钢结构尺寸限制的要求、主体结构尺寸限制的要求、钢结构深化设计和加工制作的可行性要求以及结构受力合理的要求。
2)包装钢结构通常位于室外，并且包装材料并不能对其提供足够的保护，故需结合当地的气温资料和钢结构合拢温度计算结构的温度作用效应，还需进行防腐设计。
3)对于超长的包装钢结构，合理地设置温度缝可以有效减小温度作用的不利影响。
4)包装钢结构宜充分利用主体结构对其所提供的支撑作用，这可以有效地节省用钢量。
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