极速旱雪鸟巢项目搭建方案及结构计算书.doc

旱雪滑道脚手架坡体
计算书
计算依据：
1、《建筑施工模板安全技术规范》JGJ162-2008
2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ 130－2011
3、《混凝土结构设计规范》GB50010-2010
4、《建筑结构荷载规范》GB 50009—2012
5、《钢结构设计规范》GB 50017-2003
一、项目说明及工程属性
1、项目说明
该滑草项目为斜坡式脚手架结构（以下简称“坡体"），最高点4m，从最大倾角250过渡到90，停止区为00.游客自最高点乘坐充气滑雪圈滑下，至停止区逐渐停住，完成一次滑草。坡体参数见表1。
表1 坡体数据参数
脚手架 坡体角度
90-250
脚手架高度（mm)
4
脚手架长度L(m）
22
脚手架宽度（m)
6
坡体通道宽度（m）
1
扶手高度(m)
1
脚手架钢管直径(mm)
40
脚手架钢管壁厚（mm)
4
2、坡体功能区划分
（1)上客区
上客区是游客领取滑雪圈,准备走上通道区的地方,位于坡体的右侧下方的地面上，游客在此领取滑雪圈,排队等待。
（2）通道区
通道区是供游客从下至上的通道，位于坡体右侧，宽度1米，游客(或工作人员）拉着滑雪圈自此处由下向上走到上方准备区。
(3)准备区
准备区是游客在滑下前做准备的地方，面积为6m x 2m，处于最上方平台位置，游客在工作人员的帮助下，乘坐在滑雪圈上，做好准备工作。
(4）滑草区
为坡体的主要功能区,位于坡体的左侧，宽度5米，游客乘坐滑雪圈，在此处滑下.
（5）下客区
下客区是游客滑下后停住并从滑雪圈下来的地方,位于坡体最下方平缓位置，游客滑下停住后，在工作人员的帮助和指挥下，携带离开下客区.
图1 脚手架坡体整体布局
3、坡体表面结构(梁与木板、草坪的联接方式）
脚手架坡体表面结构分为三层：
（1）第一层
第一层为固定板，材质为硬木板，厚度为5cm，通过马鞍卡将硬木板固定在脚手架坡体表面的梁上.
图2 硬木板与脚手架顶部链接结构
（2）第二层
第二层为软垫，材质为EVA，厚度为1cm通过强力胶固定在硬木板表面.并用螺钉加强固定,
图3 软垫与硬木板联接结构
（3）第三层
第三层为绿菱人造草坪,通过强力胶将人造草坪固定在软垫上方,因绿菱人造草坪是一次性注塑成型,不会出现掉毛或一片一片掉下的情况，安全可靠.
图4坡体表面结构
4、扶手结构
为保证滑草游客的安全性，坡体上方安装扶手护栏，高度2m，采用U型槽结构(见图3），在A、B两个栏杆之间安装防护网，防止滑雪圈碰撞到钢管柱上，同时在B、C两个栏杆之间加装100cm高10cm厚的泡棉，起到碰撞缓冲作用.
图5坡体扶手刨面图（U型槽结构)
5、通道防护栏
通道区是供游客从下至上的通道，位于坡体右侧，宽度1m，通道与滑草区之间的防护栏高1m。通道铺设车道草坪，车道草坪与软垫采取强力胶粘链接。
通道与滑草区之间的护栏采取双面泡棉防护，在B、C两个栏杆之间加装100cm高10cm厚的泡棉,起到碰撞缓冲作用
图6 通道与滑草区之间的防护栏
6、剪刀撑链接
坡体两侧及背侧的外侧面，做剪刀撑结构.因高度不高于4米，在高度方向做1组剪刀撑。两侧长度方向各做3组剪刀撑，背侧1组.剪刀撑搭接部位不少于1m,并用不少于3只旋转扣件固定。扣件至外延大于10cm，防止脱落。
图7 剪刀撑结构图
7、地面保护
为保护塑胶地面,脚手架下方分别铺设塑料布、胶垫（1cm)、木板（3cm），并在脚手架与地面接触的钢管,加设底托。
图8 塑胶地面保护设施结构图
8、安全性考虑
(1）坡体最大承载游客数控制
通过控制滑雪圈的数量，来控制坡体上方游客的数量。坡体上最大游客数量空载在18人以下。
(2）安排工作人员规避风险
在发放雪圈处、准备区、下客区，分别安排工作人员辅助、提醒和监督游客，做好安全准备,控制人流量，检查设施设备，防止出现意外。
（3）防护设施
为儿童准备护具，安装防护网、缓冲泡棉、下客区安装围栏,排队去安装防护带。
二、荷载设计
施工人员及设备荷载标准值Q1k
当计算表面面板和小梁时的均布活荷载（kN/m2）
2。5
当计算表面面板和小梁时的集中荷载(kN）
2。5
当计算主梁时的均布活荷载(kN/m2)
1。5
当计算支架立柱及其他支承结构构件时的均布活荷载(kN/m2)
1
模板及其支架自重标准值G1k（kN/m2）
表面面板自重标准值
0。1
表面面板及小梁自重标准值
0。3
模板及其支架自重标准值
0.75
表面木板自重标准值G2k(kN/m2）
0.35
钢筋自重标准值G3k（kN/m3）
1。1
模板支拆环境不考虑风荷载
三、模板体系设计
模板支架高度（m）
4
立柱纵向间距la(mm）
900
立柱横向间距lb(mm）
900
水平拉杆步距h（mm）
1800
主梁布置方向
宽度方向
小梁间距（mm）
150
结构表面的要求
结构表面以广告布遮盖
模板及支架计算依据
《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规范》JGJ130—2011
设计简图如下：
设计平面图
设计剖面图
设计剖面图
四、面板验算
表面木面板类型
覆面木胶合板
表面木板厚度（mm）
20
木板抗弯强度设计值［f］（N/mm2）
15
木板弹性模量E(N/mm2）
10000
根据《建筑施工模板安全技术规范》5.2.1”面板可按简支跨计算”的规定,另据现实，面板应搁置在梁侧模板上，因此本例以简支梁，取1m单位宽度计算。计算简图如下:
W＝bh2/6=1000×20×20/6＝66666。667mm3,I＝bh3/12=1000×20×20×20/12＝666666.667mm4
1、强度验算
q1＝0。9max［1.2（G1k+ （G3k+G2k)×h）+1.4Q1k，1.35（G1k+ （G3k+G2k)×h)+1.4×0。7Q1k]×b=0.9max[1。2×(0。1+(1.1+24)×0。05）+1。4×2.5，1。35×(0。1+（1.1+24）×0。05)+1.4×0。7×2。5］ ×1=4。613kN/m
q2＝0。9×1。2×G1k×b=0。9×1。2×0。1×1=0.108kN/m
p＝0。9×1.4×Q1K=0。9×1。4×2.5＝3.15kN
Mmax＝max［q1l2/8，q2l2/8+pl/4］=max［4。613×0.152/8，0。108×0。152/8+3。15×0。15/4］= 0.118kN·m
σ＝Mmax/W＝0。118×106/66666。667＝1.776N/mm2≤［f］＝15N/mm2
满足要求!
2、挠度验算
q＝（G1k+（G3k+G2k)×h）×b=（0.1+（1。1+24）×0.05）×1=1.355kN/m
ν＝5ql4/（384EI)＝5×1。355×1504/（384×10000×666666。667）＝0.001mm≤［ν］＝l/400＝150/400＝0。375mm
满足要求！
五、小梁验算
小梁类型
方木
小梁材料规格(mm）
50×70
小梁抗弯强度设计值[f](N/mm2)
15。44
小梁抗剪强度设计值［τ］(N/mm2)
1.78
小梁弹性模量E（N/mm2）
9350
小梁截面抵抗矩W(cm3)
40。83
小梁截面惯性矩I（cm4)
142.92
因［B/lb］取整＝［4000/900］取整＝4，按四等跨连续梁计算,又因小梁较大悬挑长度为50mm，因此需进行最不利组合,计算简图如下：
1、强度验算
q1＝0.9max[1。2(G1k+（G3k+G2k）×h）+1。4Q1k,1。35（G1k+(G3k+G2k）×h）+1.4×0。7Q1k］×b=0.9×max[1。2×（0。3+(1。1+24)×0。05）+1.4×2。5,1。35×（0.3+（1。1+24)×0。05)+1。4×0.7×2。5］×0.15＝0。724kN/m
因此，q1静＝0。9×1。2（G1k+(G3k+G2k）×h）×b=0。9×1。2×（0。3+（1.1+24）×0。05）×0。15＝0。252kN/m
q1活＝0。9×1。4×Q1k×b=0。9×1。4×2。5×0。15＝0.472kN/m
M1＝0。107q1静L2+0。121q1活L2＝0。107×0。252×0.92+0.121×0。472×0。92＝0。068kN·m
q2＝0.9×1.2×G1k×b=0.9×1.2×0。3×0.15＝0.049kN/m
p＝0.9×1。4×Q1k=0。9×1。4×2。5＝3。15kN
M2＝max[0。077q2L2+0。21pL,0。107q2L2+0.181pL］＝max［0。077×0。049×0。92+0.21×3。15×0。9,0.107×0。049×0。92+0.181×3.15×0.9]＝0。598kN·m
M3＝max［q1L12/2，q2L12/2+pL1］=max［0。724×0。052/2，0.049×0.052/2+3.15×0.05]＝0。158kN·m
Mmax＝max［M1，M2，M3］＝max［0。068,0.598,0。158］＝0。598kN·m
σ＝Mmax/W＝0。598×106/40830＝14.655N/mm2≤［f]＝15。44N/mm2
满足要求！
2、抗剪验算
V1＝0。607q1静L+0.62q1活L＝0.607×0。252×0。9+0。62×0.472×0。9＝0.401kN
V2＝0。607q2L+0。681p＝0.607×0。049×0.9+0。681×3.15＝2.172kN
V3＝max［q1L1，q2L1+p］＝max［0.724×0。05，0.049×0。05+3.15］＝3.152kN
Vmax＝max[V1，V2,V3]＝max[0。401，2.172,3。152］＝3。152kN
τmax＝3Vmax/（2bh0）=3×3。152×1000/（2×70×50）＝1。351N/mm2≤[τ］＝1.78N/mm2
满足要求！
3、挠度验算
q=（G1k+（G3k+G2k）×h）×b=(0。3+（24+1。1）×0。05）×0。15＝0.233kN/m
跨中νmax＝0.632qL4/（100EI)=0.632×0。233×9004/（100×9350×1429200）＝0.072mm≤［ν]＝l/400＝900/400＝2.25mm
满足要求！
六、主梁验算
主梁类型
钢管
主梁材料规格（mm）
Ф48×3.5
可调托座内主梁根数
1
主梁弹性模量E（N/mm2）
206000
主梁抗弯强度设计值［f］(N/mm2)
205
主梁抗剪强度设计值[τ］（N/mm2）
125
主梁截面惯性矩I(cm4）
12.19
主梁截面抵抗矩W（cm3）
5。08
1、小梁最大支座反力计算
Q1k＝1。5kN/m2
q1＝0.9max［1。2（G1k+ （G3k+G2k）×h）+1。4Q1k，1。35（G1k+（G3k+G2k）×h）+1。4×0.7Q1k]×b=0。9max[1。2×（0。5+（1.1+24）×0.05）+1。4×1。5，1。35×（0.5+(1.1+24）×0.05）+1。4×0.7×1。5］×0。15＝0.568kN/m
q1静＝0.9×1。2（G1k+ （G3k+G2k）×h）×b=0。9×1.2×（0。5+（1.1+24）×0。05）×0。15＝0.284kN/m
q1活＝0.9×1。4×Q1k×b=0。9×1。4×1。5×0.15＝0.283kN/m
q2＝（G1k+ （G3k+G2k）×h）×b=（0。5+(1。1+24)×0。05）×0。15=0.263kN/m
承载能力极限状态
按四跨连续梁，Rmax＝（1.143q1静+1。223q1活）L＝1。143×0。284×0。9+1。223×0。283×0。9＝0.605kN
按悬臂梁，R1＝q1l=0。568×0.05＝0.028kN
R＝max[Rmax，R1］＝0。605kN；
正常使用极限状态
按四跨连续梁,Rmax＝1。143q2L＝1.143×0.263×0。9＝0。271kN
按悬臂梁，R1＝q2l=0。263×0。05＝0。013kN
R＝max[Rmax，R1］＝0。271kN;
2、抗弯验算
计算简图如下:
主梁弯矩图(kN·m）
Mmax＝0。348kN·m
σ＝Mmax/W＝0。348×106/5080＝68。599N/mm2≤[f］＝205N/mm2
满足要求！
3、抗剪验算
主梁剪力图(kN)
Vmax＝2。26kN
τmax＝2Vmax/A=2×2。26×1000/489＝9。243N/mm2≤［τ］＝125N/mm2
满足要求！
4、挠度验算
主梁变形图（mm)
νmax＝0.307mm
跨中νmax=0.307mm≤[ν]=900/400=2。25mm
悬挑段νmax＝0.064mm≤［ν］=50/400=0。125mm
满足要求!
七、立柱验算
剪刀撑设置
加强型
立杆顶部步距hd(mm）
1500
水平杆中心线至支撑点的长度a(mm）
200
顶部立杆计算长度系数μ1
1。386
非顶部立杆计算长度系数μ2
1。755
钢管类型
Ф48×3。5
立柱截面面积A（mm2）
489
立柱截面回转半径i(mm)
15。8
立柱截面抵抗矩W（cm3）
5。08
1、长细比验算
顶部立杆段:l01=kμ1（hd+2a）=1×1。386×(1500+2×200）=2633。4mm
非顶部立杆段：l02=kμ2h =1×1。755×1800=3159mm
λ=l0/i=3159/15。8=199。937≤[λ]=210
长细比满足要求！
2、立柱稳定性验算
顶部立杆段：l01=kμ1（hd+2a）=1。155×1.386×(1500+2×200）=3041。577mm
λ1＝l01/i＝3041.577/15。8＝192。505，查表得，φ1＝0。195
f=N/(φA）=［1。2×（0。5+（1.1+24）×0。05)+1。4×1）］×0。9×0。9×1000/（0.195×489）=2。84×1000/95。355=29.782N/mm2≤[f］=205 N/mm2
满足要求！
非顶部立杆段：l02=kμ2h =1。155×1。755×1800=3648。645mm
λ2＝l02/i＝3648.645/15.8＝230。927，查表得，φ2＝0.138f=N/（φA）=［1。2×(0。75+(1。1+24)×0.05)+1.4×1）］×0。9×0。9×1000/（0.138×489）=3.083×1000/67。482=45.684N/mm2≤［f］=205 N/mm2
满足要求!
八、扣件抗滑移验算
荷载传递至立杆方式
单扣件
扣件抗滑移折减系数kc
0。8
按上节计算可知，扣件受力N＝2.84kN≤Rc=kc×8=0.8×8=6。4kN
满足要求！
旱雪滑道钢管扣件式
板模板（扣件式）
计
算
书
2016年6月15日
9