脚手架搭建旱雪场技术方案（鸟巢项目示例）
旱雪滑道脚手架坡体（鸟巢项目示例）
注：脚手架搭建旱雪场坡体，需根据选址的气候环境、地表结构等进行设计，该文件为鸟巢项目的示例文件，仅为指导。
1 范围
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 |
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????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
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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，通过螺栓将硬木板固定在脚手架坡体表面。螺栓间距周边间距为1m。
图2 硬木板与梁联接结构
????（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。
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图3 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50cm高5cm厚的泡棉，起到碰撞缓冲作用。
????5、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4 剪刀撑结构图
????6、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
设计刨面图
刨面图
?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
