极速旱雪鸟巢项目搭建方案与结构计算书.docx

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极速旱雪鸟巢项目搭建方案与结构计算书

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》JGJ162-2008

2、《建筑施工扣件式钢管脚手架安全技术规》JGJ130－2011

3、《混凝土结构设计规》GB50010-2010

4、《建筑结构荷载规》GB50009-2012

5、《钢结构设计规》GB50017-2003

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6mx2m，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。

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

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》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》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]=205N/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]=205N/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