STAAD.Pro在钢螺旋楼梯工程设计中的应用
某板式钢结构螺旋楼梯的选型设计与分析
某板式钢结构螺旋楼梯的选型设计与分析发布时间：2023-05-16T02:40:15.153Z 来源：《新型城镇化》2023年9期作者：韩名品[导读] 本文以某项目为例探讨板式钢结构螺旋楼梯的选型设计，希望可以为相关工作者提供帮助。
广东省建筑设计研究院有限公司 510010摘要：钢螺旋楼梯因为造型优美备受市场的青睐与认可，近些年在结构设计与施工方面预算空间不断提升的同时，板式钢结构螺旋楼梯的应用案例不断增加。
为了尽可能提高板式钢结构螺旋楼梯的综合选型设计水平，本文以某项目为例探讨板式钢结构螺旋楼梯的选型设计，希望可以为相关工作者提供帮助。
关键词：板式刚螺旋楼梯；选型设计；分析研究引言板式钢结构螺旋楼梯属于一种质量轻、强度高以及施工速度快、空间占用量小、造型丰富且轻盈、动态感强烈等技术优势，在各类复杂空间环境当中均有一定的应用优势和价值，从目前市场角度来看板式钢结构螺旋楼梯被广泛应用在各类商业建筑、办公大厅当中。
螺旋楼梯因为涉及到弯矩、剪力、扭矩以及轴力等多方面因素的影响，其结构受力体系相对较为复杂，在加上建筑功能本身存在复杂性、多样化特征，在工程项目中应用板式钢结构螺旋楼梯时必然需要注重结构方面的选型与设计。
对此，探讨板式钢结构螺旋楼梯的选型设计与分析具备显著实践性价值。
1、项目概况本研究项目属于设置一个旋转弧形钢楼梯，中间分别标高7875mm与10350mm两个休息平台，板式钢结构螺旋楼的整体高度为6575mm，踏步的高度约为165mm、162mm，踏步总量设计40个，宽度2000mm，内环梁的半径为2605mm，外环梁的半径为4950mm。
2、结构选型结合建筑使用功能的基本要求，建筑项目的空间通透性要求相对较高，所以决定在板式钢结构螺旋楼中间不采用立柱，同时结构选型方面基于钢梯的两侧设计曲型钢箱梁，梯板应用箱型钢板，基于两者进行综合受力。
曲型钢箱梁选用热轧型刚才，同时截面尺寸选取为1200mm×200mm×18mm×18mm的尺寸，同时间隔400mm设计一块10mm厚度的加劲板进行贯通，楼梯板上采用8mm的花纹钢板和钢箱梁进行铰焊，梯宽中间隔5mm间距设计3块加劲板楼梯的起始点位置应用加劲板基于三角形楔板、曲型钢箱梁构件作为整体并放置在原本楼层梁之上，同时基于箱型梁进行封边处理[1]。
【吐血推荐】STAAD.Pro使用问题解答总结
基础知识问题汇总【问1】STAAD.Pro能做什么？【答】STAAD.Pro的全称是Structural Analysis And Design，顾名思义，STAAD.Pro能够进行通用结构分析，并支持多个国家规范的构件检验，还可以实现节点设计等工作。
【问2】STAAD.Pro能进行中国规范的钢结构设计吗？【答】STAAD.Pro不能对钢结构进行中国规范设计，Bentley有一款单独进行中国规范检验的产品SSDD，SSDD可以与STAAD.Pro进行交互工作，他们共享一个STD文件。
【问3】STAAD.Pro软件的数据存放方式是什么？【答】使用STAAD.Pro进行分析设计时，结构模型和分析输入数据都存储在一个后缀名为“.STD"的文本文件中，当图形用户界面GUI 应用打开文件同一个已有的模型进行交流时，STD 文件可以提供关于模型的所有信息。
用户可以通过编辑/创建该STD 文件使GUI 和分析引擎都得到相应的改变；STD 文件被STAAD 分析引擎运行分析并将得出的结果数据存储在一些带有类似ANL、BMD、TMH 等后缀名的文件中。
ANL 文本文件存储着由本手册中的命令所创建出的可打印的输出结果。
其它一些文件存储着供GUI 后处理部分使用的结果数据（位移，杆件/单元内力，结构振型，杆件截面内力/位移，等等）。
【问4】STAAD.Pro模型备份存放在哪个文件？【答】STAAD.Pro可以设置按照规定时间备份模型数据，存放在后缀为”.SBK“的文件中。
结构建模问题汇总【问1】STAAD.Pro模型中的外部型钢截面表存放在哪个文件？【答】STAAD.Pro可以让用户自定义外部型钢截面表，存放在后缀为”.UTB“的文件中。
【问2】请问如何把EXCEL中的数据导入STAAD.PRO中？【答】目前从EXCEL中导入STAAD.PRO中的数据只能是几何信息，如节点坐标，构件关联，板构件关联，块体单元关联，要想进行数据转换，先选中EXCEL单元格中的数据，在编辑菜单选择复制，然后启动STAAD.PRO程序，建立一个新文件，在几何建模中选择梁单元或板单元、块体单元，这取决于你要导入的数据信息类型，如果要导入节点坐标，在屏幕的右上方选择节点，然后从编辑菜单选择粘贴（或按ctrl+v）,如果要导入其他单元，只要重复上述命令即可。
STAAD.Pro结构分析与设计软件
STAAD.Pro结构分析与设计软件STAAD.Pro结构分析与设计软件，其拥有方便快捷的图形环境、各种有限单元、全面的分析方法支持、自动荷载及组合生成、广泛的规范支持全球30几个国家和地区、良好的交互性(与结构其他软件、其他专业软件、三维系统等;使用STAAD.Pro三维结构分析和设计软件设计任何类型的结构并自信地在整个设计团队中分享同步的模型数据。
确保按时、按预算完成任何复杂程度的钢结构、混凝土结构、木结构、铝结构和冷弯型钢结构项目。
您可以使用80 多种国际代码，在全球任何地方自信地设计结构，从而降低您的团队学习多种软件应用程序的需求。
由于存在灵活的建模环境以及动态变更修订和管理等高级功能，您可以：1、降低总体拥有成本：设计包括涵洞、石化工厂、隧道、桥梁、桥墩在内的任何类型的结构2、提高设计生产效率：简化工作流以减少重复工作并消除错误3、降低项目成本和延迟：为客户提供精确且经济的设计，并快速周转变更请求STAAD.Pro主要特点1、模型前处理环境2、后处理计算结果3、单元类型4、分析能力5、国际化通用性6、文档管理7、中国规范设计STAAD.Pro应用结构类型领域1、重型工业厂房(典型的如电厂主厂房、石油化工厂房)2、设备与管道架构( 锅炉,空冷,冶炼,变电,脱硫脱硝,工业炉,筒仓,反应容器等)3、高耸结构(输电塔,火炬塔以及巨型烟囱等)4、大跨结构(机场,展厅,机库,体育场馆等)5、高层建筑6、塔架7、桥梁(索、预应力)STAAD.Pro应用材料类型领域1、钢结构2、混凝土结构3、木结构4、砌体结构5、铝结构。
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。
螺旋楼梯在建筑设计中的应用
楼 梯 是 可 以 ｔ 人 亲 自参 与 的 造 型艺 术 【 图 １》 楼梯在 建筑设 计 中的作用 和应 用已经 引 起 了中外 建筑 师的普遍 关注
，
设计 制圈和计 算比较复 杂 建筑 设计防火规 范
｛ Ｊ ６８ ＧＢ １ －７）第７４ ４ ， 条 ’ 疏散用楼 梯和疏 散
创造 了活跃 而 又浪 漫 的休 闲气 氛 。
图５ 美国驻泰国大使馆
２ 丰富建筑物 的立面造型 ．
充 分利用封 闭式螺 旋楼梯所 形成 的弧形外
墙特征 ．可 以达到丰富建筑物立面造型的 目的。
。
折板形组 合平 面的住 宅楼像 蛇一样沿 着街
道和 广场弯 曲盘蜓 ．形成 形态各 异的街 角和入 口空 间。图２ 是住 宅楼 中Ｄ段的平面 和透视 图 ，
时选 用。
当封 闭式螺 旋楼梯 的外圈直 径放大到 一定
程度 时 ．平面设 计会 更灵 活 自由。 当外 圈直径
图３ 悉尼会议 中心
大于４５ ．ｍ时 ．圆筒 内的楼梯 可以采用 四折 板正 三角形 三折板 的直梯 段形式 ．当外 圈直径 大于
５ ｍ时 ．圆筒 内的楼 梯也 可 以采 用 二折 板 的直
无论是 在室 内还 是在室外
楼梯部 具有中心性 并具
的特殊 属性 楼 梯包含 了多种建筑 要素 ．
有造 型艺术特征 ． ，如果拿 楼梯与造 型艺术的绘
画和雕 塑相 比 它的尺度 更大 ．动 态感更强
可 以充分 显示 曲线 楼梯所 具有的流动 感和节奏 感 尤其是螺旋 楼梯扶手 所形成 的流动飘逸 的 线条 更具有动 态美。建筑 可 以利 用螺旋楼梯优 美的旋 律 柔 和的动态感 去创造各 类建筑所需 要 的特殊 空间气氛 目前 在建筑设 计中影响 建筑师应用螺旋 楼 梯 的原因主要 有两个 一是规范 的限制 二 是
钢旋梯施工技术在公共建筑中的应用
钢旋梯施工技术在公共建筑中的应用摘要：钢制螺旋楼梯在大型场馆类建筑中有较多应用，在钢旋梯施工中引入BIM 技术，从图纸审核深化到施工进度模拟和安装方案优化，在保证施工安全和质量要求的前提下，满足人们对建筑美学的追求。
关键词：公共建筑、钢旋梯、BIM技术导言：越来越多的场馆公共建筑在建设中采用钢制旋转楼梯，钢制旋转楼梯以其安装方便快捷，造型多样且美观的优势成为主要室内楼梯的主流。
而其中无轴钢制旋转楼梯安装精度要求高、施工安全要求高，这些特点让无轴钢制旋转楼梯施工需要更加精细的管理。
一、主要施工原理1、采用BIM技术在设计图纸的基础上建立BIM模型，对图纸进行审核，提前发现设计中存在的问题并予以解决。
采用TEKLA软件对设计图纸进行深化设计，优化构件组装方案，深化细部节点。
2、钢构件的加工和确定钢结构提升方案。
主要钢构件选择在加工厂加工完成后运至现场，根据现场操作条件确定钢结构提升方案。
3、现场安装和安装过程中的变形及控制。
二、主要施工步骤以某工程为例，钢结构旋转楼梯位于某工程首层东侧入口大厅，由首层通往一层，层高6m，安装施工时，主体结构已施工完毕，二次结构、精装修施工正在进行中。
1、BIM图纸审核图纸采用BIM技术，对设计图纸进行模型构建，将旋转楼梯钢结构安装工程共分五个部分：平台梁、内圈梁、外圈梁、水平梁及踏步梁和踏步。
审核图纸中存在的问题，提前发现并反馈，在施工前予以解决，保障工程顺利进行。
图1 旋转楼梯BIM模型2、钢结构深化设计采用TEKLA软件对旋转楼梯进行建模，优化结构设计方案，优化钢构件下料方案，深化各节点连接方案，降低材料损耗，保障施工安全。
3、钢构件加工厂加工钢旋梯主要构件形式主要为方矩型钢梁，其加工顺序如下：材料矫正→放样→号料→切割→加工→组装→矫正→除锈→施涂。
加工完成后编号标注并按顺序运至施工现场4、确定钢构件提升方案本工程提升吊具选用1颗10T的电动葫芦（提升速度0.45m/ min）、2颗5T手拉葫芦配合使用，绳索选用Φ18钢丝绳。
Staad Pro在高架火炬结构分析中的应用
Staad Pro在高架火炬结构分析中的应用周军;卢娇【摘要】高架火炬是通过石化行业燃烧方式处理排放可燃气体的一种设施,其支撑钢结构一般是冗余度少的高耸空间钢结构.Staad Pro对此类空间进行结构分析往往具有很好的适用性.文章根据一个实例工程应用,从几个方面对其在结构分析中的应用特点进行了示例,可供设计人员进行参考.【期刊名称】《安徽建筑》【年(卷),期】2014(021)006【总页数】3页(P121-122,111)【关键词】STAAD;PRO;高架火炬;塔架结构【作者】周军;卢娇【作者单位】霍尼韦尔中国有限公司,上海201203;中国联合工程公司,浙江杭州310052【正文语种】中文【中图分类】TU170 前言STAADPRO(Structural Analysis And Design结构分析和设计)是美国BENTLEY 公司在收购REI之后在原有软件基础上升级推出的一款结构工程分析软件。
它不但适用于普通工程设计，也广泛应用于超高层建筑物、管路、化工厂车间、隧道、桥梁和特种结构的结构计算。
其核心算法涵盖经典力学方法和现代有限元理论，可以完成非线性、屈曲、谐响应、瞬态响应分析等高级计算功能。
软件自带友好的图形界面和完善的后处理人机交互功能，是国际上结构设计领域里得到广泛认可的通用受力分析与结构设计工具。
在国内，一些大型设计院和外资设计公司经常应用STAADPRO对一些复杂高层结构、大跨度结构进行受力分析，或者作为对常规工程应用PKPM计算后的补充计算和校核。
因为对力学概念的清晰表达和重视，使其在应用于特种结构尤其是钢结构和空间结构的力学分析时具有很大的优势。
1 火炬塔架项目概况本项目可拆卸高架火炬项目位于宁夏宁东化工基地，塔架结构基底为正方形，边长21m，总高144m。
采用镀锌钢管三角形空间桁架结构。
设计基本风压0.65kPa(重现期50年)，抗震设防基本烈度8度。
考虑到结构模型中存在很多平面外斜向支撑杆件，用PKPM进行建模分析存在潜在困难，且效率不高，于是决定采用STAADPRO建模分析配合SSDD作为对中国钢结构规范的校核。
STAAD Pro空间分析程序在钢结构设计中的应用与分析
STAAD Pro空间分析程序在钢结构设计中的应用与分析摘要: 厂房的结构设计应在尽力满足工艺要求的前提下，合理地调和结构布置与工艺布置之间产生的矛盾，尽可能地选用抗震性能好又经济合理的结构体系。
本文结合某实例电厂厂房工程的特点，运用STAAD Pro技术对其结构设计进行了分析和布置优化，为此类工程提供了借鉴和参考。
关键词: 钢结构设计；支撑布置；空间分析程序STAAD Pro analysis program space in the application in steel structure design and analysisPackage YanInformation Eleventh Design Institute Technology Engineering Co., Ltd.Abstract: The plant design should make every effort to meet the technical requirements under the premise of rational harmonic structure, layout and process layout of the contradiction between, as much as possible to use seismic performance and economical structural system. In this paper, an instance of the power plant project characteristics, the use of STAAD Pro technical analysis of its structure and layout design optimization, to provide a reference for such projects and references.Keywords: steel structure design; support arrangement; spatial analysis procedures1 工程概况某发电厂主厂房由汽机房和煤仓间两大部分组成，厂房纵向总长为81ｍ，柱距分别为９ｍ和12ｍ。
钢螺旋楼梯的计算及设计方法研究
648
钢结构工程研究⑨
《钢结构》2012 增刊
（a）支座刚接
图 6 空间曲线杆件结构模型的应力比图
（b）支座铰接
（a）支座刚接
（b）支座铰接
图 7 空间壳结构模型的 mises 应力图
空间曲线杆件结构模型算得的结构内力最大值见表 2。由表中数据可知，除竖向弯矩、 竖向剪力和扭矩二者相差不多外，铰接节点的内力均比刚接节点的内力大 30%以上。
两种结构模型算得的钢结构螺旋楼梯应力情况分别如图 6 和图 7 所示。由两图均可看 出：支座采用刚接节点时，应力较大部位位于楼梯的两端和中部，分布较均匀；采用铰接 节点时，应力最大部位出现在楼梯中部，其余部位均较小，分布不均匀。对于空间壳结构， 忽略踏步板与梯梁连接处的应力集中，梯梁上的最大应力，铰接时为 148.7MPa，刚接时为 75.25MPa。可见支座采用刚接节点时，可有效降低结构内力，且让内力分布更加均匀。
647
钢结构工程研究⑨
《钢结构》2012 增刊
竖向位移始终小于外圈梯梁。这表明内圈梯梁通过踏步板和底板与外圈梯梁协调变形，为 外圈梯梁提供支撑作用，外圈梯梁应承受的荷载部分传递给内圈梯梁。
（a）支座刚接
图 5 内外圈梯梁的竖向位移图
（b）支座铰接
表 1 结构最大竖向位移表
结构模型
支座形式
最大竖向位移（mm）
3.结构计算与分析
1）工程概况
（a）平面图
图 1 钢螺旋楼梯建筑图
（b）立面图
某工程由于建筑空间限制和使用功能要求，拟采用钢结构螺旋楼梯。楼梯内半径 1.2m， 外半径 3.15m，旋转度数为 260°，每个踏步 10°，总高度为 4.9m，楼梯两端与楼面混凝 土梁连接，中间不设支撑柱。其建筑造型见图 1。
staad pro 国际标准
《深度解析staad pro国际标准》01 引言在结构工程领域，staad pro国际标准一直是一个备受关注的话题。
它的重要性不仅在于其在工程设计和分析中的应用，更在于其作为国际标准所具有的权威性和普适性。
本文旨在通过深度解析staad pro国际标准，让读者更清晰地了解其内涵和应用范围。
02 staad pro国际标准的定义staad pro是一种用于结构工程建模和分析的软件，而staad pro国际标准则是针对该软件在国际范围内的应用而制定的一系列规范和要求。
它涵盖了结构工程设计、分析、验算等多个方面，旨在保障工程结构的安全性、稳定性和可靠性。
03 staad pro国际标准的内容staad pro国际标准主要包括以下几个方面的内容：1. 结构荷载标准：对建筑结构所承受的各种静载荷、动载荷和温度荷载进行了详细规定，涵盖了地震、风载等特殊情况下的荷载计算方法。
2. 材料使用标准：对建筑材料的选用和使用进行了规范，包括了混凝土、钢材等材料的力学性能要求和计算方法。
3. 结构设计标准：包括了钢结构、混凝土结构、木结构等不同类型结构的设计要求，以及构件尺寸和构造的规定。
4. 施工和验收标准：针对结构施工和验收过程中的技术要求和质量标准，确保了施工过程的合规性和结构的安全性。
04 staad pro国际标准的应用staad pro国际标准在实际工程中具有广泛的应用。
许多国际性的大型工程项目都要求严格遵守staad pro国际标准，以保证工程的质量和安全。
在结构设计和分析软件staad pro中，也内置了staad pro国际标准的相关内容，方便工程师在使用软件进行设计和分析时能够快速符合标准要求。
05 个人观点和理解对于staad pro国际标准，我个人认为其规定了一系列科学、合理的设计和分析方法，能够有效地保障工程结构的安全性和可靠性。
staad pro国际标准也不断更新和完善，以适应不断变化的工程需求和标准要求。
STAAD.PRO软件在国外工程钢结构管廊设计中的应用
STAAD.PRO软件在国外工程钢结构管廊设计中的应用【摘要】本文结合伊朗雅达项目的管廊设计实例，针对国外设计规范，介绍了国际通用结构设计软件STAAD.PRO在该项目中的设计应用，以及结构的优化设计对工程安全及投资的重大影响，可为类似工程提供参考。
【关键词】结构计算模型STAAD.PRO软件参数方案优化一、工程概况伊朗雅达项目主要地面设施包括两座集油站、一座中心处理站、三条油气外输线、一条新鲜水管线等，我院负责设计的是中心处理站部分。
中心处理站内共有14条管廊，本文中介绍的是东-西走向主管廊（见图1），该管廊长636m，横向跨度10m，共三层，下层考虑跨路处车辆通行，高度7.3m，上部两层高度均为3m，总高度13.3m，标准柱距6m，跨路4处，最大跨度18m，与其连接的支管廊共9条。
该管廊一层走管线，二层走管线和仪表电缆桥架，三层走电力电缆桥架。
图1主管廊平面位置示意图二、结构计算模型的确定1、结构体系目前管廊设计中普遍采用的结构形式为框架+支撑结构，即沿管廊跨度方向为刚接框架，沿管廊长度方向为铰接支撑体系，该管廊在初步设计（FEED）阶段采用的便是这种结构形式，因此详细设计阶段也准备沿用这种形式（见图2）。
图2管廊典型的立面、剖面图2、温度区段的划分由于管廊长636m，必须通过设置一定数量的温度缝来划分温度区段，以释放温度应力。
该管廊温度区段的划分综合考虑了以下几点：1）依据该项目FEED 结构设计说明书的要求，管廊温度区段长度不应大于42m。
2）配管、应力专业要求的管线锚固点和排弯的位置。
3）支管廊及管廊跨路对温度区段划分的影响。
设计中通过合理的柱列布置，严格控制温度区段长度不超过42m，在需要设缝的位置将管廊的纵向系梁断开，考虑到二、三层电缆桥架跨度不能大于3m，温度缝处管廊采用单侧悬挑3m并带有斜撑的结构布置形式（见图2，3）。
图3温度区段划分图3、支撑的布置管廊在每一个温度区段的中部设置一道上、下柱支撑，并在柱间支撑的相应位置布置水平支撑，以形成空间稳定结构。
Staad Pro／China、Tekla Structures在钢结构设计中的相辅相成
Staad Pro／China、Tekla Structures在钢结构设计中的相辅相成【摘要】随着当前钢结构产业的深入发展，各种钢结构软件也开始进入人们的视线，开始在钢产业发展中发挥着不可替代的作用。
本文主要是以Staad Pro/China、Tekla Structures软件为研究对象，分析了它们在钢结构设计中的应用及相辅相成的关系。
【关键词】钢产业；结构设计；Tekla Structures，Staad Pro/China中国在大型工程中全部要采用招标形式，而投标公司要想中标必须能拿出一份漂亮的投标文件，符合招标文件范本的相关规定，符合国家、行业现行技术标准、规范和相关政策要求，更重要的是拿出的设计产品，不但能满足上述条件，而且还要在价格上的取得优势。
如何有效科学的设计产品一直是各公司面对的难题。
Staad Pro/China、Tekla Structures相结合设计方式，分别满足了投标期所需要的有限元分析、产品重量报价，设计过程中的深化校核，及为产品生产提供施工图纸、各类报表。
Staad Pro/China是美国BENTLEY软件公司开发研制的三维有限元结构分析与设计软件的汉化版，利用该软件可以对结构进行三维有限元分析和动力分析，可以分析结构中的每一根构件在不同的工况（如启动、制动、暴风、地震等）、不同的荷载情况下的位移、变形、应力，可对结构的静力、动力、非线性、地震反应进行分析；交互式图形界面可以灵活的显示所有的分析和设计，计算结果同时转换为数据文件并可随时由用户进行修改，还可以方便地对计算结果进行详细的图形验证。
广泛的有限单元库可对线性、非线性关系模型和各种工况中所遇到的有限单元进行2D和3D模块分割，可方便地处理各种复杂结构有限单元问题；还可利用其内嵌的中国规范进行规范符合性的检查，从而达到高效、准确地设计每一根构件，使结构在保证安全的前提下达到最优化、最经济的设计。
Staad Pro 获得过ISO 9001认证，并且达到了核工业严格制定的软件验证标准，而且该软件的绘图工作简单方便快捷可为投标工作节省大量时间。
STAAD.Pro在钢螺旋楼梯工程设计中的应用
STAAD.Pro在钢螺旋楼梯工程设计中的应用摘要：结合某会所钢螺旋楼梯的设计，通过结构设计软件STAAD.Pro对钢螺旋楼梯进行建模分析，介绍了其计算模型的建立、结构布置、楼梯与混凝土结构的连接形式和连接节点的构造等多方面的内容，可为类似工程提供参考。
关键词：钢螺旋楼梯；STAAD.Pro软件；钢结构；节点THE APPLICATIONG IN THE DESIGN OF A STEEL HELICAL STAIRCASEWITH STAAD.PROLi Erhang，Li Fang（China Nuclear Power Engineering Co., Ltd. Zhengzhou Branch，Henan Zhengzhou 450052，China）Abstract：Based on the design of a steel helical staircase in a chamber,the application of STAAD.Pro is introduced.Some problems such as the model building,the joints and styles that connect the staircase to the original concrete structure,the tectonic methods applied to the steel staircase are discussed.Some results are obtained which can provide a reference for other similar projects.Key words：steel helical stair；software of STAAD.Pro；steel structure；connection1 前言螺旋楼梯是一种应用最广泛的曲线楼梯。
钢结构螺旋楼梯力学性能及极限稳定承载分析
浙江建筑，第３８卷，第２期，２０２１年４月ＺｈｅｊｉａｎｇＣｏｎｓｔｒｕｃｔｉｏｎ，Ｖｏｌ．３８，Ｎｏ．２，Ａｐｒ．２０２１收稿日期：２０２０－１０－１２作者简介：林涛涛（１９８８—），男，浙江台州人，工程师，从事建筑结构设计与研究工作。
钢结构螺旋楼梯力学性能及极限稳定承载分析ＡｎａｌｙｓｉｓｏｆＭｅｃｈａｎｉｃａｌＰｒｏｐｅｒｔｉｅｓａｎｄＵｌｔｉｍａｔｅＳｔａｂｉｌｉｚｅｄＢｅａｒｉｎｇｏｆＳｔｅｅｌＳｐｉｒａｌＳｔａｉｒｃａｓｅ林涛涛１，程俊婷２，王 震１ＬＩＮＴａｏｔａｏ１，ＣＨＥＮＧＪｕｎｔｉｎｇ２，ＷＡＮＧＺｈｅｎ１（１．浙江省建筑设计研究院，浙江杭州３１０００６；２．中机工程有限公司，浙江杭州３１００１６）摘 要：首先针对钢结构螺旋楼梯的受力特性，分析比较了考虑薄壁杆件受扭的规范方法和非线性有限元方法；接着提出一种新型钢结构螺旋楼梯形式，采用ＡＮＳＹＳ建立三维有限元模型并研究其在正常使用时的应力变形、承载性能及薄弱部位；然后基于双重非线性材料，研究钢结构螺旋楼梯的特征屈曲模态和非线性稳定极限承载性能；最后对有限元分析结果的合理性进行定性分析验证，并给出实际工程设计建议。
关键词：钢结构螺旋楼梯；扭转效应；非线性有限元；应力应变；极限承载中图分类号：ＴＵ３９２ 文献标志码：Ｂ 文章编号：１００８－３７０７（２０２１）０２－００１５－０３１ 基本理论板式钢结构螺旋楼梯由两侧梯梁和中间踏步板组成，两侧梯梁通过踏步板相连在一起，在空间上相互协调变形、共同受力。
在力学模型上进行分解，梯梁在任何正截面上均受到轴力、弯矩、剪力、扭矩作用。
其核心难点问题是杆件在扭矩作用下的截面应力分析。
１．１ 扭转理论扭转分为自由扭转（也称圣维南扭转）和约束扭转。
自由扭转需同时满足以下两个条件：１）截面上受等值方向的一对扭矩作用；２）构件端部截面的纵向纤维不受约束［１］。
不满足上述条件时即为约束扭转。
实际工程中绝大部分的受力构件均为约束扭转，很少出现自由扭转。
基于STAAD Pro的整体悬挂式钢内筒烟囱内外筒协同计算程序的开发
基于STAAD Pro的整体悬挂式钢内筒烟囱内外筒协同计算
程序的开发
王伟南;刘凯;肖建华
【期刊名称】《工程建设与设计》
【年(卷),期】2018(000)024
【摘要】针对国内尚无专用软件可以实现整体悬挂式钢内筒烟囱的内外筒协同计算,论文以STAAD Pro软件作为核心计算平台,研发前处理功能软件与STAAD Pro 对接,经过工程实例进行验证,完成了整体悬挂式钢内筒烟囱内外筒协同计算程序的研发,实现了烟囱外筒结构的人杌交互建模及风荷载的自动计算,具有重要的工程实际意义.
【总页数】3页(P8-10)
【作者】王伟南;刘凯;肖建华
【作者单位】辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁阜新123000;辽宁工程技术大学土木工程学院,辽宁阜新123000
【正文语种】中文
【中图分类】TU311.41
【相关文献】
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STAAD.Pro在钢螺旋楼梯工程设计中的应用
摘要：结合某会所钢螺旋楼梯的设计，通过结构设计软件STAAD.Pro对钢螺旋楼梯进行建模分析，介绍了其计算模型的建立、结构布置、楼梯与混凝土结构的连接形式和连接节点的构造等多方面的内容，可为类似工程提供参考。
关键词：钢螺旋楼梯；STAAD.Pro软件；钢结构；节点
THE APPLICATIONG IN THE DESIGN OF A STEEL HELICAL STAIRCASE
WITH STAAD.PRO
Li Erhang，Li Fang
（China Nuclear Power Engineering Co., Ltd. Zhengzhou Branch，Henan Zhengzhou 450052，China）
Abstract：Based on the design of a steel helical staircase in a chamber,the application of STAAD.Pro is introduced.Some problems such as the model building,the joints and styles that connect the staircase to the original concrete structure,the tectonic methods applied to the steel staircase are discussed.Some results are obtained which can provide a reference for other similar projects.
Key words：steel helical stair；software of STAAD.Pro；steel structure；connection
1 前言
螺旋楼梯是一种应用最广泛的曲线楼梯。
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，结构工程中应用越来越广泛，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，而且目前所进行的研究大都是针对混凝土楼梯，针对钢结构螺旋楼梯进行的系统理论分析尚未见到，现阶段钢结构螺旋楼梯的设计只局限于实际经验，参考钢筋混凝土相关手册，根据图集大致选取，然后工厂制造。
在《钢梯》（02J401）[1]图集中虽然有钢螺旋楼梯的相关标准图，但由于螺旋角度、楼梯高度的不同，大多数情况下难以从图集中选择合适的标准图。
针对钢螺旋楼梯在工程设计中存在的这些问题，本文结合某会所钢楼梯设计并通
过有限元软件STAAD.Pro对钢螺旋楼梯进行建模分析，验算结构强度、刚度及稳定性，并给出楼梯与混凝土结构的连接形式和连接节点的构造。
2 结构设计
2.1工程概况
郑州某会所为两层框架结构，应业主要求，现需在原有混凝土框架结构上增设一个钢螺旋楼梯，楼梯上端与第二层框架梁连接，下端与一层室内地坪齐。
一层室内地坪标高为-0.030，二层板顶标高4.170，螺旋钢梯的外径2.8m，内径为1.5米，中间不设支撑柱。
楼梯材料均选用Q235-B，楼梯主梁选用焊接空腹钢箱梁，截面尺寸为300×150×10×10，楼梯平面图如图1所示。
图1楼梯平面图
2.2 建模与结构布置
螺旋楼梯是一个空间结构，为多次超静定结构，内力变化比较复杂，截面上六个内力在沿中轴线不同位置处有各自不同的变化规律，并互有影响，没有明显规律可供遵循。
当总旋转角不同或支座条件略有改变时，内力变化相当敏感[2]。
采用理论计算的方法比较复杂，且有很大的局限性，很难完全反映并符合实际所做工程的实际情况，计算误差较大。
本工程采用有限元分析软件STAAD.Pro对螺旋楼梯设计分析。
STAAD.Pro是美国REI开发的通用结构分析与设计的软件。
它包括一个图形用户接口、分析引擎和图形化的结果显示三部分，其中分析引擎可以进行三维的通用的结构有限元分析，并对钢结构、钢筋混凝土结构、木结构和铝结构进行设计。
STAAD.Pro是一款基于三维有限元分析的结构计算软件,该软件提供了多种类型的结构单元可供计算使用[3]。
在钢螺旋楼梯建模时，主要采用梁单元和板单元。
用自定义的箱型截面梁单元模拟箱型梁，用板单元模拟踏步板，由踏步板四个角点组成一个板单元，相邻踏步之间的主梁段划分为2个单元。
楼梯有限元模型如图2所示。
图2 楼梯有限元模型及3D渲染图
螺旋楼梯的梁要承受弯、剪和扭的作用，处于复杂的受力状态下，因此，
不适合采用工字型截面。
因而螺旋楼梯与原混凝土结构连接梯梁采用箱型截面梁。
踏步在本楼梯中起到两个作用：1)将竖向荷载传递给主梁；2)约束2根主梁，防止主梁的整体失稳。
同时为了增强主梁的共同工作性能和防止当受压时在下翼缘发生失稳，在钢梁下部加了一层封板。
钢主梁及封板如图3所示。
图3楼梯踏步封板示意
2.2.1连接形式对结构的影响
螺旋楼梯的钢梁与原结构的混凝土梁的连接节点，如果采用刚接，则会对混凝土梁产生非常大的扭矩。
为了减轻对混凝土梁的扭转作用，同时也要保证钢梁的建筑和使用功能的要求，在螺旋楼梯的计算分析中，考虑了2种计算模型：钢梁与混凝土梁刚接和钢梁与混凝土梁铰接。
图4是考虑钢楼梯与混凝土结构刚性连接时位移。
从图中可以看出，刚接时楼梯的最大竖向位移为6.82mm，铰接时楼梯的最大竖向位移为14.57mm，刚接时楼梯的最大竖向位移远小于铰接时楼梯的最大竖向位移。
ab
a-刚接；b-铰接
图4 楼梯的竖向位移
图5是考虑钢楼梯与混凝土结构刚性连接时楼梯梁的应力。
从图中可以看出，刚接时梯梁的最大拉应力为53.14N/mm2，最大压应力为61.78 N/mm2;铰接时梯梁的最大拉应力为98.51N/mm2，最大压应力为109.85 N/mm2，刚接时楼梯的最大应力远小于铰接时楼梯的最大应力。
ab
a-刚接；b-铰接
图 5 楼梯的压应力和拉应力
从上面的分析结果可以看出，支座节点采用刚接结构相应的位移和应力都小于铰接，所以在结构分析中偏于安全地采用铰接支座。
但在实际工程中，将支座由刚接变成铰接后，结构的变形增大了，且结构将承受更大的应力。
由于美观的原因，钢楼梯梁的截面不能再增大，因此，为了保证结构的安全和使用过程中的舒适度，一般采用刚接。
2.2.2中国规范检验
《钢结构设计规范》（GB 50017-2003）的设计原则是采用以概率理论为基础的极限状态设计方法，用分项系数的设计表达式进行校核[4]。
在GB 50017-2003中，构件被分为三类：受弯构件、轴心受力构件和拉（压）弯构件。
规范检验时，不同类型的构件将使用不同规范条款。
而且构件涉及的检验项目达几十项，可见钢结构的验算很复杂。
如用手工结合通用有限元分析软件的数据验算会费时、费力，还容易出错。
在STAAD.Pro的钢结构设计中集成了钢结构构件的检验功能。
STAAD.Pro的钢结构设计模块里可进行构件设计和节点设计。
构件设计包含构件设置、控制组编辑、参数组选取、检验报告输出等步骤。