一种工业装配式钢结构假山结构及其设计方法与流程

本发明涉及建筑结构领域，且特别涉及一种工业装配式钢结构假山结构及其设计方法。

背景技术：

随着主题乐园工程项目的兴起，假山工程成为该类项目中的重要组成部分。由于假山工程结构体形极为复杂，且存在较多的平面和立面不规则，这种前提造成了假山结构设计的复杂性。为适应假山结构形体和受力的复杂性，假山的主体支撑结构通常采用钢结构，外表覆盖一定规格预先数字放样弯曲的钢筋网片，并表面喷涂混凝土及特殊岩石样面层。既有钢结构假山工程设计中，通常采用常规房屋结构的设计形式，但由于假山体形的复杂性，通常使用大量的非标准化钢构件，这给假山工程的加工制作和安装造成了极大的困难，这些困难一方面由于造成安装的复杂性使工程质量难以保证，另外一方面也延长了整个工程的施工周期。综上所述，在目前大力提倡工业化和装配式的要求下，原有假山的设计形式和方法已经有所落后，迫切需要一种新型的假山设计形式和方法。

技术实现要素：

本发明提出一种工业装配式钢结构假山结构及其设计方法，以解决既有钢结构假山设计复杂且加工和安装困难的问题。

为了达到上述目的，本发明提出一种工业装配式钢结构假山设计方法，包括下列步骤：

确定假山的泥塑模型；

对所述泥塑模型进行三维扫描，并得到泥塑模型的数字模型；

对所述数字模型进行处理，并得到假山的等高线；

将假山的各个等高线内退设定距离，形成结构边线，并在等高线投影图上进行平面网格划分；

按照平面网格尺寸线布置梁柱结构构件，根据结构刚度的需要设置斜向支撑，形成假山的主体结构；

在假山主体结构形成后，根据假山外皮的位置和板块规格设置假山二次结构。

进一步的，所述假山的等高线间距为等间距，间距大小为2米～4米。

进一步的，所述等高线内退设定距离为小于1.5m。

进一步的，所述平面网格划分采用标准化的正方形，网格尺寸为2m×2m～4m×4m。

进一步的，所述梁柱结构构件采用法兰式高强螺栓连接，柱脚采用预埋于混凝土基础中的钢埋板焊接或螺栓连接。

进一步的，所述梁柱结构构件连接处设置有纵向加劲板和环向加劲板，并通过法兰式高强螺栓将所述环向加劲板固定连接。

进一步的，所述柱脚在混凝土基础上设置一个尺寸比柱脚埋板大的的混凝土柱墩，并在柱墩内配置钢筋，在钢筋绑扎过程中，在柱墩表面预埋柱脚埋板，待柱墩混凝土强度形成后，将带有柱脚加劲板的柱脚钢柱直接与柱墩上的柱脚埋板全熔透坡口焊接。

为了达到上述目的，本发明还提出一种工业装配式钢结构假山结构，包括主体结构和二次结构，所述主体结构包括梁柱结构构件，其设置有横杆和竖杆，并根据结构刚度需要设置有斜向支撑，所述二次结构为用以悬挂假山外皮的次要构件，连接并设置于所述主体结构外侧。

进一步的，所述梁柱结构构件采用法兰式高强螺栓连接，柱脚采用预埋于混凝土基础中的钢埋板焊接或螺栓连接。

进一步的，所述梁柱结构构件连接处设置有纵向加劲板和环向加劲板，并通过法兰式高强螺栓将所述环向加劲板固定连接。

进一步的，所述柱脚在混凝土基础上设置有尺寸比柱脚埋板大的的混凝土柱墩，所述柱墩内配置有钢筋，在钢筋绑扎过程中，在柱墩表面预埋柱脚埋板，待柱墩混凝土强度形成后，将带有柱脚加劲板的柱脚钢柱直接与柱墩上的柱脚埋板全熔透坡口焊接。

本发明提出的工业装配式钢结构假山结构及其设计方法，包括了对假山外表皮的等高线划分、内部规则化网格布置及杆件间的法兰式连接方式。整个钢结构假山的设计最大程度地采用了规则化和标准化的钢结构杆件布置，便于后续实现假山的程序化设计，且这种设计方法可以大大减少现场的焊接连接工作量的同时，又由于杆件的标准化又可以方便工厂的加工和制作。通过对法兰式连接的分析和研究，本发明中改进过的法兰式连接可以实现刚性连接的效果，从而保证了钢结构假山的抗侧刚度。这种精简和工业化的设计，不仅可以有效的形成假山结构，而且由于采用了较小的杆件截面经验证是一种经济性非常高的结构体系，切实满足了目前主题乐园项目中钢结构假山的需要。

附图说明

图1所示为本发明较佳实施例的工业装配式钢结构假山设计方法流程图。

图2所示为本发明较佳实施例的工业装配式钢结构假山结构整体山体结构示意图。

图3a和图3b所示为本发明较佳实施例的梁柱结构构件结构示意图。

图4所示为本发明较佳实施例的横杆和竖杆的连接节点结构示意图。

图5所示为本发明较佳实施例的竖杆柱脚节点结构示意图。

图6所示为沿图5中a-a界面的剖面示意图。

具体实施方式

以下结合附图给出本发明的具体实施方式，但本发明不限于以下的实施方式。根据下面说明和权利要求书，本发明的优点和特征将更清楚。需说明的是，附图均采用非常简化的形式且均使用非精准的比率，仅用于方便、明晰地辅助说明本发明实施例的目的。

请参考图1，图1所示为本发明较佳实施例的工业装配式钢结构假山设计方法流程图。本发明提出一种工业装配式钢结构假山设计方法，包括下列步骤：

步骤s100：确定假山的泥塑模型；

步骤s200：对所述泥塑模型进行三维扫描，并得到泥塑模型的数字模型；

步骤s300：对所述数字模型进行处理，并得到假山的等高线；

步骤s400：将假山的各个等高线内退设定距离，形成结构边线，并在等高线投影图上进行平面网格划分；

步骤s500：按照平面网格尺寸线布置梁柱结构构件，根据结构刚度的需要设置斜向支撑，形成假山的主体结构；

步骤s600：在假山主体结构形成后，根据假山外皮的位置和板块规格设置假山二次结构。

如直接采用数字模拟模型，则可以跳过步骤s100和步骤s200。

根据本发明较佳实施例，所述假山的等高线间距为等间距，间距大小为2米～4米。所述等高线内退设定距离为小于1.5m。进一步的，所述平面网格划分采用标准化的正方形，网格尺寸为2m×2m～4m×4m。

所述梁柱结构构件采用法兰式高强螺栓连接，柱脚采用预埋于混凝土基础中的钢埋板焊接或螺栓连接。进一步的，所述梁柱结构构件连接处设置有纵向加劲板和环向加劲板，并通过法兰式高强螺栓将所述环向加劲板固定连接。

所述柱脚在混凝土基础上设置一个尺寸比柱脚埋板大的的混凝土柱墩，并在柱墩内配置钢筋，在钢筋绑扎过程中，在柱墩表面预埋柱脚埋板，待柱墩混凝土强度形成后，将带有柱脚加劲板的柱脚钢柱直接与柱墩上的柱脚埋板全熔透坡口焊接。

图2所示为本发明较佳实施例的工业装配式钢结构假山结构整体山体结构示意图。图3a和图3b所示为本发明较佳实施例的梁柱结构构件结构示意图。为了达到上述目的，本发明还提出一种工业装配式钢结构假山结构，包括主体结构和二次结构，所述主体结构包括梁柱结构构件，其设置有横杆1和竖杆2，并根据结构刚度需要设置有斜向支撑3，所述二次结构为用以悬挂假山外皮的次要构件，连接并设置于所述主体结构外侧。图3a所示为是带斜撑的标准结构单元，用在需要增加结构抗侧刚度的位置；图3b所示为不带斜撑的标准结构单元，用在绝大部分的假山结构中。斜向支撑单元3的布置通常可以在假山平面的不同位置设置，且沿假山全高从下至上形成若干个支撑筒体，如此可以极大的提高假山结构的抗侧刚度。

请参考图4，图4所示为本发明较佳实施例的横杆和竖杆的连接节点结构示意图。所述梁柱结构构件采用法兰式高强螺栓12连接，柱脚采用预埋于混凝土基础中的钢埋板焊接或螺栓连接。所述梁柱结构构件连接处设置有纵向加劲板10和环向加劲板11，并通过法兰式高强螺栓12将所述环向加劲板11固定连接。本发明所有杆件之间的连接形式均采用了法兰式对接，从而避免了现场焊接引起的操作复杂及施工质量不易保证等问题，较大程度地减少了整个土建结构的施工周期，且在易于施工的前提下保证了结构最终的质量。

请参考图5和图6，图5所示为本发明较佳实施例的竖杆柱脚节点结构示意图，图6所示为沿图5中a-a界面的剖面示意图。本发明中的竖杆即为常规结构中的框架柱，由于本发明中的竖杆采用了较小截面的圆钢管，其与基础的连接形式至关重要。为便于施工，本发明中的柱脚2采用了外露式刚接柱脚。

考虑防护的要求，所述柱脚2在混凝土基础9上设置有尺寸比柱脚埋板5大的的混凝土柱墩6，所述柱墩6内配置有钢筋8作为埋板的锚筋，在利用混凝土柱箍筋7进行钢筋8绑扎过程中，在柱墩6表面预埋柱脚埋板5，待柱墩混凝土强度形成后，将带有柱脚加劲板4的柱脚钢柱2直接与柱墩上的柱脚埋板5全熔透坡口焊接。

综上所述，本发明提出的工业装配式钢结构假山结构及其设计方法，包括了对假山外表皮的等高线划分、内部规则化网格布置及杆件间的法兰式连接方式。整个钢结构假山的设计最大程度地采用了规则化和标准化的钢结构杆件布置，便于后续实现假山的程序化设计，且这种设计方法可以大大减少现场的焊接连接工作量的同时，又由于杆件的标准化又可以方便工厂的加工和制作。通过对法兰式连接的分析和研究，本发明中改进过的法兰式连接可以实现刚性连接的效果，从而保证了钢结构假山的抗侧刚度。这种精简和工业化的设计，不仅可以有效的形成假山结构，而且由于采用了较小的杆件截面经验证是一种经济性非常高的结构体系，切实满足了目前主题乐园项目中钢结构假山的需要。

虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明。本发明所属技术领域中具有通常知识者，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作各种的更动与润饰。因此，本发明的保护范围当视权利要求书所界定者为准。