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【摘要】随着钢结构结构体系的不断更新变化，钢结构现场各类型的创新安装方法根式层出不穷。本文根据济南奥体中心体育馆弦支穹顶结构的结构体系特点，阐述了济南奥体中心弦支穹顶结构的满堂脚手架安装方法。
【关键词】济南奥体中心、弦支穹顶、满堂脚手架、标准支撑架、搭设质量、安全管理与维护
【 abstract 】 with the steel structure of the system update change, the steel structure to various types of innovation installation method radical emerge in endlessly. This paper according to jinan Olympic sports center stadium with the structure of the dome string structure characteristics, this paper expounds the jinan Olympic sports teams in the structure of the dome heart scaffold full installation method.
【 key words 】 jinan Olympic sports center, string a dome, full of scaffold, standard supporting frame, build-up quality, safety management and maintenance
中图分类号：TU714文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
济南奥体中心体育馆主馆钢结构屋盖形状为圆形（弦支穹顶结构），圆形直径为121.5米，屋盖矢高为12.2米；在弦支穹顶顶部设2.5m高的风帽，风帽为单层网壳，直径27.792m。整个屋盖曲面面积为12096m2，覆盖面积为11631m2。屋盖采用弦支穹顶结构体系；该结构体系由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成，上部单层网壳网格布置形式为Kiewitt型和葵花型内外混合布置形式；下部弦支索杆体系为肋环型布置，设置三道环索，局部布置构造钢棒；其中撑杆采用圆钢管、上下端铰接。该结构具有用钢量小，结构轻盈、钢结构构件截面类型少的特点。
体育馆弦支穹顶结构剖面图
为满足本工程的主体施工需要，根据本工程屋盖的结构形式和现场土建的实际情况，并综合考虑到本工程的施工进度计划和施工要求，本工程采用了“搭设扣件式满堂脚手架配合局部支撑架，高空散装”的施工方案。
二、支撑体系材料的选用
1、钢管
脚手架钢管采用現行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合国家标准《碳素结构钢》GB/T700）中Q235-A级钢的规定。
脚手架钢管的尺寸应按下表，每根钢管的重量不应大于25kg，采用Φ48X3.5钢管，但根据国内市场实际情况，按φ48X3.0进行校核计算。
截面尺寸 最大长度
外径 壁厚 横向水平杆 其他杆
48 3.0 6000 6000
脚手架钢管长度为4～6M，其抗拉、抗压和抗弯强度设计值为205N/mm2，抗剪强度设计值为120N/mm2。
2、扣件
扣件式钢管脚手架应采用锻造铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。
扣件材料采用GB9440中所规定的力学性能不低于KTH330-08牌号的可锻铸铁或GB1132中IG230-450铸钢件制作。脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N·m，不得发生破坏。
3、脚手板
采用50mm木板脚手板。
4、标准支撑架
标准支撑架材质为Q235B的无缝钢管，其力学性能，机械性能，化学成分，应分别符合《结构用无缝钢管》GB/T8162-1999的规定。
本工程支撑架采用标准支撑架，其形式如下图所示，每6m为一个标准节，本工程最高支撑架为42m，故共需要7个标准节，支撑架标准节如下图所示：
支撑架轴测图 支撑架侧视图 支撑架顶视图
四根主受力柱采用的Φ168×8圆管，缀条采用的是Φ89×5圆管，标准支撑节之间采用法兰连接，搭设到混凝土看台或地坪上。
三、支撑体系的搭设
1、标准支撑架的布置
在屋盖钢结构安装施工过程中，脚手架与支撑胎架同时搭设并同等受载，直到屋盖钢结构全部安装完成后，然后采取先卸除由脚手架支撑的点系，再卸除由支撑胎架支撑的点系，直到支撑胎架与穹顶脱离后拆除，支撑胎架具体布置如下图：
标准支撑架
标准支撑架布置图（支撑于网壳节点处）
标准支撑架与下部结构的平面位置见附图，其中：S1、S2、S3、S4位于馆内地面上（约-0.700M），支撑架各脚等高， S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12位于下层看台观众席上， S5前/后脚高为9.840/9.490，S6前后脚高为6.390/5.590，S7前/后脚高为4.930/4.270，S8前/后脚高为6.390/5.590，S9前/后脚高为9.840/9.490，S10前/后脚高为6.390/5.590， S11前/后脚高为4.930/4.270，S12前/后脚高为6.390/5.590，所有支撑胎架定位须用全站仪放线，并与上部节点形成对应关系。
2、标准支撑架连接
（1）标准支撑架之间连接：采用法兰连接；
（2）支撑架与脚手架连接：支撑架与脚手架采用套箍连接，支撑架可以作为脚手架的侧向约束，但竖向约束不限制,如下图所示:
支撑胎架与脚手架连接示意图
（3）支撑架与地面及看台的连接
A、支撑胎架与地面连接做法：将馆内地面压实后，直接在支撑架支座处设置钢板作垫板，其尺寸为：-400X400X20
B、支撑胎架与看台连接做法：见下图
支撑胎架与看台连接示意图
（4）支撑胎架下部结构的加固
根据计算结果所知，需对支撑架的下部结构进行加固。
加固体系采用钢管脚手架搭设，每个支撑架纵、横间距为0.5m，步距为1.0m，图所示的顶升机构，顶升机构最后作用在夯实的地面上。
支撑架下部结构加固示意图
3、满堂脚手架的搭设
满堂脚手架搭设采用扣件式钢管脚手架搭设，其脚手架立杆间距为1.5m×1.5m、步高H=1.5m，搭设范围为整个穹顶部位，顶面根据穹顶形状，架顶也搭设双向阶梯状，中间最高，然后根据网壳高度，由中间向四周呈台阶状逐渐降低，各处架顶的高度距穹顶钢结构600~1200mm为宜；架顶构造要求考虑到架顶施工受力安全，架顶横杆下应设置双扣件，并将架顶横杆加密，加密间距不得大于375mm，横杆上方满铺50*200*4000~6000mm的脚手板，脚手板两端应用铅丝与钢管牢固箍牢，并在架顶下方两步满挂安全网，安全网与钢管圈牢、绷紧，拼接严密，每块支好的安全网应能承受不小于1600N冲击荷载；由于体育馆面积相对较大，为方便上下通行，我们将沿南北方向中轴线在架顶设置上下通道，施工人员从看台沿通道台阶上下，通道宽度为1500mm（一横距），并利用部份原有的台阶，对原有高差较大的台阶从新进行处理，使上下通道的台阶落差不大于300mm，其布置见下图：
体育馆上人通道平面布置图
体育馆脚手架四周为看台和部份建筑物，考虑到该处脚手架搭设高度和面积相对较大，为确保架体的稳定性，在架体有台阶部位应设置抛撑，抛撑用脚手架钢管撑紧台阶，而在建筑物处则用钢管将架体与砼柱梁连牢（见下拉结图）。
拉结示意图
四、支撑体系搭设质量要求
1、脚手架搭设前，工程技术负责人应按规程和施工组织设计要求向搭设和使用人员做技术和安全作业要求的交底。
2、对钢管、配件、加固件应按规范要求进行检查、验收；严禁使用不合格的脚手架和配件。
3、对脚手架的搭设场地应进行清理、平整，并做好排水。
4、地基基础施工应按规范规定和施工组织设计要求进行。
5、基础上应先弹出钢管立杆位置线，垫板、底座安放位置应准确。
6、纵横向扫地杆距底座上表面不大于200mm,立杆接长除顶层、顶步可采用搭接外，其余各层、各步接头必须采用对接扣件连接，立杆上的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内。
7、纵、横向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。对接扣件应交错布置，两根相邻水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，搭接长度不应小于500mm，并用两只以上的转扣件扣牢。
8、剪刀撑与地面的倾角宜在45°～60°之间,剪刀撑跨越立杆的最多根数≤7,纵横向中间各道剪刀撑之间的净距≤12m,四周悬挑尺寸≤1.6m.
9、架顶承载杆采用Φ48×3钢管,间距≤600mm,为了保证架顶刚度,在承载杆的顶层横杆中部用斜支撑加固.承载杆上方满铺安全平网,安全平网上方满铺脚手板.
10、局部加固:在中间部位增加若干个支撑点,支撑点间距为0.75m×0.75m以内,每个支撑点面积为3m×3m.
11、斜道铺设:斜道宜采用之字型斜道,宽度部小于1m,坡度宜采用1:3,拐弯处应设置平台,其宽度不应小于1m,斜道两侧及平台外围场应设置栏杆及挡脚板,栏杆高度应为1.2m,挡脚板高度不应小于180mm。
12、脚手架外围均应设置高度≥1.3m栏杆,栏杆上横杆不少于二道并满挂安全网,且应设置200mm挡脚板.
13、搭设高度:搭设形状坡度小于1:10时呈斜面形,坡度大于1:10时呈阶梯形,高度为网架各下弦节点球中心下浮300～500mm.
14、提前做好安装前的各项准备工作,包括工作平台、吊装设备、测量设备、加工设备及有关人员等,务使安装工作顺利进行.
15、剪刀撑 加固件的搭设应与脚手架同步搭设，并应符合规范的要求。
16、加固件与扣件连接时应符合下列规定：
（1）扣件规格应与所连钢管外径相匹配；
（2）扣件螺栓拧紧扭力矩宜为50－60N.m，并不得小于40 N.m；
（3）各杆件端头伸出扣件盖板边缘长度不应小于100mm。
17、脚手架分区搭设完毕，公司应按规范对脚手架工程的质量进行检查，经自检合格后请总包、监理和安监站验收合格并签字后方可交付使用。
18、高度在30m及30m以下的脚手架，应由单位工程负责人组织技术安全人员进行检查验收。
19、验收时应具备下列文件：
（1）根据规范要求所形成的施工组织设计文件；
（2）脚手架构配件的出厂合格证或质量分类合格标志；
（3）脚手架工程的施工记录及质量检查记录；
（4）脚手架搭设过程中出现的重要问题及处理记录；
（5）脚手架工种的施工验收报告。
20、脚手架工程的验收，除查验有关文件外，还应进行现场检查，检查应着重以下各项，并记入施工验收报告。
（1）构配件和加固件是齐全，质量是否合格，连接和挂扣是否紧固可靠；
（2）安全网的张挂及扶手的设置是否齐全；
（3）基础是否平整坚实、支垫是否符合规定；
（4）垂直度及水平度是否合格。
五、支撑体系的安全管理与维护
1、搭拆脚手架必须由专业架子工担任，并按現行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》（GB5036）考核合格，持证上岗。上岗人员应定期进行体验，凡不适于高处作业者，不得上脚手架操作。
2、搭拆脚手架时工人必须戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋；并根据规范铺设安全网。
3、六级及六级以上大风和雨、雪、雾天应停止脚手架的搭设、拆除及施工作业。
4、施工期间不得拆除下列杆件：
（1）交叉支撑、水平架；
（2）加固杆件：如剪刀撑、水平加固杆、扫地杆、封口杆和栏杆等等；
5、作业需要时，临时拆除交叉支撑应主管部门批准，并在作业完成后，应立即恢复拆除的交叉支撑；拆除时间较长时，还应加设扶手或安全网；
6、在脚手架基础或邻近严禁进行挖掘作业。
7、沿脚手架外侧严禁任意攀登。
8、对脚手架应设专人负责进行经常检查和保修工作。对高层脚手架应定期作立杆基础沉降检查，发现问题应立即采取措施。
9、在脚手架上进行电、气焊作业时，必须有防火措施和专人看守。
10工地临时用电线路的架设及脚手架接地、避雷措施等，应按现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46）的有关规定执行。
11、搭拆脚手架时，地面应设围栏和警戒标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内。
12、拆下的钢管及配件应清除杆件及螺纹上的沾污物，并规范规定分类检验和维修，按品种、规格分类整理存放，妥善保管。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。
【关键词】济南奥体中心、弦支穹顶、满堂脚手架、标准支撑架、搭设质量、安全管理与维护
【 abstract 】 with the steel structure of the system update change, the steel structure to various types of innovation installation method radical emerge in endlessly. This paper according to jinan Olympic sports center stadium with the structure of the dome string structure characteristics, this paper expounds the jinan Olympic sports teams in the structure of the dome heart scaffold full installation method.
【 key words 】 jinan Olympic sports center, string a dome, full of scaffold, standard supporting frame, build-up quality, safety management and maintenance
中图分类号：TU714文献标识码：A 文章编号：
一、工程概况
济南奥体中心体育馆主馆钢结构屋盖形状为圆形（弦支穹顶结构），圆形直径为121.5米，屋盖矢高为12.2米；在弦支穹顶顶部设2.5m高的风帽，风帽为单层网壳，直径27.792m。整个屋盖曲面面积为12096m2，覆盖面积为11631m2。屋盖采用弦支穹顶结构体系；该结构体系由上部单层网壳和下部弦支索杆体系构成，上部单层网壳网格布置形式为Kiewitt型和葵花型内外混合布置形式；下部弦支索杆体系为肋环型布置，设置三道环索，局部布置构造钢棒；其中撑杆采用圆钢管、上下端铰接。该结构具有用钢量小，结构轻盈、钢结构构件截面类型少的特点。
体育馆弦支穹顶结构剖面图
为满足本工程的主体施工需要，根据本工程屋盖的结构形式和现场土建的实际情况，并综合考虑到本工程的施工进度计划和施工要求，本工程采用了“搭设扣件式满堂脚手架配合局部支撑架，高空散装”的施工方案。
二、支撑体系材料的选用
1、钢管
脚手架钢管采用現行国家标准《直缝电焊钢管》（GB/T 13793）或《低压流体输送用焊接钢管》（GB/T3092）中规定的3号普通钢管，其质量应符合国家标准《碳素结构钢》GB/T700）中Q235-A级钢的规定。
脚手架钢管的尺寸应按下表，每根钢管的重量不应大于25kg，采用Φ48X3.5钢管，但根据国内市场实际情况，按φ48X3.0进行校核计算。
截面尺寸 最大长度
外径 壁厚 横向水平杆 其他杆
48 3.0 6000 6000
脚手架钢管长度为4～6M，其抗拉、抗压和抗弯强度设计值为205N/mm2，抗剪强度设计值为120N/mm2。
2、扣件
扣件式钢管脚手架应采用锻造铸铁制作的扣件，其材质应符合现行国家标准《钢管脚手架扣件》（GB15831）的规定。
扣件材料采用GB9440中所规定的力学性能不低于KTH330-08牌号的可锻铸铁或GB1132中IG230-450铸钢件制作。脚手架采用的扣件，在螺栓拧紧力矩达65N·m，不得发生破坏。
3、脚手板
采用50mm木板脚手板。
4、标准支撑架
标准支撑架材质为Q235B的无缝钢管，其力学性能，机械性能，化学成分，应分别符合《结构用无缝钢管》GB/T8162-1999的规定。
本工程支撑架采用标准支撑架，其形式如下图所示，每6m为一个标准节，本工程最高支撑架为42m，故共需要7个标准节，支撑架标准节如下图所示：
支撑架轴测图 支撑架侧视图 支撑架顶视图
四根主受力柱采用的Φ168×8圆管，缀条采用的是Φ89×5圆管，标准支撑节之间采用法兰连接，搭设到混凝土看台或地坪上。
三、支撑体系的搭设
1、标准支撑架的布置
在屋盖钢结构安装施工过程中，脚手架与支撑胎架同时搭设并同等受载，直到屋盖钢结构全部安装完成后，然后采取先卸除由脚手架支撑的点系，再卸除由支撑胎架支撑的点系，直到支撑胎架与穹顶脱离后拆除，支撑胎架具体布置如下图：
标准支撑架
标准支撑架布置图（支撑于网壳节点处）
标准支撑架与下部结构的平面位置见附图，其中：S1、S2、S3、S4位于馆内地面上（约-0.700M），支撑架各脚等高， S5、S6、S7、S8、S9、S10、S11、S12位于下层看台观众席上， S5前/后脚高为9.840/9.490，S6前后脚高为6.390/5.590，S7前/后脚高为4.930/4.270，S8前/后脚高为6.390/5.590，S9前/后脚高为9.840/9.490，S10前/后脚高为6.390/5.590， S11前/后脚高为4.930/4.270，S12前/后脚高为6.390/5.590，所有支撑胎架定位须用全站仪放线，并与上部节点形成对应关系。
2、标准支撑架连接
（1）标准支撑架之间连接：采用法兰连接；
（2）支撑架与脚手架连接：支撑架与脚手架采用套箍连接，支撑架可以作为脚手架的侧向约束，但竖向约束不限制,如下图所示:
支撑胎架与脚手架连接示意图
（3）支撑架与地面及看台的连接
A、支撑胎架与地面连接做法：将馆内地面压实后，直接在支撑架支座处设置钢板作垫板，其尺寸为：-400X400X20
B、支撑胎架与看台连接做法：见下图
支撑胎架与看台连接示意图
（4）支撑胎架下部结构的加固
根据计算结果所知，需对支撑架的下部结构进行加固。
加固体系采用钢管脚手架搭设，每个支撑架纵、横间距为0.5m，步距为1.0m，图所示的顶升机构，顶升机构最后作用在夯实的地面上。
支撑架下部结构加固示意图
3、满堂脚手架的搭设
满堂脚手架搭设采用扣件式钢管脚手架搭设，其脚手架立杆间距为1.5m×1.5m、步高H=1.5m，搭设范围为整个穹顶部位，顶面根据穹顶形状，架顶也搭设双向阶梯状，中间最高，然后根据网壳高度，由中间向四周呈台阶状逐渐降低，各处架顶的高度距穹顶钢结构600~1200mm为宜；架顶构造要求考虑到架顶施工受力安全，架顶横杆下应设置双扣件，并将架顶横杆加密，加密间距不得大于375mm，横杆上方满铺50*200*4000~6000mm的脚手板，脚手板两端应用铅丝与钢管牢固箍牢，并在架顶下方两步满挂安全网，安全网与钢管圈牢、绷紧，拼接严密，每块支好的安全网应能承受不小于1600N冲击荷载；由于体育馆面积相对较大，为方便上下通行，我们将沿南北方向中轴线在架顶设置上下通道，施工人员从看台沿通道台阶上下，通道宽度为1500mm（一横距），并利用部份原有的台阶，对原有高差较大的台阶从新进行处理，使上下通道的台阶落差不大于300mm，其布置见下图：
体育馆上人通道平面布置图
体育馆脚手架四周为看台和部份建筑物，考虑到该处脚手架搭设高度和面积相对较大，为确保架体的稳定性，在架体有台阶部位应设置抛撑，抛撑用脚手架钢管撑紧台阶，而在建筑物处则用钢管将架体与砼柱梁连牢（见下拉结图）。
拉结示意图
四、支撑体系搭设质量要求
1、脚手架搭设前，工程技术负责人应按规程和施工组织设计要求向搭设和使用人员做技术和安全作业要求的交底。
2、对钢管、配件、加固件应按规范要求进行检查、验收；严禁使用不合格的脚手架和配件。
3、对脚手架的搭设场地应进行清理、平整，并做好排水。
4、地基基础施工应按规范规定和施工组织设计要求进行。
5、基础上应先弹出钢管立杆位置线，垫板、底座安放位置应准确。
6、纵横向扫地杆距底座上表面不大于200mm,立杆接长除顶层、顶步可采用搭接外，其余各层、各步接头必须采用对接扣件连接，立杆上的对接扣件应交错布置，两根相邻立杆的接头不应设置在同步内。
7、纵、横向水平杆接长宜采用对接扣件连接，也可采用搭接。对接扣件应交错布置，两根相邻水平杆的接头不宜设置在同步或同跨内，搭接长度不应小于500mm，并用两只以上的转扣件扣牢。
8、剪刀撑与地面的倾角宜在45°～60°之间,剪刀撑跨越立杆的最多根数≤7,纵横向中间各道剪刀撑之间的净距≤12m,四周悬挑尺寸≤1.6m.
9、架顶承载杆采用Φ48×3钢管,间距≤600mm,为了保证架顶刚度,在承载杆的顶层横杆中部用斜支撑加固.承载杆上方满铺安全平网,安全平网上方满铺脚手板.
10、局部加固:在中间部位增加若干个支撑点,支撑点间距为0.75m×0.75m以内,每个支撑点面积为3m×3m.
11、斜道铺设:斜道宜采用之字型斜道,宽度部小于1m,坡度宜采用1:3,拐弯处应设置平台,其宽度不应小于1m,斜道两侧及平台外围场应设置栏杆及挡脚板,栏杆高度应为1.2m,挡脚板高度不应小于180mm。
12、脚手架外围均应设置高度≥1.3m栏杆,栏杆上横杆不少于二道并满挂安全网,且应设置200mm挡脚板.
13、搭设高度:搭设形状坡度小于1:10时呈斜面形,坡度大于1:10时呈阶梯形,高度为网架各下弦节点球中心下浮300～500mm.
14、提前做好安装前的各项准备工作,包括工作平台、吊装设备、测量设备、加工设备及有关人员等,务使安装工作顺利进行.
15、剪刀撑 加固件的搭设应与脚手架同步搭设，并应符合规范的要求。
16、加固件与扣件连接时应符合下列规定：
（1）扣件规格应与所连钢管外径相匹配；
（2）扣件螺栓拧紧扭力矩宜为50－60N.m，并不得小于40 N.m；
（3）各杆件端头伸出扣件盖板边缘长度不应小于100mm。
17、脚手架分区搭设完毕，公司应按规范对脚手架工程的质量进行检查，经自检合格后请总包、监理和安监站验收合格并签字后方可交付使用。
18、高度在30m及30m以下的脚手架，应由单位工程负责人组织技术安全人员进行检查验收。
19、验收时应具备下列文件：
（1）根据规范要求所形成的施工组织设计文件；
（2）脚手架构配件的出厂合格证或质量分类合格标志；
（3）脚手架工程的施工记录及质量检查记录；
（4）脚手架搭设过程中出现的重要问题及处理记录；
（5）脚手架工种的施工验收报告。
20、脚手架工程的验收，除查验有关文件外，还应进行现场检查，检查应着重以下各项，并记入施工验收报告。
（1）构配件和加固件是齐全，质量是否合格，连接和挂扣是否紧固可靠；
（2）安全网的张挂及扶手的设置是否齐全；
（3）基础是否平整坚实、支垫是否符合规定；
（4）垂直度及水平度是否合格。
五、支撑体系的安全管理与维护
1、搭拆脚手架必须由专业架子工担任，并按現行国家标准《特种作业人员安全技术考核管理规则》（GB5036）考核合格，持证上岗。上岗人员应定期进行体验，凡不适于高处作业者，不得上脚手架操作。
2、搭拆脚手架时工人必须戴安全帽，系安全带，穿防滑鞋；并根据规范铺设安全网。
3、六级及六级以上大风和雨、雪、雾天应停止脚手架的搭设、拆除及施工作业。
4、施工期间不得拆除下列杆件：
（1）交叉支撑、水平架；
（2）加固杆件：如剪刀撑、水平加固杆、扫地杆、封口杆和栏杆等等；
5、作业需要时，临时拆除交叉支撑应主管部门批准，并在作业完成后，应立即恢复拆除的交叉支撑；拆除时间较长时，还应加设扶手或安全网；
6、在脚手架基础或邻近严禁进行挖掘作业。
7、沿脚手架外侧严禁任意攀登。
8、对脚手架应设专人负责进行经常检查和保修工作。对高层脚手架应定期作立杆基础沉降检查，发现问题应立即采取措施。
9、在脚手架上进行电、气焊作业时，必须有防火措施和专人看守。
10工地临时用电线路的架设及脚手架接地、避雷措施等，应按现行行业标准《施工现场临时用电安全技术规范》（JGJ46）的有关规定执行。
11、搭拆脚手架时，地面应设围栏和警戒标志，并派专人看守，严禁非操作人员入内。
12、拆下的钢管及配件应清除杆件及螺纹上的沾污物，并规范规定分类检验和维修，按品种、规格分类整理存放，妥善保管。
注：文章内所有公式及图表请以PDF形式查看。