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鋼結構旋轉樓梯設計方案

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工程概況
解決方案
鋼結構旋轉樓梯設計方案

鋼結構工程方案
    鋼結構旋轉樓梯旋轉樓梯也稱為螺旋形或者螺旋式樓梯,造型美觀典雅,占用空間小,受歡迎程度高。旋轉樓梯一般是圍繞一根單柱來布置,平面呈圓形,平臺和踏步均為扇形平面。

    鋼結構旋轉樓梯設計方案
    解決方案

    鋼結構旋轉樓梯也稱為螺旋形或者螺旋式樓梯,造型美觀典雅,占用空間小,受歡迎程度高。旋轉樓梯一般是圍繞一根單柱來布置,平面呈圓形,平臺和踏步均為扇形平面。旋轉樓梯構造踏步圖內側寬度很小,形成了較陡的坡度,構造比較復雜。由于旋轉樓梯的梯梁為空間結構桿件,不同于一般的鋼梁,其內力分析比較復雜,同時要考慮承載力、穩定及舒適度問題。本文通過一個實際工程例子,簡單探討鋼結構旋轉樓梯設計中的一些值得注意的問題。

    开元棋牌某鋼結構旋轉樓梯,由兩段組成,支于一層樓面、二層和三層的框架梁上,材料采用Q235。結構模型如圖所示。由于模型較復雜,建模的時候我采用了Matlab生成空間節點坐標,然后將節點導入有限元軟件。


    標準組合下結構變形


    設計中恒載考慮結構構件自重、踏步面板自重(包括上鋪大理石面層)、樓梯扶手及欄桿自重。需要注意的是應當將除結構自重以外的恒載轉化為結構質量,這樣結構模態分析才更加合理。活荷載可按荷載規范取值。

    开元棋牌建立兩個荷載組合工況,分別為基本組合(計算應力)和標準組合(計算變形及舒適度)。標準組合下結構最大變形位于中間休息平臺附近的外側梯梁中部,標準組合下最大變形約為9.7mm,外圈鋼梁長度約為16.5m,變形小于撓度限值(L/250)。


    標準組合下結構變形


    標準組合下結構變形


    基本組合下結構應力分布圖,所有桿件應力均沒有超過承載力設計值。特別要指出的是外側樓梯梁相對內側剛度偏弱,踏步板靠近外側下拉,因此造成樓二層梯踏步板靠近內側的應力較大,可通過在休息平臺處加橫梁加強。


    結構應力分布圖


    結構應力分布圖


    根據《鋼結構設計規范》4.2.1條,由內、外側梯梁受壓區平面外均受到踏步板約束,梯梁滿足整體穩定性要求。

    結構一階自振頻率為4.5HZ,大于3HZ,滿足振動舒適度對結構頻率的要求。


    圖5 結構第一階振型


    圖5 結構第一階振型

    進一步分析單人激勵下振動舒適度,步行荷載模型按照IABSE(國際橋梁協會)推薦的荷載模型。


    步行荷載施加點


    步行荷載施加點

    旋轉樓梯一般不能作為主要人流交通和疏散的樓梯,常用于樓層不多的寫字樓、居民樓和室內使用。

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    北京中研中建工程技術有限公司是一家從事既有建筑物的結構檢測鑒定、加固設計、加固施工、鋼結構施工、混凝土切割拆除施工的專業工程公司。具有建設部頒發的相關專業資質。公司技術力量雄厚,擁有多名長期從事結構加固補強的專家教授級顧問,以建研院為技術依托,提供一流的建筑物檢測鑒定、設計、施工服務。公司具有良好的管理理念及現代化企業激勵機制。

    資質榮譽
    • 安全生產許可證

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    • 機構信用代碼證

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    • 質量管理體系認證

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    • 職業健康安全管理體系

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    • 環境管理體系認證

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    • 營業執照

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