钢结构梁式旋转楼梯结构分析
某船形钢结构旋转楼梯结构设计分析与验算
0 引言钢结构旋转楼梯由于其漂亮的外形和曲线美感而受到广大建筑师的喜爱。
其相比混凝土结构楼梯，具有安全便捷、占用空间少和经济性好等优势，因此在各种大型商业场所、娱乐场所以及高级公共建筑和工业建筑中得到广泛应用。
因此对旋转楼梯的研究和实际工程上的应用相结合具有非常重要的价值和意义。
由于其旋转弧形上升的结构形式，其扭矩比一般结构要复杂且容易被忽视。
因此，要对其结构进行强度、挠度等关键性指标的精细化分析。
而且由于旋转楼梯结构自身的特性，在人群荷载的激励下，容易产生共振现象。
综上所述，对于旋转楼梯不仅需要运用有限元分析软件进行结构分析，还要对其进行舒适度验算分析，以保证人群在行走时能有舒适的直观印象。
吴方忠等[1]对某售楼处旋转楼梯进行了有限元分析计算，根据计算结果及施工现场进度情况，提出了实际可行的加固方案。
武国建等[2]为了解决旋转楼梯制作、安装难度大的问题，针对下料、装配、焊接、安装等方面开展研究，并对结构安全性和加工安装工艺的合理性进行验证。
王国梁[3]、杨成栋[4]、钱籽褀等[5]均采用有限元软件对旋转楼梯进行有限元计算分析以及舒适度验算。
本文在此基础上，结合工程实例，创新设计了一种船形旋转楼梯结构，并采用有限元分析软件对该结构进行精细化分析与验算，以期为类似设计案例提供参考。
1 工程概况某项目位于广东省广州市海珠区，为商业大楼5～6层新建旋转楼梯项目，根据建设单位要求制作成船舶的造型，如图1所示，使用主要承重结构为钢结构如图2所示，装饰材料为木龙骨，质地较轻。
传统的双梁加踏步式的结构形式由于两侧梯梁截面较大，不能满足造型上的要求，因此在结构形式上面，选用横放700mm×300mm×18mm×18mm 的钢箱梁作为旋转楼梯的主梯梁，为提高稳定性以及满足独特的造型需求，在主梯梁两侧分别设置250mm×20mm 的钢板梯梁，如图2所示，并且用加劲板将两者形成一个整体，共同承受旋转楼梯的荷载。
螺旋楼梯分析报告
螺旋楼梯分析计算书一、概况：本楼梯为螺栓楼梯，中部为钢管混凝土柱，楼梯绕中心柱子。
每60度设置一根悬挑梁，在楼梯内外两侧设楼梯梁。
楼梯内径1500，外径3500。
每两根悬挑梁间设12个台阶，高差11X120=1320mm。
计算中未考虑桥梁对钢管柱的支撑作用。
二、荷载及截面1、恒荷载计算根据图纸，楼梯1#，总重量168.7KN，其中柱子重量26.4KN。
共7根挑梁，每根挑梁承担恒荷载（168.7-26.4）/6=23.72KN。
此荷载偏安全认为是集中力作用于挑梁端部。
2、活荷载计算每挑梁承担面积为3.14X2.5X2/6X2=5.24m2。
活荷载按5KN/M2考虑，每根挑梁承担活荷载 5.24X5=26.2KN。
此荷载偏安全认为是集中力作用于挑梁端部。
三、计算分析采用SATWE及MADISBULIDING进行计算（一）7根挑梁楼梯高度1320X7=9240mm。
模型恒载活载1、按全部荷载（活载满布）（1）柱子计算如下：柱截面：DE*DI=0.900*0.868满足规范要求（2）典型梁计算如下：原设计挑梁高度600~200变截面，计算中简化为400高。
梁截面简化为B*H*U*T*D*F=0.250*0.400*0.014*0.010*0.014*0.010满足规范要求（3）变形（D+L）单位mm平面变形（X+Y方向）竖向变形（Z方向）三向组合变形地震水平位移2、按单边活荷载计算变形。
单位mm考虑单边人员集中活荷载分布D+L变形如下：平面变形（X+Y方向）竖向变形（Z方向）三向组合变形3、结论根据以上分析，旋转楼梯控制在9.24高以下时，梁柱强度满足要求，柱子轴压比、长细比、套箍指数等指标均满足要求。
楼梯端部最大竖向变形11.69mm，为跨度（3500X2=7000mm）1/599<[1/300]，满足规范要求。
柱端水平最大位移5.32mm。
地震作用下柱端水平最大位移2.04mm。
变形较小，满足规范。
旋转楼梯的设计
现在，在各种建筑设计中旋转楼梯使用的越来越多，主要是为了适应建筑空间和美观的要求。
旋转楼梯主要分为两种：一、悬臂梁式旋转楼梯；二、板式旋转楼梯。
这两种楼梯形式在同济大学3D3Sv9.0，辅助结构设计模块中都有现成的图纸做法，大家可以参考，下面详细介绍一下两种旋转楼梯的具体特点和设计过程。
一、悬臂式旋转楼梯：这种楼梯比较简单，主要是利用中间钢柱支撑，楼梯踏步梁焊接在钢柱上。
钢柱一般采用钢管，要求柱底刚接。
在计算时要求考虑均布荷载施加在踏步梁上时，对结构的作用，同时考虑不均匀荷载施加时对钢柱产生的弯矩对柱底的作用能否满足。
钢柱的轴心压力承载能力是很强的，因此设计的关键在于楼梯踏步梁的支撑力核算，和钢柱在偏心荷载作用下的承载能力。
二、板式旋转楼梯：这种旋转楼梯没有中间支撑，支撑点在楼梯的底部和上部，主要靠楼梯本身旋转成型。
这种楼梯的楼梯梁一般采用焊接矩形管，踏步板、立板均为10mm钢板，要求满焊。
楼梯梁的加工很困难，因为实际上是空间曲线，一般是先加工两个立板，立板按实际放样要求进行弯曲成型，在现场安装内侧板后，在现场组对另外三块板，并焊接牢固。
踏步板和立板现场安装和焊接。
板式旋转楼梯是整体受力模型，踏步立板和面板与楼梯梁刚接，实际计算时，可在模型中按折算成的截面参数考虑受力和传递荷载。
这种楼梯在满布荷载时为最不利情况，按此计算满足即可，同时注意对节点的验算。
这两种旋转楼梯设计时都需要认真放样，特别是板式旋转楼梯，加工很困难，建议少用，如果中间有休息平台，建议增加钢柱，可明显改善受力模式和减少加工难度。
楼梯设计方法步骤1．楼梯各部分尺寸的确定根据楼梯间的开间、进深、层高，确定每层楼梯踏步的高和宽、梯段长度和宽度、以及平台宽度等。
(注意：双跑楼梯每层踏步级数最好取偶数，使两跑踏步数相等。
)(1)根据建筑物的性质、楼梯的平面位置及楼梯间的尺寸确定楼梯的形式及适宜的坡度。
初步确定踏步宽b和踏步高h(注意：b≮bmin，h≯hmax，bmin和hmax分别为各类建筑的最小踏步宽和最大踏步高。
旋转楼梯ANSYS分析研究
一、结构概况本次计算分别采用用通用有限元软件ANSYS 8.1（为主）和钢结构设计软件MIDAS.GEN 6.9.1（校核）对楼梯结构进行分析研究。
由于旋转楼梯结构涉及到复杂空间模型和曲梁问题，无法采用一般的设计手段，尤其楼梯主梁的稳定性无法直接采用规范校核，所以试图采用ANSYS从钢结构理论本源的角度－弹塑性极限承载力来校核结构。
计算分成两个阶段。
第一阶段:采用ANSYS进行刚度、强度、模态、线性屈曲、几何非线性屈曲分析，使用梁单元BEAM44；同时采用Midas进行校核。
两次计算均考虑几何非线性。
由于第一阶段采用的有限元模型是按结构布置分段，不够细致，所以不采用BEAM188单元，否则会因为单元尺度的原因造成内力的差异。
第二阶段：采用ANSYS 8.1软件进行几何、材料非线性屈曲分析，考察结构的极限承载力，使用梁单元BEAM188。
由于BEAM44单元不提供Von-Mises应力，该单元在第二阶段采用Mises 屈服准则恐有不妥，所以改用BEAM188单元，并加密梁格分段（10份），以调整单元尺度。
BEAM188基于铁木辛哥梁结构理论，并考虑了剪切变形的影响，是三维线性（2 节点）或者二次梁单元，每个节点有六个或者七个自由度（横截面的翘曲）。
非常适合线性、大角度转动和/并非线性大应变问题。
楼梯材料均采用Q345B。
楼梯踏步截面选择：□100X100X5 mm ；楼梯主梁截面选择：□250X150X8 mm。
结构模型图如下：顶视图侧视图透视图节点座标列表：NODE X Y Z NODE X Y Z1 3.542 0.000 0.958 52 4.506 3.700 -2.1072 4.506 0.000 2.107 53 4.506 -2.000 2.1073 3.356 0.168 1.087 54 4.097 -2.000 2.3914 4.097 0.168 2.391 55 3.643 -2.000 2.5975 3.150 0.336 1.180 56 3.159 -2.000 2.7186 3.643 0.336 2.597 57 2.662 -2.000 2.7497 2.930 0.504 1.235 58 2.167 -2.000 2.6908 3.159 0.504 2.718 59 1.691 -2.000 2.5439 2.704 0.672 1.250 60 1.249 -2.000 2.31210 2.662 0.672 2.749 61 0.856 -2.000 2.00511 2.479 0.840 1.223 62 0.525 -2.000 1.63212 2.167 0.840 2.690 63 0.267 -2.000 1.20613 2.262 1.008 1.156 64 0.090 -2.000 -0.74014 1.691 1.008 2.543 65 0.267 -2.000 -1.20615 2.062 1.176 1.051 66 0.525 -2.000 -1.63216 1.249 1.176 2.312 67 0.856 -2.000 -2.00517 1.883 1.344 0.911 68 1.249 -2.000 -2.31218 0.856 1.344 2.005 69 1.691 -2.000 -2.54319 1.733 1.512 0.742 70 2.167 -2.000 -2.69020 0.525 1.512 1.632 71 2.662 -2.000 -2.74921 1.615 1.680 0.548 72 3.159 -2.000 -2.71822 0.267 1.680 1.206 73 3.643 -2.000 -2.59723 1.535 1.848 0.336 74 4.097 -2.000 -2.39124 0.090 1.848 0.740 75 3.542 -2.000 0.95825 1.494 1.848 0.113 76 3.356 -2.000 1.08726 0.000 1.848 0.249 77 3.150 -2.000 1.18027 1.494 1.848 -0.113 78 2.930 -2.000 1.23528 0.000 1.848 -0.249 79 2.704 -2.000 1.25029 1.535 1.848 -0.336 80 2.479 -2.000 1.22330 0.090 1.848 -0.740 81 2.262 -2.000 1.15631 1.615 2.016 -0.548 82 2.062 -2.000 1.05132 0.267 2.016 -1.206 83 1.883 -2.000 0.91133 1.733 2.184 -0.742 84 1.733 -2.000 0.74234 0.525 2.184 -1.632 85 1.615 -2.000 0.54835 1.883 2.352 -0.911 86 1.535 -2.000 -0.33636 0.856 2.352 -2.005 87 1.615 -2.000 -0.54837 2.062 2.520 -1.051 88 1.733 -2.000 -0.74238 1.249 2.520 -2.312 89 1.883 -2.000 -0.91139 2.262 2.688 -1.156 90 2.062 -2.000 -1.05140 1.691 2.688 -2.543 91 2.262 -2.000 -1.15641 2.479 2.856 -1.223 92 2.479 -2.000 -1.22342 2.167 2.856 -2.690 93 2.704 -2.000 -1.25043 2.704 3.024 -1.250 94 2.930 -2.000 -1.23544 2.662 3.024 -2.749 95 3.150 -2.000 -1.18045 2.930 3.192 -1.235 96 3.356 -2.000 -1.08746 3.159 3.192 -2.718 97 0.090 -2.000 0.74047 3.150 3.360 -1.180 98 0.000 -2.000 0.24948 3.643 3.360 -2.597 99 0.000 -2.000 -0.24949 3.356 3.528 -1.087 100 1.535 -2.000 0.33650 4.097 3.528 -2.391 101 1.494 -2.000 0.11351 3.542 3.700 -0.958 102 1.494 -2.000 -0.113单元列表：ELEM I J K ELEM I J K ELEM I J K1 12 26 515251 50 52 742 3 4 27 245352 1 3 753 5 6 28 465453 3 5 764 7 8 29 6855545 7 775 10 9 30 8105655 7 9 786 12 11 31 10125756 9 11 797 14 13 32 12145857 11 13 808 16 15 33 14165958 13 15 819 18 17 34 16186059 15 17 8210 20 19 35 18206160 17 19 8311 22 21 36 20226261 19 21 8412 24 23 37 22246362 21 23 8513 26 25 38 24269763 23 25 10014 28 27 39 26289864 25 27 10115 30 29 40 28309965 27 29 10216 32 31 41 30326466 29 31 8617 34 33 42 32346567 31 33 8718 36 35 43 34366668 33 35 8819 38 37 44 36386769 35 37 8920 40 39 45 38406870 37 39 9021 42 41 46 40426971 39 41 9122 44 43 47 42447072 41 43 9223 45 46 48 44467173 43 45 9324 47 48 49 46487274 45 47 9425 49 50 50 48507375 47 49 9576 49 51 96二、约束和荷载1、约束:楼梯主梁底部和顶部共四个节点和建筑主结构铰接连接，如下图。
钢架旋转楼梯设计知识点
钢架旋转楼梯设计知识点钢架旋转楼梯是一种结构美观、灵活且实用的楼梯设计。
它具有独特的旋转结构，不仅能够为楼层提供便捷的通道，还能够提升建筑的整体空间感和美观度。
在进行钢架旋转楼梯的设计时，需注意以下几个关键知识点：1. 安全性设计钢架旋转楼梯作为建筑中的重要组成部分，安全性设计至关重要。
首先要确保楼梯结构的稳固和承载能力，使用高强度的钢材作为骨架是常见的选择。
此外，楼梯的踏步和扶手应按照国家标准进行尺寸设计，确保人们在上下楼梯时的舒适感和安全性。
2. 结构设计钢架旋转楼梯的结构设计需要考虑到楼层的高度和使用需求。
楼梯的高度、宽度和踏步的数量都需要根据实际情况进行合理的设定。
此外，还需注意楼梯的结构强度，应根据使用人数估计荷载，通过合理的结构设计确保楼梯的稳定性和耐久性。
3. 空间利用设计钢架旋转楼梯可以借助其旋转结构在室内空间中灵活布局。
在进行设计时，要充分考虑楼梯周边区域的空间利用。
例如，在楼梯下方设置储物柜、工作区或小型休闲区，最大限度地利用楼梯本身所占据的空间。
4. 材料选择钢架旋转楼梯的材料选择直接关系到其外观质感和整体风格。
常见的材料包括钢材、木材和玻璃等。
钢材具有坚固耐用的特点，适合用于楼梯的承重结构；木材则能赋予楼梯自然、温馨的氛围；而玻璃材质则可以增加透明感和现代感。
在选择材料时，要考虑与建筑风格的协调性，以及材料的质量和耐用性。
5. 色彩搭配与装饰色彩的搭配和装饰对于钢架旋转楼梯的整体效果至关重要。
颜色的选择要与整体建筑风格协调，可以通过楼梯扶手和踏步的颜色以及替代性材料的运用来实现。
此外，可以在楼梯旁添加绿植或装饰品，增加空间的生机和艺术氛围。
总结：钢架旋转楼梯设计要注重安全性、结构、空间利用、材料选择、色彩搭配和装饰等关键知识点。
通过合理的设计和选择，钢架旋转楼梯可以成为建筑中的亮点，为人们提供美观、实用的通道，同时也为建筑增添了独特的魅力。
设计师在进行钢架旋转楼梯设计时，应综合考虑以上要素，根据实际需求和空间限制，创造出既安全实用又美观大方的楼梯设计。
钢结构旋转楼梯设计及尺寸解析。
钢结构旋转楼梯设计及尺寸解析。
楼梯作为连接楼层的工具，也能成为家装中的点睛之笔，或者者简单大气，或者者金碧堂皇，选择适合的楼梯装修方式，设计最好的楼梯样式，也能给家中增加许多的亮点。
旋转楼梯通常称为螺旋形或者螺旋式楼梯，一般为缭绕1根单柱布置。
因为其流线造型美观、典雅，节省空间而受欢迎。
下面小编就为大家解析钢结构旋转楼梯设计及尺寸。
钢结构旋转楼梯设计及尺寸解析1、构造原理螺旋式楼梯一般为缭绕1根单柱布置，平面呈圆形。
其平台以及踏步均为扇形平面，旋转楼梯构造图踏步内侧宽度很小，并构成较陡的坡度，行走时不安全，且构造较繁杂。
旋转楼梯省空间，如果空间比较小，1般来说，旋转楼梯的洞口尺寸最小可以开到1.3米x1.3米，或1.4米x1.4米，现在的旋转楼梯也就是中柱旋转式楼梯，它的受力点只有1个，即中心受力。
这样的结构造成为了如在楼梯的外侧行走的话，踏步板处于上下晃动状况。
这是所有中柱旋转式楼梯共有的缺陷，而且楼梯的通行半径越大，晃动患上越利害。
旋转楼梯的承重力一般是150公斤—200公斤，相比之下，其它成品钢木楼梯的承重1般是在400公斤。
也有无中柱的螺旋式楼梯，这类螺旋式楼梯主要靠踏步下的双螺旋梁来支持荷载，或者者由楼梯的栏杆来支持荷载。
相对于来讲无中柱的对于有中柱的更繁杂，楼梯遭到弯、扭、剪、压等多种组合在1起的力的作用，受力繁杂，不好计算。
在无中柱楼梯中栏杆受力的更为繁杂1些，由于栏杆1般较窄，梁的平面外不乱不好节制。
钢结构旋转楼梯设计及尺寸解析2、利用场合梵蒂冈博物馆的旋转楼梯这类楼梯不能作为主要人流交通以及疏散楼梯，但因为其流线造型美观、幽美、典雅，空间上比较节省，经常使用于楼层数不多的写字楼、居民楼或者作为建筑小品布置在庭院或者室内使用。
3、设计旋转楼梯蓝图细化因为旋转钢楼梯施工蓝图只是对于该旋转楼梯的起始标高、构件轴线、连接节点等做出标注，没有对于旋转钢楼梯进行细部的链接设计，这样就增添了旋转钢楼梯的下料、制作的难度，为保证制作出精准尺寸的楼梯便于安装施工，就要依据施工蓝图将旋转钢楼梯进行细化，细化成能够知足制作请求的图。
旋转楼梯的结构分析
旋转楼梯的结构分析
旋转楼梯的使用范围是比较广泛的，在很多的住宅中都可以看到。
旋转楼梯一般称为螺旋型楼梯或是螺旋式楼梯，以中心柱为中心旋转而上。
因为其占空间面积小并且结构优美，受到大多数人的追捧。
1、构造原理
螺旋式楼梯一般是围绕中心柱装修设计，平面呈圆形，其平台和踏步均为扇形平面，踏步内侧宽度很小。
2、旋转楼梯省空间
旋转楼梯省空间，如果空间比较小，一般来讲，旋转楼梯的井口尺寸最小可以达到1300*1300MM，或1400*1100MM。
在阁楼或是小空间的复式型楼房中装修旋转楼梯是比较常见的。
3、旋转楼梯受力情况
常见的旋转楼梯也就是中柱旋转式楼梯，它只有一个受力点，就是中心受力。
这样的结构造成了如在楼梯的外侧行走的话，踏步板处于上下晃动状态。
旋转楼梯的承重力一般是150KG到200KG，然而其他成品钢木楼梯的承重通常是400KG左右。
无中柱式旋转楼梯主要靠踏步下的双螺旋梁来支撑负重，或由楼梯的栏杆来支撑荷载。
无中柱式旋转楼梯的受力比较复杂，通常是由楼梯中各个部件的相互作用力组合一起受力，不利于计算，对于楼梯梁的平面稳定不易于控制。
4、旋转楼梯应用场合
旋转楼梯是比较窄小的，这种楼梯不能用作主要人流交通和疏散楼梯，但因其流线型结构、美观、典雅，节约空间，通常用于楼层数不多的写字楼、阁楼、居民楼或作为建筑小品布置在庭院或室内使用。
某钢结构螺旋楼梯的结构分析
36.98 33.52 30.26 26.90 23.53 20.17 16.81 13.45 10.09 6.72 3.36 0.00
图 4 标准组合下旋转楼梯竖向位移（单位：mm）
应。因此，结构设计时不应忽略两侧梯梁扭转对中间踏步板 的影响，踏步板应采取相应的构造加强措施（如增加底部封 板和增加板下加劲肋等），从而防止踏步板产生应力集中现 象，最终导致变形过大产生破坏。
2.3 舒适度分析
由于钢结构螺旋楼梯空间受力复杂，结构刚度较小，且 结构第一竖向自振频率与人日常活动的步行频率较为接近。 在人行走荷载作用下，钢结构螺旋楼梯较容易产生共振现 象，轻则导致使用人员产生不舒适感，重则给结构带来安全 隐患，从而影响结构的安全使用。由此可见，对钢结构螺旋 楼梯来说，不仅需要验算结构强度、变形这两个方面是否满 足相关规范要求，对其进行行走激励荷载作用下的舒适度分 析也是不可缺少。
（高度）×8mm（厚度）。材质除梯梁采用 Q355B 钢材外，其余
感，其优美的曲线形态使建筑空间更轻松、活泼，因此被广 泛应用于图书馆、医院、酒店、剧场等公共建筑中 [1]。但钢
均为 Q235B 钢材。钢材弹性模量为 2.06×105MPa。钢结构螺旋
楼梯平面如图 1 所示。
结构螺旋楼梯结构空间受力较为复杂，承受弯剪扭和轴力共
为方便建模分析，钢结构螺旋楼梯一般简化为梁板模型 计算。利用 Midas Gen 结构有限元软件对螺旋楼梯建模进行 整体分析，箱型截面梯梁采用梁单元模拟，踏步板采用板单 元模拟。考虑楼梯自重和建筑面层做法，楼梯恒载可取值为 1.5 kN/m2，梯板活荷载取值为 3.5 kN/m2，旋转楼梯栏杆线荷
旋转楼梯结构、施工
旋转楼梯结构、施工EeStairs在荷兰Barneveld的新总部是一栋综合用途的建筑物（工业和办公室），总部占地4800㎡，除了使用环保建筑材料被BREEAM（世界领先建筑物可持续性评估方法）评为“杰出”外，该建筑最大的特点就是建筑物入口旋转楼梯的设计。
本文就EeStairs总部旋转楼梯的设计进行讲解，主要解决以下问题：1、旋转楼梯的特点及规范2、EeStairs总部旋转楼梯结构分析？3、旋转楼梯在施工中应该注意哪些要点？01.旋转楼梯特点及规范△小于360°螺旋状旋转楼梯旋转楼梯分为2种：绕圆心旋转360°可达到一个楼层高度的螺旋式楼梯和小于360°的螺旋状旋转楼梯。
△360°螺旋状旋转楼梯为满足旋转楼梯的各类造型需求及成本把控，一般采用钢架结构。
钢结构楼梯能够弥补混凝土楼梯成本高、施工慢，承重大，可塑性较差等缺点；也因超高的可塑性逐渐取代其他室内楼梯基层材质，成为旋转楼梯的主流基层材料。
△360°螺旋状旋转楼梯虽然旋转楼梯较节省空间，但旋转洞口的最小尺寸要在1300*1300mm或1400*1100mm。
旋转楼梯多为中心受力，结构不稳或承重过大容易产生晃动，因此在设计时有关楼梯的结构梁荷载、加固、改造等问题，由专业楼梯深化出具结构的荷载计算书和专业的图纸，施工由独立的厂家负责。
02.EeStairs总部旋转楼梯结构分析1、楼梯钢架结构△楼梯三维图该项目的同样是用铸钢构造、型钢等钢材根据楼梯形式焊接而成作为基层。
楼梯由L型元件的结构组成（每个台阶一个），该结构以悬臂的形式固定到由焊接的钢架构成的螺旋中心梁上。
中心梁由具有很大惯性的空心管结构形成，使用10mm厚的优质钢板。
△旋转楼梯钢结构图为了加强结构稳固性，台阶焊接6mm厚的钢板，外边缘用e（厚度）=10mm的钢质焊接板封闭，从而完全固定组件。
通过在钢结构上植筋来增加基层的牢靠度和粗糙程度，便于水泥砂浆与钢板的粘接，再通过一层水泥砂浆找平，来让钢结构楼梯平整，最后通过胶泥粘贴石材，来达到稳固的效果，踏步外边缘带设置防滑带。
钢结构旋转楼梯建模制图及制造工艺
钢结构旋转楼梯建模制图及制造工艺钢结构旋转楼梯建模制图及制造工艺一前言随着钢结构在国内的广泛应用,建筑造型对钢结构的制造提出了更高的要求,特别是高档会展中心、大型宾馆酒店、休闲中心常常会碰到旋转楼梯,其中钢结构旋转楼梯结构轻巧,流线性强、更能表现轻快气氛,为广大用户所青睐,而日常生活中遇到的旋转楼梯大多数都是混凝土结构,现场支模、现浇即可,但没有钢结构楼梯轻巧、美观。
如果采用钢结构旋转楼梯,因旋转楼梯的梯梁是空间立体结构,为螺线型,车间很难控制梯梁的空间立体形位公差,因此钢结构旋转楼梯的车间制造工艺一直成为制造中的难点,本文以新皖西宾馆内的钢结构旋转楼梯制造工艺,提出一套简便可靠的方法。
二钢结构旋转楼梯的工程特性和实体放样。
该钢结构旋转楼梯的主要结构尺寸如下:内径r = 2100 mm;外径R = 3600 mm;楼梯角度平面投影角度=218度：踏步高共计27 级;梯高H = 4800 mm;踏步高177.8mm；两侧梯梁为400X200X18箱梁;踏步板厚5 mm 花纹钢板,上铺石材装饰板, ,钢材均为Q235。
钢旋转楼梯的平面和立面结构形式如图1。
A．根据楼梯主要结构尺寸计算螺旋楼梯基本数据（以内侧梯梁为例进行计算）螺旋线高度h=4800÷218×360=7926.606mm梯梁内侧上边线螺旋半径r1=2100mm梯梁外侧上边线螺旋半径r2=2100+200=2300mm螺旋线上点坐标：X=r×cos（θ÷180×π）Y=r×sin（θ÷180×π）Z=r×（θ÷360）把螺旋线分成360个点计算坐标应用Excel电子表格计算梯梁内侧上边线螺旋坐标半径R 螺距高H 角度θX Y Z CAD座标。
钢结构螺旋楼梯静力非线性分析
钢结构螺旋楼梯静力非线性分析该楼梯爬行高度5.3米。
外环半径2.05米，内环半径0.676米。
总旋转度数为540度。
楼梯梯段宽1.4米。
踏步高处采用[16槽钢。
起至端三处采用方通200x150x12(t)。
结合建筑造型外环梁采用2根方通440x150x18(t)上下叠加形成，内环梁结合建筑造型要求采用25厚1.1米钢板螺旋成卷。
楼梯上下端各设铰支座2个。
上支座设置在主体结构梁侧，下支座设置于地面混凝土基础之上。
踏步板采用5厚花纹钢板。
除踏步板强度为Q235B外其余钢构件强度采用Q345B材料。
楼梯抗震等级按三级考虑。
该楼梯不同于常规螺旋钢楼梯之处为内环25厚钢板单元，高厚比为1100/25=44。
参照《建筑抗震设计规范》GB 50011-2010第8.3.2条工字钢腹板构件宽厚比48相比接近，但该楼梯构件没有翼缘，而且踏步与钢板侧面连接产生面外弯矩。
因此该钢板上半段受力为拉弯弯构件，下半段为压弯弯构件。
从荷载标准组合弯矩图来开看外环梁截面呈现为全长负弯矩，也即外环梁仅能保证楼梯的整体性，但不能发挥承载力作用。
从以上初步分析可知内环钢板构件的截面形态受力环境非常不利。
因此有必要对进行专门的分析研究。
计算采用SAP2000通用有限元软件。
二．一阶弹性分析1.由于楼梯体量小自重轻，地震作用不明显故不考虑地震作用。
基本荷载组合：1.3D+1.5L。
（L=3.5KPA）用于强度计算。
标准荷载组合1.0D+1.0L。
用于挠度变形计算。
2.内环梁及踏步板采用壳单元建模，外环梁及踏步梁采用杆件单元建模。
模型柱网采用圆形柱状轴网，休息平台部位再通过局部修改形成水平面。
楼梯上下支座按铰接考虑。
模型基本符合建筑尺寸要求。
3.模态信息如下：其中T1,T2为平动+扭转周期，扭转成分为主。
模态工况下的变形揭示T1模态工况下位移最大节点243处U1(全局坐标X向)=279mm, U2(全局坐标Y向)=2mm, U3(全局坐标Z向)=180mm.扭转振型处于主导地位。
钢结构螺旋楼梯内力解析分析.
钢结构螺旋楼梯内力解析分析楼梯是现代建筑中最具功能性的要素之一,是建筑中与人接触最普遍、最密切的建筑构件。
钢结构螺旋楼梯与混凝土螺旋楼梯相比具有截面小,结构轻,造型上比较轻盈美观等优点,越来越多地受到人们的重视。
钢结构螺旋楼梯已经应用在结构工程中,但其理论分析和设计方法的研究不多,相关设计规范中还没有钢结构螺旋楼梯的设计方法及相应规定,因此对钢结构螺旋楼梯进行理论分析和设计方法研究具有重要意义。
对两端固定的钢结构螺旋楼梯进行了研究,根据薄壁结构理论及结构力学的力法基础理论,并作一些合理假定,建立了钢结构螺旋楼梯的理论分析模型,推导出内力计算的公式,然后编成程序计算任意截面的内力。
将该方法的结果与ANSYS有限元计算软件建立同样的模型的计算结果比较,表明此种计算方法得到的内力数据准确度较高。
通过调整钢结构螺旋楼梯的高度、楼梯的宽度、楼梯的内半径及内外环梁厚度等几何参数,系统地研究了钢结构螺旋楼梯内力变化规律,并分析各个因素对钢结构螺旋楼梯受力性能的影响。
根据大量的计算数据进行回归分析,给出竖向剪力和扭矩的最大值与各个因素的关系式,同时,给出各几何参数对内力最大值的影响系数公式。
这些为钢结构螺旋楼梯的工程设计提供了理论依据和设计方法。
同主题文章[1].吴水根,朱大宇,鲁辰达. 大型钢结构螺旋楼梯的设计与施工' [J]. 结构工程师. 2004.(05)[2].兰平亮,纪卫红. 螺旋楼梯的构造设计' [J]. 中州建筑. 1998.(02)[3].林斌. 螺旋楼梯的施工' [J]. 内蒙古科技与经济. 2002.(S1)[4].李明惠. 螺旋楼梯的实用计算' [J]. 江苏建筑. 1996.(03)[5].程丽. 螺旋楼梯的内力计算' [J]. 黑龙江纺织. 1998.(04)[6].陆小华. 浅谈螺旋楼梯结构设计' [J]. 南方金属. 2004.(01)[7].何育忠. 螺旋楼梯的施工立模放线方法' [J]. 珠江水运. 2003.(11)[8].齐志成. 螺旋楼梯的计算方法' [J]. 建筑结构学报. 1981.(01)[9].崔幼文. 螺旋楼梯的工程实践和施工方法' [J]. 广东土木与建筑. 1995.(03)[10].周荣胜. 螺旋楼梯一次成形的简易放样与施工' [J]. 中外建筑. 2000.(02)【关键词相关文档搜索】：结构工程; 钢结构螺旋楼梯; 内力; 薄壁结构理论; 几何参数; 设计方法【作者相关信息搜索】：燕山大学;结构工程;周洪彬;敖亭芝;。
螺旋钢结构楼梯设计及舒适度分析
螺旋钢结构楼梯设计及舒适度分析? 螺旋钢结构楼梯设计及舒适度分析螺旋钢结构楼梯设计及舒适度分析彭航1 朱亮2 (1.广州容柏生建筑结构设计事务所上海分院，上海200060; 2.同济大学建筑设计研究集团四院, 上海200092) 摘要：针对实际工程中的螺旋钢结构楼梯，采用ANSYS进行了简化及整体建模分析,发现螺旋钢结构楼梯的弧梁受力与普通的简化假定有所不同，建议螺旋钢结构楼梯中应考虑踏步板的作用进行整体建模计算。
采用3种工况模式对楼梯的舒适度进行了分析，通过考察结构的加速度时程曲线，对结构截面进行了调整。
认为螺旋钢结构楼梯截面普遍由舒适度控制，应力比及位移均不大，建议采用Q235B钢进行设计。
关键词：螺旋楼梯; 钢结构; ANSYS; 舒适度; 加速度时程螺旋钢楼梯造型新颖、轻巧，深受建筑师的喜爱。
尤其底部无柱的螺旋钢梯在建筑中的应用越来越多。
作为空间结构，螺旋楼梯为弯剪扭和轴力共同作用的空间受力体系[1-2]。
不仅受力复杂，而且由于钢结构自重较轻，在人行荷载下，钢梯的舒适度有可能存在问题。
一直以来，舒适度控制多集中在楼盖结构和人行天桥中[3]，对旋转楼梯的计算分析不多。
然而国外却有因钢梯舒适度太差，使得业主必须对钢梯采取减震措施的案例[4]。
因此对于此类螺旋钢梯应增加舒适度验算亦逐渐成为共识。
1钢楼梯结构设计1.1 工程概况北方某体育设施内在1层与2层之间设置钢楼梯(图1)。
楼梯为螺旋钢梯，由一层楼面旋转上升235°后直线搭接至2层楼面。
楼梯高度为5.4 m，楼梯宽度为2.1 m，楼梯踏步高度为150 mm，中心线踏步宽度为300 mm，总共36级踏步。
楼梯初步选用Q345B级钢。
钢梯平面弧度较大，而建筑对楼梯要求较高，不让中部设柱。
因此采用两侧箱型梁贯通布置，箱型梁间采用踏步板进行连接。
在中部平台处增设加劲肋。
箱型梁截面采用□300×100×20×20,踏步板采用5 mm厚的钢板。
钢结构旋转楼梯深化设计与加工制作分析
钢结构旋转楼梯深化设计与加工制作分析摘要：钢结构作为绿色建筑已经被广泛的使用在现代建筑工程之中。
而用钢结构旋转楼梯作为上下空间联系的枢纽，因其圆弧型曲线旋律，会给建筑营造一种律动的环境氛围，给人以美的感染。
然而钢结构旋转楼梯的深化设计与制作安装与混泥土螺旋楼梯相比却也提高了不少难度。
本文以箱型螺旋梯梁钢结构旋转楼梯来分析、介绍其的深化设计与制作安装过程。
关键词：钢结构旋转楼梯；详图深化设计；Tekla Structure 软件加工制作胎架1 工程概况某框架商业建筑，地下3层，地上五层。
其中，一至二层的箱型螺旋楼梯（见图一）便是本工程中制作难度最大的构件类型之一。
该箱型双曲旋转楼梯楼高为6.3米，截面宽度1.4米，主要材质采用Q355B。
主要由由□1000*200*16的双曲型梯梁、6mm花纹板扇形踏步、5mm厚旋转底部封板及□400*200*12中间平台箱型梁组成（如图二所示）。
图一螺旋楼梯平面图图二螺旋楼梯模型图2 深化设计及加工制作2.1 深化设计难点：1）钢结构旋转楼梯的梯梁，因其为弯扭型空间构件，结构施工图达不到施工要求，需借助teklastructures等3D建模详图深化软件来放样完成模型的搭建及加工图纸的绘制。
2）在中间有休息平台的情况下，为保证整个楼梯的美观性，整体弧线连续性的处理。
2.2主要步骤如下：1）轴网布置，将CAD蓝图中的轴网按1：1导入tekla模型，然后找到旋转中心，画辅助圆及角度线；2）打开梁命令对话框，设置截面等参数，画第一步扇形踏步，然后再旋转命令里面设置上升高度及旋转角度，设置完成后，批量复制踏步至所需高度；3）打开tekla软件节点库里面的19号节点，对螺旋楼梯的弯扭梯梁进行建模放样，然后利用21号节点展开成平面板并输出成切割下料程序。
4）运用tekla软件生成加工图纸。
其中，螺旋梁与踏步组合在一起时，需要借助胎架放模来完成。
5）模型中休息平台处上下两段楼梯梯梁弧形的连续性处理则是做辅助踏步，将第一段楼梯的最后一个踏步点和第二段楼梯的第一个踏步点连线，然后均分画出踏步，后续同上述螺旋梁建模步骤。
梁式钢楼梯设计
楼梯设计房屋的楼梯采用梁式钢楼梯，踏步由5m 厚的花纹钢板弯折而成，钢材均选用Q345B ，当mm t 16≤时，;180,41.344111.1310,310222mm N f mm N f mm N f v y ==⨯==平台板PTB1为钢筋混凝土板，混凝土强度等级选用C30，受力钢筋采用HRB335级钢筋，分布钢筋采用HPB300级钢筋。
活荷载标准值为3.5kN/㎡。
楼梯结构平面布置图：楼梯梁设计首层层高3.9m，踏步尺寸150mm×300mm，梯段长度300*12=3600二层~五层层高3.3m，踏步尺寸150mm×300mm，梯段长度300*10=30001.荷载计算TL1：（1）恒荷载计算TL1的计算跨度取为：3600+200/2+200/2=3800mm，200mm是楼层平台梁（截面为13⨯⨯HN)的截面宽度，和半层平台梁PTL1（截200400⨯8⨯HN)的截面宽度。
⨯400⨯200面为138楼梯板传至梯梁的线荷载：40mm厚混凝土面层重：m kN g k /938.0253.0625.004.0)3.015.0(1=⨯⨯⨯+= 20mm 厚大理石面层：m kN g k /525.0283.0625.002.0)3.015.0(2=⨯⨯⨯+= 15mm 厚水泥砂浆找平层：m kN g k /281.0203.0625.0015.0)3.015.0(3=⨯⨯⨯+= 5mm 厚花纹钢板重量：m kN g k /397.01.18.985.73.0625.0005.0)3.015.0(4=⨯⨯⨯⨯⨯+= 1.1的放大系数是考虑加劲肋和焊缝的重量。
TL1截面选择96125250⨯⨯⨯HN ,自重为29kN/㎡，踏步角度为︒=27)300/150arctan(，则TL1自重换算为水平投影面的面荷载为：m kN g k /319.027cos 108.92935=︒⨯⨯=- 恒荷载汇总：m kN g k /46.2319.0397.0281.0525.0938.0=++++=（1）可变荷载m kN q k /188.2625.05.3=⨯=2.内力计算可变荷载效应控制的组合：m kN q k Q Q G k G /015.6188.24.146.22.111=⨯+⨯=+=δγδγ 永久荷载效应控制的组合：m kN q Qik Qi ni ci Gk G /465.5188.27.04.146.235.11=⨯⨯+⨯=+=∑=δγψδγ故取可变荷载效应控制的组合：m kN q /015.6= 梁跨中截面最大弯矩设计值：m kN ql M x •=⨯⨯==857.108.3015.6818122max 梁支座截面最大剪力设计值：kN ql V x 429.118.3015.62121max =⨯⨯==TL2： （1）恒荷载计算TL2的计算跨度取为：3600+200/2+200/2=3800mm ，200mm 是楼层平台梁（截面为138200400⨯⨯⨯HN )的截面宽度，和半层平台梁PTL1（截面为138200400⨯⨯⨯HN )的截面宽度。
“瑶海旭辉售楼部”钢结构旋转楼梯浅析
“瑶海旭辉售楼部”钢结构旋转楼梯浅析摘要：采用有限元软件3D3S对合肥市瑶海旭辉售楼部大堂钢结构旋转楼梯进行了受力分析，抛弃传统钢结构箱型截面，采用纯钢结构板作为主受力构件，以达到轻盈，通透的建筑艺术效果。
关键词：钢结构；180°旋转楼梯；自振频率；峰值加速度近年来随着综合国力的提升与去产能等大环境的影响，我国钢结构方面的设计和施工已日趋成熟, 各种形式和结构体系的钢结构都有许多工程实例。
旋转楼梯与普通楼梯不同，最大的特点是其螺旋式上升的体型，具有很强的动态美感。
因其造型美观，占地少等优点，在公共建筑中得到越来越多的使用。
对360°钢结构旋转楼梯而言，选用钢板利用其自身拥有平面内与平面外刚度，以实现轻盈，通透等建筑效果而被广泛应用。
而180°钢结构旋转楼梯则无法完全通过钢板自身平面外刚度来满足建筑效果。
随着建筑材料和建造技术特别是现代建筑结构计算技术的迅猛发展, 钢旋转楼梯将给予人们更大的想象余地和创造空间, 研究180°钢结构旋转楼梯将有利于设计工作的开展,具有实际意义。
1 工程概况旭辉瑶海E1805地块项目位于合肥市瑶海区，甲方对售楼部展示要求较高，应客户要求在一层大堂入户处预留跨度约22m，层高4.5m，旋转弧度180°的展示楼梯。
为了凸显此项目为精品工程，展示跨中不能设置梯柱等可显性支点，以实现轻巧，美观，通透，现代化的建筑构思，从而对售楼部的整体起到“画龙点睛”之笔。
这对结构设计带来巨大的挑战。
2 结构方案确定根据建筑方案构思，其楼梯建筑风格主要应提现其轻盈，现代化。
若采用常规现浇混凝土板式或梁式楼梯，因施工难度大，外形无法实现建筑效果要求。
因此抛弃混凝土楼梯方案，采用材质较轻，强度较大，承载能力高，易施工等优点明显的钢结构形式进行设计。
在钢材选用上，采用Q345B钢，强度足够满足设计，两侧梯梁采用550mm高，25mm厚钢板。
在接近旋转楼梯跨中处，从主体混凝土结构柱上增设隐藏式550x25x18箱型截面悬挑钢梁，以减少计算跨度且满足建筑效果。
钢结构旋转楼梯的定义、特点、类型及应用
旋转楼梯，一种高贵浪漫的生活建筑标志，是建筑师表现空间的非凡例子。
一个设计优美的旋转楼梯，可以让整个建筑都变得优雅和高级。
旋转楼梯的美并不是一种偶然，因为其中藏有一个重要的数学美学定律：斐波那契数列。
斐波那契数列又称为黄金分割数列，是自然界中最神秘又最具有美感的数列。
不仅在贝壳、星云里都能找到这个神秘小螺旋。
世界名画中也同样能找到它。
旋转楼梯的美自然也是理所当然，充满线条与空间感的独特视角，赋予了旋转楼梯生命和魅力。
钢结构楼梯，以支点少，承重高，造型多，技术含量高著称。
不易受立柱，楼面等结构影响,结实牢固。
焊接钢楼梯以支点少，承重高，造型多，技术含量高著称。
不易受立柱，楼面等结构影响，结实牢固。
焊接楼梯的钢板均经过调试准确焊接而成，因此踏板装上以后前后左右均一致水平。
而且所有材料配件均横平竖直。
焊接楼梯的材料多种多样方管，圆管，角铁，槽钢，工字钢均可。
应此造型更加多种多样。
本篇内容提要1、钢结构旋转楼梯的定义及特点2、钢结构旋转楼梯的类型（按结构形式划分）3、钢结构旋转楼梯的应用什么是钢结构旋转楼梯旋转楼梯是所有弯曲（曲线、弧形等）楼梯的统称。
以钢材构件作为主要结构支撑的弯曲的楼梯，就是钢结构旋转楼梯。
在实际运用中，只要结构主体（主要是指梁和柱）是钢结构的旋转楼梯都叫做钢结构旋转楼梯。
踏步板、栏杆、扶手等非主要承重构件，只要符合国标设计规范，可以选用钢质，也可以选用玻璃、木材、大理石、铝单板、塑钢等其他材料。
即便全部承重构件都用钢质的，也可以用各种装饰面层来优化设计，达到最佳效果。
钢结构旋转楼梯的特点：耐用好看省空间应用广a、结实耐用，不易变形钢材的强度、硬度很高，结构稳定，承重能力强，截面固定且不易改变。
b、应用广泛钢结构体系可独立承重，不易受立柱、楼面等建筑结构影响，室内、室外的很多区域均可使用。
b、造型多样，弧度多变钢结构构件轻薄，既可以打造出轻盈飘逸的灵动风格，也可以成为富有厚重感的沉稳风格。
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Ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ Ａｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ｆ ｏ ｒ Ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｌ Ｓ ｔ ｒ ｉ ｎ ｇ ｅ ｒ － ｔ ｙ ｐ ｅ Ｓ ｔ ａ ｉ ｒ Ｍａ ｄ ｅ ｂ ｙ Ｓ ｔ ｅ ｅ ｌ
Ｌ ｉ ａ ｎ ｇ Ｌｉ ｎ ｇ — ｚ ｈ ｉ
一
中，采用 数理 统计方 法确 定土 的工程 特性指 标 ，其 中取 消 了 老粘土和新 近沉积粘 性土 的承 载力表 ，增加 了粉土承载 力表 ， 修订 了红粘 土承 载力表 。也就是 说 ，８ ９ 规 范 的地 基承 载力标 准值实质 上相 当于７ ４ 规范 中的地基承 载力容许值 。虽然 １ １ 规 范 取 消 了有 关 承 载 力 表 ， 但 ８ ９ 规 范 中 的 承 载 力 表 仍 有 一 定 的 参考 价值。 １ １ 规范 中 的地 基承 载力特 征值 实际上就 是 旧规范 中 的标
当外 弧旋转 到跨 中区 间时，旋转楼 梯 的挠度达 到最大 ，此 时 如遇弯矩 较大 导致锚 筋锚 固长度 不足 时，可采用 钢板对 拉 的 Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｔ计 算 值 为 ２ ８ ． ８ ２ ５ ｍｍ，３ Ｄ ３ Ｓ计 算 值 为 ２ ７ ． ３ ０ ０ ａｍ，两 做 法 来 处 理 。 ｒ 者相差 ５ ． ６ ％。本项 目内弧和外 弧分别长 １ ０ ． １ ３ １ ｍ和２ ７ ． ０ １ ７ ｍ， 中心 线弧长 为 １ ８ ． ５ ７ ４ ｍ，挠 度与 中心线 跨度 之 比为 １ ／ ６ ４ ４（ 以 ＝－ １ ４ ３ ， － ６５ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｔ挠度 来计算 ） 。 目前 国内规范对该类型结构 的挠度 限制 一６ ， １ ７ ＝ ２ ， ２ ０ 未明确 规定 ，但 从挠 度 的绝 对值来 看 ，该 结构 的绝对变 形并 － － 一 ４１ ， 一１ ９ 不大 ，可 以满 足实际使用需要。 一 １ ０ ３ ， ＿ ４ ３
ｍｅ ｃ ｈ ａ ｎ ｉ ｃ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｐ ｅ ｒ ｔ ｉ ｅ ｓ ｏ ｆ ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｌ — ｓ ｔ ａ ｉ ｒ ． Ｗｅ ｈ ｏ ｐ ｅ ｈｅ ｔ ｃ ｏ ｎ ｃ ｌ ｕ ｓ ｉ ｏ ｎ ｓ ｉ ｎ ｔ ｈ ｉ ｓ ｐ ａ ｐ ｅ ｒ ｃ ａ ｎ ｐ ｌ ａ ｙ ａ ｄ ｉ ｒ ｅ ｃ ｔ ｉ ｏ ｎ ｒ ｏ ｌ ｅ ｉ ｎ ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｌ — ｓ ｔ ａ ｉ ｒ ｄ ｅ ｓ ｉ ｇ ｎ ．
计算地基承载力 的公式 。容 许承 载力表是 根据 载荷 试验 与土的 物理力学性质指标 的资料通 过概 率统计综合考虑进 行编制 的。 参考文献 １ 】 薛兴度，凌兵建 ． 关于地基承 载力特 征值与地基承载力标准 值的比 ８ ９ 规范取消 了“ 容许承载力 ” 的说法 ， 而是采用 了“ 标准值 ” ［ 较［ Ｊ 】 ． 岩土工程界 ，２ ０ ０ ４ ，６ （ １ １ ）： ２ ７ — ２ ８ ． 词 。标准值 是取 其概 率分 布的 ０ ． Ｏ ５ 分 位数 ，即其 承载 力概 率分布 中具 有 ９ ５ ％ 保证 率 的一个值 ［ ６ ］ 。在 附录 中的承载 力表 ［ ２ ］ Ｇ Ｂ ５ ０ ０ ０ ７ －２ ０ １ １ ，建筑地基基础设计规范 ［ ｓ 】 ．
２ ０ ０ ４ ．
［ ６ 】 蒋洪胜 ． 术， ２ ０ ０ ０ ， ３ ｌ（ ３ ） ：
１ ５ ２
建 筑
技 术 开
发
建筑结构
Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｓ 缸ｕ ｃ ｔ Ｌ ｌ ｒ ｅ
第４ ４ 卷 第２ １ 期
ｗｈ ｉ ｃ ｈ ｍａ ｄ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｔ ａ ｉ ｒ ｆ ｕ １ １ ｏ ｆ ｄ ｙ ｎ ａ ｍｉ ｃ ｂ ｅ ａ ｕ ｔ ｙ ｓ ｅ ｎ ｓ ｅ ａ ｎ ｄ ａ ｌ ｓ ｏ ｓ ａ ｖ ｅ ｄ ｍｕ ｃ ｈ ｍｏ ｒ ｅ ｒ ｏ ｏ ｍｓ ． Ａｒ ｃ ｈ ｉ ｔ ｅ ｃ ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｅ ｎ ｕ ｓ ｅ ｔ ｈ ｅ ｓ ｅ ｓ ａｉ ｔ ｒ ｓ ｉ ｎ ｐ ｕ ｂ ｌ ｉ ｃ ｂ ｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ ｓ
梁令枝
（ 广 州市建 筑工程 职 业 学校 ，广 州 ５ １ ０ ４ ０ ３）
［ 摘 要 ］与普通楼梯 不同，旋 转楼梯 的最大特点在 于它是 螺旋上升 的。蜿蜒 的流线如 同一条游龙 ，具有很 强的动 态美感 ， 并且这种 螺旋 上升 的楼梯能够节省 不少 占地空 间，上述优 点使得建筑师们越 来越 喜欢在公共建 筑中使用这种楼梯 。本文以工程 实例为背景 ，采用有 限元软件对该类 型楼梯进行 内力计算和分析 ，希望研究结论 能对 同类型 结构 的设 计起 到参考作用 。 ［ 关 键词 ］ 旋 转楼 梯 ； 结构分析 ； 钢结构 ［ 中图分类号 ］Ｔ ｕ３ １ １ ． ４ ［ 文献标志码 ］Ａ ［ 文章编号 ］１ ０ ０ １ — ５ ２ ３ Ｘ（ ２ ０ １ ７ ）２ ｌ 加０ １ ４ ＿ ０ ２
２ ０ １ ７ 年１ １ 月
Ｂｕ ｉ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｔ ｅ ｃ ｈ ｎ ｏ ｌ ｏ ｇ ｙ Ｄｅ ｖ ｅ ｌ ｏ ｐ ｍｅ ｎ ｔ
楼梯 高度为 ５ ． ２ ｍ， 前 者 更 为 不 利 ， 故 以地 下 １ 层 上 首 层 的 旋 ２ ． ３ 爻痤良 力分嘏 转楼 梯 为 研 究 对 象 。 从 图３ 与表 ３ 均可看 出， 内弧反力 明显 高于 外弧。这主要 ２ ． １ 变形 分析 由于 内弧 传 力路 径较 短 ，大 部分 荷 载都 直接 通 过 内弧传 走 ， 从图 １ 可 以看 出，在 永 久荷 载 和 可变 荷 载 共 同作 用 下 ， 其作用类似 于柱，对连接 内弧的预埋件 设计时 ，应足够 重视 。
并 结 合 有 关 原位 测 试 方 法 确 定 ；对 于 三 级 建 筑 物 可 采 用 查 表 准 值 ，只是 当从 原位 测 试 或经 验 值 确 定 时 ， 尚应 进 行 深 宽 修 正 。 法 或 邻 近 建 筑 物 的 经 验 确 定 。在 拟 建 建 筑 物 场 地 附近 ， 常 有 而 理 论 公 式 是 经 过 经 验 修 正 的 Ｐ 公 式 ，由 于 已经 考 虑 了深 度 、 各种 不 同时 期建成 的建 筑物 ，可 研 究这些 建筑物 的形 式、基 宽度 的影响因素 ，故无 需再做修 正。 础类 型 以及 其是 否存 在倾斜 、开裂等 破损 情况 ，从而 确定拟 ４ 结 束 语 建建筑物 的地基承载力 。 通过对 各地基承载 力术语 的概 念及其确 定方法进 行论述 ， ３ 地基承 载力特征值与容许值、标准值的相互关 系 并讨 论 了各 承载 力术语 之 间的相 互关系 ，从而 明确指 出新 规 在７ ４ 规范 中首先采 用 了容许承 载力 的概 念，是在 全面 总 范 中地基承 载力 特征 值实 际上就 是 旧规 范 中的标准 值 ，其 可 结施工经验 的基础上建立 了承载 力表 ，并用土 的抗 剪强度指标 通过原位测试 、工程实 践经验 或公式计算等确定 。
ｂ ｅ ｃ ａ ｕ ｓ ｅ ｏ ｆ ａ ｄ ｖ ａ ｎ ｔ ａ ｇ ｅ ｓ ａ ｂ ｏ ｖ ｅ ． ｍｅ ｎ ｔ ｉ ｏ ｎ ｅ ｄ ． Ｔ ｈ ｉ ｓ Ｐ ａ ｌ ｅ Ｉ ｅ ｒ ｂ ａ ｓ ｅ ｄ ｏ ｎ ａ ｒ ｅ ａ ｌ ｐ ｒ ｏ ｊ ｅ ｃ ｔ ａ ｎ ｄ ｕ ｓ ｅ ｄ Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｔ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ａ ｎ ｄ ３ Ｄ３ Ｓ ｓ ｏ ｆ ｔ ｗａ ｒ ｅ ｔ ｏ ｏ ｂ ｔ ａ ｉ ｎ
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［ ３ ］ 建筑地 基基 础设计 规范 编委会 ． 建筑地 基基 础设计 规范 理解 与应 用【 Ｍ］ ． 北京 ：中国建筑工业出版社，２ ０ １ ２ ．
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［ Ｋ ｅ ｙ ｗｏ ｒ ｄ ｓ］ｓ ｐ ｉ ｒ ａ ｌ ｓ ｔ ａ ｉ ｒ； ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ａ ｌ ａ ｎ ａ ｌ ｙ ｓ ｉ ｓ ； ｓ ｔ ｅ ｅ １ ｓ ｔ ｒ ｕ ｃ ｔ ｕ ｒ ｅ 钢 结构 旋转 楼梯 因其造 型美 观，富 有强 烈 的动 态 美 感， 占地少 等优 点越来 越 多地 使用 在公共 建筑 中，对 于符合 国标 图集 １ ５ Ｊ ４ ０ １《 钢梯 》使用条 件的旋转楼 梯，其构件 截面尺 寸、 节点及 反力 均可直 接从 图集 中查到 ，但对 于适用 条件 以外 的 旋转楼梯 ， 使用 常规 的设计软件来建模分析 ， 就 显得力不从心 。 本文 以某 办公楼钢 结构梁 式旋 转楼梯 为背 景 ，采 用三 维有 限 元软 件进 行 内力 计算和 分析 ，希望研 究结 论能对 同类 型结 构 的设 计 起 到 参 考 作 用 。 下 室到塔 楼 ２ 层设有 旋转楼 梯 １ 部 ，其 中地下 １ 层 上首层 的楼 梯旋 转角度为 ６ ３ ０ 。 ，首 层上 ２ 层的楼梯旋转角度为 ４ ５ ０ 。 。因建 筑 功能要 求 ，旋转楼 梯不 能使用 中柱 ，故结 构上选 用钢 弧梁 支承钢 梯板 ，而钢弧 梁通 过预 埋件支 承在楼 层 的钢筋 混凝 土 梁上 。因其结 构形式 特殊 且无标 准 图集可 查，故采 用通 用有 限元软 件 Ｓ Ｔ Ｒ Ａ Ｔ Ｖ６ ． ０ 进 行建模 分析 ，并 以同济 大学 ３ Ｄ３ Ｓ软 件进行对 比复核 。 根据 文 献 ［ １ ， ３ ］ ，对 于该 旋转 楼梯 形 式 ，若采 用 Ｐ ＭＣ Ａ Ｄ １ 工 程 概 况 或Ｐ ＭＳ Ａ Ｐ按笛卡 尔坐标 系建立几何模型 ，不仅每 个踏步 的空 旋转楼梯 所在的项 目为广州 某 甲级办公楼 。从地 下 １ 层 地 间坐 标难 以准确 确定 ，而 且工 作强度 极大 。故建 模时 笔者 采 用Ｓ Ｔ ＡＲ Ｔ软件 中的螺旋复制 命令 ，该命 令可快捷 、准确地 生 收稿 日期 ： ２ ０ １ ７ ｑ３ ８ — １ ８ 成旋转楼梯模 型。 作者 简介 ； 梁 令枝 （ １ ９ ８ １ 一） ，女 ，广东广 州人 ，中级 讲师 ，主要 研 ２ 计 算 结 果 分 析 究方 向为 防灾减 灾工程与防护工程 。 因地 下 １ 层上 首层的旋转楼梯高度为 ６ ． ６ ｍ，首层 上 ２ 层 的