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。踏步板上铺设4 cm厚的细石混凝土。箱型梁两侧通长设置玻璃扶手栏杆。设计中钢结构自重由程序自动计算。踏步面层为4 cm，恒载取值为1.0 kN/m2。扶手荷载按1.0 kN/m输入，楼梯活荷载按疏散楼梯考虑为3.5 kN/m2。针对钢梯，常用计算假定认为踏步板将力传递给楼梯两侧的箱梁，箱梁作为主要的杆系受力构件进行受力及刚度计算。然而，实际的钢楼梯内外侧圆弧由于直径的不同，导致内外弧的长度相差较大。而建筑师一般要求内外弧的箱梁截面外形尺寸一致。内外弧的钢箱梁由于长度相差过大，导致竖向刚度存在巨大差异。以本楼梯为例，采用□300×100×20×20的截面计算，内外弧箱梁的竖向刚度(跨中承受单位集中力)计算结果如表1所示。a—ANSYS模型;b—平面。
图1 钢楼梯表1 内、外弧梁刚度计算结果位置竖向位移
/mm竖向刚度/(N\5mm-1)内弧梁31/3外弧梁311/31 从表1可以看出，内外弧箱梁的竖向刚度相差10倍。此时，箱型
梁之间的踏步板必然承受很大的内力才能协调内外弧箱梁
的变形。这样螺旋楼梯的受力与平常楼梯的计算假定完全不同:内侧弧梁作为竖向不动支座，踏步板作为从内侧弧梁上悬挑出来的构件承受楼梯上的荷载，变形类似悬挑构件。外侧弧梁仅仅起到一个封边梁的作用。此时踏步板反而成为了楼梯的主要受力构件，然而实际设计中，踏步板与箱梁的连接并未按此种受力进行构造设计，则踏步板在实际使用中可
能会存在安全隐患。因此，本文决定对整个螺旋楼梯采用有限元软件ANSYS进行计算，考虑踏步板的刚度贡献以及与内外侧弧梁的相互作用。1.2 有限元建模考虑到箱型梁的扭曲及踏步板的旋转，本文采用Shell 181单元对箱梁及踏
步板进行模拟，以考虑踏步板对刚度的贡献。踏步的面层及扶手栏杆转换为质量作用于模型。考虑其对结构自振频率的影响。荷载工况组合按规范规定的基本组合和标准组合考虑。由于箱梁的扭曲严重，在ANSYS中建模不方便，故本文采用CAD进行建模并导入ANSYS中进行计算。箱梁模型及
平面尺寸见图1。1.3 静力计算为了对比，本文采用两种模型进行了计算：1)假定踏步板仅作为导荷构件，不考虑其作用，箱梁作为主要受力构件单独建模计算；2)考虑踏步板与箱梁共同作用，整体建模计算。从表2及图2可以看出，
在考虑了踏步板的作用后，内外弧梁的竖向变形及最大应力均明显减小。说明踏步板一方面起到了协调内外弧梁变形的作用，使得整个楼梯的所有构件均参与工作。另一方面，内外弧箱梁及踏步板形成了一个组合截面整体受力，使得楼梯的截面刚度比单独的箱梁截面计算大很多。因此螺旋楼梯的设计及验算中必须考虑踏步板的作用。表2 螺旋楼梯不同模型静力计算结果模型最大位移/mm最大应力/MPa不考虑踏步板-内弧梁28230不考虑踏步板-外弧梁189396考虑踏步板整体模型14142 a—内弧梁刚度计算;b—外弧梁刚度计算;c—300 mm高箱梁整体计算。
图2 单独及整体模型计算结果N/mm 同时，由于内外侧箱梁刚度相差较大，为了更好地协调二者的变形，构造上可以将箱型梁底部采用钢板拉接。这样就使得内外侧箱梁形成一个整体的组合构件承受外部荷载。同时，设计中还可以考虑将外侧箱梁的壁板加厚，内侧箱梁的壁板减薄，以减小内外侧箱梁的刚度差，否则二者刚度相差太大将使得踏步板的内力过大。2 楼梯舒适度分析2.1 人行激励目前国内规范对舒适度的要求主要集中于控制结构或者楼盖的自振频率。市政方面有针对人行天桥给出的控制条文。国外规范对楼盖及桥梁舒适度控制的条文较多，对楼梯舒适度提出的要求仍然偏少。试验证明，人上下楼对楼梯造成的步行激励与在楼板上行走有所不同[5]。因此国外的相关规范专门规定了
楼梯所适用的人行激励荷载。本文参考国外规范[5-6]对螺旋楼梯的人行走跳跃的舒适度进行评价。其中文献[6]专门给出了钢结构楼梯舒适度分析中所采用的人行激励荷载和评价
标准。该标准将人行荷载分为一般行走激励和有节奏激励(如跳舞、健身等)，并针对不同激励提出了相应的标准。对于楼梯上的行走激励，规范给出的激励表达式如下[6]：(1) 式中：P为单人体重，取0.745 kN;t为时间；f为考虑的基频频率；αi为动载因子；φi为各频率的谐波相位角。文献[6]给出了适用于楼梯的动载因子，详见表3，结构阻尼比对全焊接钢结构楼梯为0.5%，控制峰值加速度为0.023 1g[3]。表3 钢楼梯激励频率和动载因子振型阶数f/Hz动载因子11.2～2.41.1022.4～9.00.22 舒适度分析中单人行走激励
和人群行走激励时，结构的响应不尽相同[7]，因此建议结构需根据实际使用情况同时考虑单人激励和人群激励的情况。本文采取3种激励模式计算钢楼梯的加速度响应。工况A：多人匀速步行上下楼梯，此时人的行走频率范围一般为
1.6～
2.4 Hz,人行激励的间距为2个踏步。根据楼梯的自振频率，取人行激励的基频为2 Hz。工况B：少量人慢速跑步上下楼梯，跑步频率为3 Hz，人行激励间距为5个踏步。工况C: 极少数人快速跑步上下楼梯。此时跑步频率取为6 Hz，整个楼梯作用5个人行激励。在整个楼梯中，外弧螺旋处为结构刚度薄弱部位，故人行激励加载的位置应尽量靠
近外圈箱梁以保证计算结果为最不利状态。考虑平时人行走的一般要求，人行激励加载的横向位置取为距外圈箱梁0.3 m的位置。计算时长一般大于6 s,本文取8 s，按增量0.01 s 扫描。2.2 舒适度分析结果经过对□300×100×20×20的
截面在工况A的时程分析发现，整个结构在0.13 s时加速度达到最大，最大值为0.363 m/s2(0.036 7g),超出了英国钢结构协会SCI的建议值。因此需对此截面进行调整，将箱梁截面改为□400×100×20×20。静力分析结构挠度为10.5 mm,
最大应力为110 MPa，满足设计要求。同时，针对钢梯进行自振模态和频率的计算，以确定钢梯人行荷载中的基频取值，计算结果见表4。表4 截面楼梯自振频率振型阶数
123f/Hz11.48218.58323.582 a—300 mm高箱梁加速度结果,工况A (t=0.13 s);
b—400 mm高箱梁加速度结果,工况B (t=0.19 s)。
图3 不同高度钢梁最不利加速度计算结果m/s2 针对3
种工况计算分析，ANSYS计算的结构加速度时程曲线(工况B)绘制于图4，所有工况计算结果见表5。图4 400 mm
高箱梁工况B下的加速度时程曲线由表5可见，在箱梁截
面高度增加到400 mm后，3种工况下的加速度计算结果均满足要求。因此采用400 mm高的箱梁截面是合理的。表5 不同工况加速度计算结果工况A工况B工况
C0.0196g0.02g0.0156g 3 结论1)螺旋楼梯由于内外弧
长度的不同，引起箱梁的刚度差异，进而导致了其受力模式不同于简单的箱梁杆系受力模型。设计中可以考虑踏步板对刚度及承载力的贡献。2)本文利用有限元对螺旋楼梯进行整体建模分析，发现在考虑了踏步板对刚度的贡献后，螺旋楼梯由踏步板和箱梁形成一个组合截面受力，竖向变形及应力均较单独建模的计算结果小。因此建议螺旋楼梯在设计中尽量采用整体模型进行分析计算。3)在考虑楼梯的舒适度要求后，螺旋楼梯的设计一般为舒适度控制，钢梯的竖向变形及应力比均不起控制作用，因此可以采用Q235B级钢进行设计以节省造价。参考文献[1] 孙修礼. 螺旋钢梯的结构分析[J]. 钢结构，2008，23(4)：37-39. [2] 王喆，程蓓，申林，等. 钢结构螺旋楼梯的设计[J].钢结构，2006,21(5):22-24.
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2011,ASCE.2011. [5] Floor Vibrations Due to Human Activity, Steel Design Guide Series 11[S]. Chicago: American Institute for Steel Construction,1997. [6]
Design of Floors for Vibration：A New
Approach[S].UK:Steel Construction Institution,2007. [7]
潘宁.人行荷载下楼板振动响应舒适度研究[D].北京：中国建筑科学研究院，2012. DESIGN AND COMFORT ANALYSIS
OF STEEL SPIRAL STAIRS Peng Hang1 Zhu Liang2 (1.RBS Engineering Design Associates Shanghai Branch, Shanghai 200060, China;2.Tongji Architectural
Design(Group) Co.Ltd, Shanghai 200092, China) ABSTRACT：According to the steel spiral stairs in actual projects, the simplified overall modeling analysis was conducted by using ANSYS. It was found that the stress state of arc beam was different from the simplifying assumption, as a result, stepping-plate effect should be considered into the overall modelling calculation of the steel spiral stairs. The influence of three working condition modes on the comfort of stairs was analyzed. Through the acceleration time history curve of the structure,
cross-section of the structure was adjusted. The results showed that the cross-section of steel spiral stairs was controlled by comfort level, and the stress ratio and displacement were small. Q235B steel should be applied in steel spiral stairs design. KEY WORDS：spiral stairs; steel structure; ANSYS; comfort level; acceleration time history 收稿日期：2015-11-27
DOI:10.13206/j.gjg201604012 第一作者：彭航，男，1983年出生，硕士，工程师。Email:penghang@https://www.doczj.com/doc/d87192527.html,
旋转楼梯尺寸设计技巧及注意事项旋转楼梯尺寸设计技巧及注意事项 楼梯设计的要素 第一、噪声要小。楼梯不仅要结实、安全、美观，它在使用时还不应当发出过大的噪音。 第二、要使用环保材料。正如家具是由材料组成的一样，楼梯这件“家具”也是由“材料”组成的，比如实木的踏步要经过油漆工序。 第三、要消除锐角。楼梯的所有部件应光滑、圆润，没有突出的、尖锐的部分，以免对使用者造成无意的伤害。 第四、扶手的冷暖要注意。采用金属作为楼梯的栏杆扶手，那么最好要求厂家在金属的表面作一下处理，尤其是在北方，金属在冬 季时的冰冷感觉，会让人特别地不舒服。 第五、施工要快捷、方便。选择楼梯还要选择一下楼梯的安装方式。快捷、方便的安装对于你和邻居都会有意义。方便的安装方式 在安装的过程中会把噪声和粉尘减少到最低程度。此外，需要焊接 的楼梯在安装过程中存在着安全隐患，气味和粉尘也是对家居环境 的污染。 楼梯设计的风格 1、木制品楼梯。这是市场占有率最大的一种。消费者喜欢的主 要原因是木材本身有温暖感，加之与地板材质和色彩容易搭配，施 工相对也较方便。 2、铁制品楼梯。钢铁用料打造的楼梯，多用作消防通道用的`应急楼梯，爬梯，家装较少。
3、钢木楼梯。这实际上是木制品和钢铁制品的复合楼梯。有的楼梯扶手和护栏是铁制品，而楼梯板仍为木制品;也有的是护栏为铁制品，扶手和楼梯板采用木制品。这种楼梯，选择的客户也不少，比起纯木制品楼梯来，这种楼梯似乎多了一份活泼情趣。将来，楼梯护栏中锻打的花纹选择余地较大，有柱式的，也有各类花纹组成的图案;色彩有仿古的，也有以铜和铁的本色出现的。 4、大理石楼梯。选择这种楼梯的客户，一般已在地层铺设大理石，为保持室内色彩和材料的统一性，用大理石继续铺设楼梯。但在楼梯设计扶手的选择上大多保留木制品，使冷冰冰的空间内，增加一点暖色材料。 5、玻璃楼梯。这是当下新款式，比较适合现代派青年人。玻璃大都用磨砂的，不全透明，厚度在10mm以上。这类楼梯也用木制品做扶手。价格比进口大理石低一点。 6、不锈钢楼梯。这是极少数“另类”选择的材料，在材料的表面喷涂亚光的颜料，并无闪闪发光的感觉。这类楼梯材料和加工费都较高。
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
钢结构楼梯的特点及应用范围 钢结构楼梯所用的材料毋庸置疑就是钢结构，而钢结构楼梯是焊接支点少，承重高，造型多，技术含量高著称。 钢结构楼梯也同样是采用了钢结构的强度高、自重轻、施工速度快、抗震性能好，便于安装和拆卸。造型美观，价格适宜，经济实用,具有防台风、抗地震、隔热、隔音、保温、防潮等特点。但钢结构存在防火和腐蚀问题。所以钢结构楼梯在制作安装时，是将表面进行喷塑、浸锌或烤漆等处理技术。 同时钢结构楼梯，不易受立柱，楼面等结构影响结实牢固。钢结构楼梯所采用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。其钢结构楼梯的材料样式很多，包括方管，圆管，角铁，槽钢，工字钢等，因此最终钢结构楼梯的造型也是多种多样，极具时代气息和时尚气息。 钢结构楼梯的主要特点有以下四点：一是占地面积。二是造型优美。钢楼梯，有U字转角，有90度转直角形、有S形360度螺旋式、有180度螺旋形，造型多样、线条美观。三是实用性强。钢木结构采用铸钢管件，有无缝钢管、扁钢等多种钢材骨架。四是色彩亮。钢结构楼梯表面处理工艺多样,可以是全自动静电粉末喷涂(即喷塑),也可以全镀锌或全烤漆处理，外形美观，经久耐用。适用于室内或室外等大多数场合使用。能体现现代派的钢结构建筑艺术。 结合以上钢结构楼梯的特点，其应用范围也是十分的广泛。可广泛用于公路，街道栏杆，过街天桥，地铁的扶手和护拦、码头、车站、等户外设施；也可以餐厅、厂房、仓库、体育馆、大型市场、休闲度假产所等户内设施。 由于钢结构产品在建筑业的广泛应用以及产品自身的节能环保效果，所以发电厂、采矿业、石油化工、造船工业、污水处理、港口码头、市政工程、机械冶金、农牧园林、纺织化纤、食品加工、交通运输、化肥制药、精练油厂、建筑材料、油脂化工等相关行业也被广泛的涉猎。 总之，包括钢结构楼梯在内的相关钢结构建筑，被作为一种新型的建筑体系，在建筑领域里的运用日益成熟，逐渐成为主流的建筑工艺
旋转楼梯设计规范 楼梯是属于楼层之间垂直交通用的构件，也居室布局装修的一个重点。尺寸与尺寸的规范也要进行合理的规划，切忌不可马虎。 家用旋转楼梯也是要有一定的尺寸，不能过大，当然也不能过小。尺寸不适当，会给生活带来不便，有的时候不知义还会造成安全事故。所以家用旋转楼梯尺寸一定要选择好，楼梯踏步尺寸也要规范合。 螺旋式楼梯通常是围绕一根单柱布置，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，并形成较陡的坡度，行走时不安全，且构造较复杂。 旋转楼梯省空间，如果空间比较小，一般来讲，旋转楼梯的洞口尺寸最小可以开到
1300*1300MM，或1400*1100MM。但是现在中柱旋转式楼梯，只有一个中心受力点。在外侧行走，这样的结构会导致踏步板处于上下晃动状态。这是中柱旋转式楼梯共有的缺点，若是楼梯的通行半径越大，踏板便会晃动得越厉害。旋转楼梯的承重力一般是150KG到200KG ，相比之下，其它成品钢木楼梯的承重一般是在400KG左右。 阶梯高度与深度：阶高应该在15-18厘米，阶面深度为22-27厘米。阶数为15步左右，如果过高了，可能需要设置楼梯休息平台。 台阶控制到20-30cm，最高一级踏步到天花板的高度，需要有两米以上的净空，最低不低于1.8m。两根栏杆中心距离以8厘米为宜，不大于12.5cm，扶手高度到腰部位置，85-90cm，扶手直径以5.5cm 为佳。 一般楼梯踏步设计参考尺寸 名称踏步高/mm踏步宽/mm 最大值常用值最小值常用值住宅175150～175260260～300 中小学校150120～150260260～300 办公楼160140～160280280～340 幼儿园150120～140260260～280 疗养院150300 剧场、会堂160130～150280300～350
1.编制依据 1、钢结构设计规范 GB50017-2003 2、钢结构工程施工质量验收规范 GB50205-2001 3、钢结构高强度螺栓连接技术规程 JGJ82-2011 4、钢结构焊接规范 GB50661-2011 5、钢结构工程施工规范 GB50755-2012 6、多、高层民用建筑钢结构节点连接 03SG519-1 7、当代商城装修工程施工图纸 2.工程概况 2.1 工程简介 2施工准备 2.1技术准备 本工程旋转钢梯示意图：
踏步施工节点图：
2.2 机具准备 本工程钢梯施工扭投入以下机具： 序号名称 单 位 数 量 备注 1电焊机台4 2气焊设备台2 3砂轮切割机台1 4角线磨光机台3 5烘箱台2 6保温桶个4 7倒链2吨吨4 8倒链5吨吨1 9台钻台1 3 材料要求 1、.未注明钢材均采用Q345B。 2.、未注明尺寸的焊缝为与母材等强焊接。对接焊缝和剖口焊缝技术指标参见《多、高
层民用建筑钢结构节点构造详图》(01SG519、01(04)SG519)第54至56页； 3.、旋转钢梯连接节点待进一步深化设计。 4 施工流程 钢板拼接下超声波检验 梯梁翼板、腹板卷制踏步板压弯、零件下胎具放样搭设 梯梁、梯柱、踏步板组队焊接超声波检验 预拼装 防锈、涂装 5施工方法 5.1钢板拼接、下料 1、型钢拼接：型钢拼接采用45 o斜接，拼接长度不得小于600mm，腹板坡口与翼板相同，拼接质量为全熔透一级。型钢对接坡口形式见下图： 图 8 2、弧形梯梁翼板按设计尺寸放样展开成弧形。尺寸计算及展开见图示a 螺旋线长度计算式：
展开见图示 3、下料：焊接H型钢梯柱、直段梯梁翼、腹板、弧形段梯梁腹板采用SKG-JQ9数控多头直条火焰切割机下料；弧形段梯梁翼板、楼梯踏步板采用SKG-B数控火焰切割机编程下料，型钢采用BS1000锯床或JG-400无齿锯锯切，小件用半自动火焰切割机切割；螺栓孔利用数控平面钻、摇臂钻进行钻孔；坡口采用半自动火焰切割机切割。梯柱、梯梁腹板与翼板组对坡口大样见下图： 图10 5.2卷制
螺旋梯设计 考虑人的体力题目，高塔式设备一般均设几节螺旋梯，梯间设休息平台，现以一节螺旋梯为例，来说明螺旋梯的画法。螺旋梯与一般直梯结构不同，考虑方法也不同，下面具体论述一下。 第一步，螺旋梯平、立面图的画法（如图1）。 1 确定螺旋梯的宽度b（b一般为600～800mm）。 2 确定螺旋梯所转过的平面角度α。 3 确定螺旋梯的高度h。 ⑴ 首先确定脚踏板的数目n1。 从上、下梯子安全、方便的角度考虑，此数目可从梯子的俯视图来定。为了保证人下梯子时不至于失稳，必须保证下一层脚踏板要比上一层脚踏板的凸出间隔（在俯视图中即为脚踏板的对应侧间隔）a≥200，即图1中的弧AA1，要确定n1，可用如下方法： ① 画一半径为r的圆（r为高塔式设备半径）。
② 用直线命令做角度为α的两条线段，比半径稍长。 ③ 做圆打断点B、B1。 ④ 做弧BB1的外侧等距线（间隔为b）与②所做的两线段交于C、C1。 ⑤ 用查询命令查询弧CC1的长度L1。n1=Ll/a，此数应圆整为整数。 ⑵ 根据国家标准与实际操纵需要确定踏板间距h1。 ⑶ 螺旋梯高度h=h1(n1+1)，考虑人的体力题目，一般应保证h≤6m。若高度分歧适，就应调整平面角度α，直到合适为止。 4 有了以上数据，就可以从主、俯视图的对应关系，很方便地画出螺旋梯的平、立面对应视图。 固然平、立面视图已经画出来了，但这只是有了整体印象，对于加工、制作来说还是无从下手的，要达到实用，最主要的还是要画出螺旋梯的平面展开图，下面介绍平面展开图的画法。 第二步，螺旋梯平面展开图的画法。要画螺旋梯的平面展开图，必须考虑其回转角度α。 1 考虑回转角度α时，螺旋梯外侧板所转过的平面间隔即为⑴⑤所得出的弧CC1的长度L1。 2 求螺旋梯外侧板的实际展开长度Lw（如图 2）。 ① 画一垂直线段DE=h。 ② 以E为出发点画一直线段EF=L1。 ③ 连结DF，查询线段DF的长度即为Lw。 3 螺旋梯一般都直接焊在塔体上，塔壁充当了梯子的内侧板，但为了把图表示清楚，用上述方法同样可求出梯子的内侧板的逻辑长度Ln。 4 画出梯子的平面展开图，如图3所示。并标出展开图的倾角β。
目录 第一章工程概况 (2) 第二章施工部署 (2) 第三章施工准备 (4) 第四章主要施工方案及技术措施 (5) 第五章质量保证措施 (10) 第六章施工进度保证措施 (10) 第七章安全生产文明施工保证措施 (11) 第八章降低成本措施 (12)
工程概况 1.1基本情况 本工程为保利生态体育公园配套设施（高尔夫酒店）钢结构工程，土建工程已进入。旋转钢楼梯位于该楼西段的墙外侧。楼梯总高度11.5米，总重量29吨。 1.2施工现场难点 本工程位于，施工场地窄小，材料运输受时间的限制。我们考虑将大部分构件放在加工场预制，以减少汽车运输的频率和施工现场的压力。 施工部署 2.1工程质量目标：旋转楼梯分部工程验收一次合格率100%。 2.2现场文明安全管理目标：施工期间杜绝一切重大安全事故，认真做好施工区域内的安全保证工作。 2.3施工组织管理机构：为确保工程质量达标，我们将选择有经验、有责任心的管理人员，按照管理层和作业层分开设置，统一指挥的原则，建立现场管理班子，设置质量管理机构，互相配合，协调与甲方、设计等各方关系，实现质量目标。
2.4劳动力配备计划：根据本工程的特点，分为加工场和施工现场两部分，全部劳动力由生产技术负责人统一调配。 2.5机械设备配备
2.6施工中执行的规范、规定 钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 建筑钢结构焊接规程JGJ81-91 建筑安装工程质量评定统一标准GB50300-2001 重庆市建设工程现场管理环境保护工作基本标准 四建质量手册、环保手册、程序文件、管理标准。 施工准备 3.1技术准备 3.1.1图纸、图集、规范、规程等。 3.1.2人员准备：按重庆市规定，配备持证人员上岗。 3.1.3组织有关人员熟悉图纸，进行图纸会审和交底，落实设计存在的问题和解决方法。
梁式楼梯结构计算实例 楼梯的平面布置，踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。板式楼梯和梁式楼梯是最常见的现浇楼梯，宾馆和公共建筑有时也采用一些特种楼梯，如螺旋板式楼梯和剪刀式楼梯(图8-1)。此外也有采用装配式楼梯的。这里主要介绍板式楼梯和梁式楼梯的计算机构造特点。 (a)剪刀式楼梯 (b)螺旋板式楼梯 图8-1 特种楼梯 楼梯的结构设计包括以下内容： 1) 根据建筑要求和施工条件，确定楼梯的结构型式和结构布置； 2) 根据建筑类别，按《荷载规范》确定楼梯的活荷载标准值。需要注意的是楼梯的活荷载往往比所在楼面的活荷载大。生产车间楼梯的活荷载可按实际情况确定，但不宜小于／m(按水平投影面计算)。除以上竖向荷载外，设计楼梯栏杆时尚应按规定考虑栏杆顶部水平荷载／m(对于住宅、医院、幼儿园等)或／m(对于学校、车站、展览馆等)； 3).进行楼梯各部件的内力计算和截面设计; 4) 绘制施工图，特别应注意处理好连接部位的配筋构造。 梁式楼梯结构计算实例 梁式楼梯由踏步板，斜梁和平台板、平台梁组成(图8-9)。其荷载传递为： 1)踏步板 踏步板按两端简支在斜梁上的单向板考虑，计算时一般取一个踏步作为计算单元，踏步 板为梯形截面，板的计算高度可近似取平均高度 2/) ( 2 1 h h h+ =(图8-10)板厚一般不小于
30mm~40mm，每一踏步一般需配置不少于2?6的受力钢筋，沿斜向布置间距不大于300mm的?6分布钢筋。 图8-9 梁式楼梯的组成图8-10 踏步板 2)斜边梁 斜边梁的内力计算特点与梯段斜板相同。踏步板可能位于斜梁截面高度的上部，也可能位于下部，计算时可近似取为矩形截面。图(8-11)为斜边梁的配筋构造图。 3)平台梁 平台梁主要承受斜边梁传来的集中荷载(由上、下楼梯斜梁传来)和平台板传来的均布荷载，平台梁一般按简支梁计算。 图8-11 斜梁的配筋 例8-2某数学楼楼梯活荷载标准值为／m2，踏步面层采用30mm厚水磨石，底面为20mm 厚，混合砂浆抹灰，混凝土采用C25，梁中受力钢筋采用HRB335，其余钢筋采用HPB235，楼梯结构布置如图(8-12)所示。试设计此楼梯。
1.编制依据 1、钢结构设计规范GB50017-2003 2、钢结构工程施工质量验收规范GB50205-2001 3、钢结构高强度螺栓连接技术规程JGJ82-2011 4、钢结构焊接规范GB50661-2011 5、钢结构工程施工规范GB50755-2012 6、多、高层民用建筑钢结构节点连接03SG519-1 7、当代商城装修工程施工图纸 2.工程概况 2施工准备 2.1技术准备 本工程旋转钢梯示意图：
踏步施工节点图：
2.2 机具准备 本工程钢梯施工扭投入以下机具： 序号名称单位数量备注 1 电焊机台 4 2 气焊设备台 2 3 砂轮切割机台 1 4 角线磨光机台 3 5 烘箱台 2 6 保温桶个 4 7 倒链2吨吨 4 8 倒链5吨吨 1 9 台钻台 1 3 材料要求 1、.未注明钢材均采用Q345B。 2.、未注明尺寸的焊缝为与母材等强焊接。对接焊缝和剖口焊缝技术指标参见《多、高层民用建筑钢结构节点构造详图》(01SG519、01(04)SG519)第54至56页；
3.、旋转钢梯连接节点待进一步深化设计。 4 施工流程 钢板拼接下料超声波检验梯梁翼板、腹板卷制踏步板压弯、零件下料胎具放样搭设 梯梁、梯柱、踏步板组队焊接超声波检验 预拼装 防锈、涂装 5施工方法 5.1钢板拼接、下料 1、型钢拼接：型钢拼接采用45 o斜接，拼接长度不得小于600mm，腹板坡口与翼板相同，拼接质量为全熔透一级。型钢对接坡口形式见下图： 图8 2、弧形梯梁翼板按设计尺寸放样展开成弧形。尺寸计算及展开见图示a 螺旋线长度计算式：
展开见图示 3、下料：焊接H型钢梯柱、直段梯梁翼、腹板、弧形段梯梁腹板采用SKG-JQ9数控多头直条火焰切割机下料；弧形段梯梁翼板、楼梯踏步板采用SKG-B数控火焰切割机编程下料，型钢采用BS1000锯床或JG-400无齿锯锯切，小件用半自动火焰切割机切割；螺栓孔利用数控平面钻、摇臂钻进行钻孔；坡口采用半自动火焰切割机切割。梯柱、梯梁腹板与翼板组对坡口大样见下图：
螺旋楼梯计算书1、几何参数 平面示意图b’=1.45m b=1.25m r=1.50mμ=25级高度h=3.84m β=300°=300π 180 =5.236rad 楼梯内侧辐射半径r1=r?b’ 2=1.5?1.45 2 =0.775m 楼梯外侧辐射半径r2=r+b’ 2=1.5+1.45 2 =2.225m 每一个踏步水平旋转角ω=β μ=300° 25 =12°=12π 180 =0.2094rad 每个踏步高度a=? μ=3.840 25 =0.1536m 楼梯宽度中心线处倾斜角φ=arctan? βr =arctan 3.84 1.5x5.236 =26°03′ cosφ=0.8984 sinφ=0.4392 楼梯计算轴线长度s=βr cosφ=1.5x5.236 0.8984 =8.74m 2、设计荷载 楼梯板厚度t=s 30=8.74 30 =0.29m 取t=0.3m 设计荷载的作用半径R≈r+b’2 12r =1.5+ 1.452 12x1.5 =1.62m m=R r =1.62 1.5 =1.08 可变荷载q=γ QQ r b′ m =1.4x4x1.45 1.08 =7.52 永久荷载g=γ G(G+G′）’ Rω
踏步示意图 e=t cosφ=0.300 cos26°03′ =0.334m G=27x a+2e 2x[ω(r22?r12)] 2 =27x 0.1536+2x0.334 2 × [0.2094x(2.2252?0.7752）] 2 =4.68KN 1m2水平投影面上30mm厚水磨石及底板20mm石灰粉刷的永久荷载标准值： G′=22x0.03x a+rω rω+17×0.02×rω×1 cosφ =22x0.03x 0.1536+1.62x0.2094 1.62x0.2094 +0.34×1.62×0.2094× 1 cos26°03′ =1.09KN/m2 g=1.2x(4.6778+1.09) 1.62x0.2094 =20.41KN/m p=g+q=20.41+7.51=27.92KN/m 3、内力计算及配筋 上半段内力正方向示意图a．跨中截面M r= -42.91KN·m V r=?100.74KN 截面尺寸验算： 0.25f c t b0=0.25x14.3x300x1220=1308.45KN>V r 单筋矩形截面抗弯计算
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。) b、h的取值可参考表2．1和表2．2。 表2．1 一般楼梯踏步设计参考尺寸 名称踏步高/mm踏步宽/mm 最大值常用值最小值常用值 住宅 175150～175 260 260～300 中小学校 150 120～150 260 260～300 办公楼 160140～160280 280～340 幼儿园 150120～140260 260～280 疗养院150300 剧场、会堂160 130～150 280 300～350 (2)根据楼梯间开间尺寸确定梯段宽度B和梯井宽度。 (3)确定踏步级数咒，调整踏步高矗和踏步宽b，用层高H除以踏步高h， 得踏步级数n≈H/h，当以为小数时，取整数，并调整踏步高h (h≈H/n)， 用公式b h=450(mm)，或b 2h=600～620(mm)，确定踏步宽b。
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
钢结构楼梯搭建 钢结构楼梯的材料多种多样方管，圆管，角铁，槽钢，工字钢均可。因此造型更加多种多样，它以支点少，承重高，造型多，技术含量高着称。不易受立柱，楼面等结构影响,结实牢固，倍受消费者青睐。那么建筑施工企业在进行钢结构楼梯搭建中，基本特点情况如下： 一、造型美。钢楼梯，有U字转角，有90度转直角形、有S形360度螺旋式、有180度螺旋形，造型多样、线条美观。 二、实用性强。钢木结构采用铸钢管件，有无缝钢管、扁钢等多种钢材骨架。 三、色彩亮。钢结构楼梯表面处理工艺多样,可以是全自动静电粉末喷涂(即喷塑),也可以全镀锌或全烤漆处理，外形美观，经久耐用。适用于室内或室外等大多数场合使用，能体现现代派的钢结构建筑艺术。 钢结构楼梯搭建细节要点： 1、钢材，钢结构楼梯在选材上大多以槽钢为主，市场上销售的槽钢规格不一，因此，选择适合规格的槽钢是优质钢结构楼梯的首要条件。 2、考虑到钢结构楼梯的使用保证，钢结构楼梯一般都是采用固定在混凝土墙面，采用膨胀螺丝固定，这样可以保证钢结构楼梯的安全稳定，针对那些空心砖、气泡砖墙，施工单位需要在墙面挖出一块位置做混凝土预埋，以保证钢结构楼梯的稳固安装。 3、焊接，钢结构楼梯的焊接需要根据施工单位设计要求，埋弧焊是常见的焊接方式之一。
4、为了保证钢结构楼梯的使用寿命，施工过程中，施工单位需要对焊接过后的钢结构楼梯进行重新上漆，避免因焊接点接触空气出现氧化，影响钢结构楼梯使用寿命。 5、在钢结构楼梯转角处，施工单位通常采用槽钢联通，将钢结构楼梯焊成一个完整的整体，而不是靠独立的固定点来受力，以整体的形式相互拉扯的力。所以钢结构一定要焊成一个整体。尽量不要破坏原有的混凝土梁。
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。 （二）9根挑梁 楼梯高度1320X9=11880mm。柱子改为1100X18 1、按全部荷载（活载满布） （1）柱子计算如下：柱截面：DE*DI=1.100*1.064
钢结构楼梯制作的相关特点及要求 制作钢结构楼梯是非常的有讲究的，通过多道程序，严格的反复验证。钢结构楼梯是链接楼层与楼层之间的纽带，少不了要保养它，要注重它的安全。当然，钢结构楼梯不仅仅只是用来沟通楼层，也能体现整个家庭的环境氛围，优雅高尚的钢结构楼梯就会给人一种安静舒适，置身事外的神奇体验，当然我公司可以为您量身定做，根据您的喜好，搭配您的房子，制作出最合理的钢结构楼梯。 钢结构楼梯以焊接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。 钢结构楼梯具有占地小，造型美且多样的特点，常见的钢结构楼梯造型有：90度转直角形、U字转角、180度螺旋形等，客户可根据自己的需求，和施工设计单位要求，制作自己想要的钢结构楼梯造型! 色彩鲜亮是钢结构楼梯的最大特色，施工单位可根据业主需求对钢结构表面进行动静电粉末喷涂(即喷塑),也可以全镀锌或全烤漆处理，外形美观，经久耐用。适用于室内或室外等大多数场合使用。能体现现代派的钢结构建筑艺术 钢结构楼梯螺旋楼梯可以说与圆形楼梯异曲同工，但其结构支承方式是由中心的钢柱为支撑点，楼梯踏板作为悬臂梁从钢柱挑出，沿螺旋上升排列。住宅内运用钢结构楼梯，主要解决建筑内部空间狭小问题。在一个建筑师设计的住宅内，在沿街的一侧设计钢结构楼梯，楼梯挑空的踏步格栅钢板，与阶梯状的一侧楼梯斜梁，整体显得很工业化，同暴露钢结构的建筑形成一种结构逻辑关系。而在欧洲某建筑内部的一个钢结构楼梯，其倾斜的坡度，楼梯整体由方钢构成，而其周围建筑组成部分也采用相同材料，其线的构成及比例关系成为空间内部设计的重点。
简易法计算板式螺旋楼梯 简易法计算板式螺旋楼梯 摘要：本文通过简易法计算板式螺旋楼梯在实际工程中的应用，阐述了其设计原理及设计思路。 关键词：旋梯的内力特征；平面曲梁；荷载重心线；截面内力 中图分类号：TU311.41文献标识码：A文章编号： Abstract: This paper through the application of the simple method of plate spiral staircase in the actual engineering, describes the design principle and design. Keywords: internal force characteristics of stair; planar curved beam; internal force load center line 设计人员为了计算的快速、方便、准确，对于不少空间结构往往根据它的结构形式和受力特征、采用适当的方法将其简化为平面结构去进行内力分析、从而得到满足设计基本要求的计算结果。板式圆形螺旋楼梯（以下简称旋梯）用公式法计算、虽能得到较准确的结果，但公式较为繁冗、计算时稍微不慎就容易出错，且不易发现。用查表法计算，虽比较简单，但也只是数字的代入和运算、不容易理解其具体含义。因此，本文集二法之优、舍二法之弊、提出对两端半铰支承的旋梯简化为平面曲梁计算的简易公式，其计算结果与公式相比有一定的近似值，故称之谓简易法。 1、设计说明 1.1、简易法的基本假定与公式法相同。旋梯按平面曲梁计算，并以荷载重心 线为计算单元，支反力及内力均作用在荷载重心线上（如图1所示）。 1.2、简易法只求最大内力值的截面，其它截面按旋梯的内力特征（变化规律）配筋。 1.3、旋梯的内力特征 1.3.1以跨中（）为对称中心、梯板内力对称，且β值越大、
第8章楼梯结构设计计算 楼梯的平面布置，踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。板式楼梯和梁式楼梯是最常见的现浇楼梯，宾馆和公共建筑有时也采用一些特种楼梯，如螺旋板式楼梯和剪刀式楼梯(图8-1)。此外也有采用装配式楼梯的。这里主要介绍板式楼梯和梁式楼梯的计算及构造特点。 (a)剪刀式楼梯(b)螺旋板式楼梯 图8-1 特种楼梯 楼梯的结构设计包括以下内容： 1) 根据建筑要求和施工条件，确定楼梯的结构型式和结构布置； 2) 根据建筑类别，按《荷载规范》确定楼梯的活荷载标准值。需要注意的是楼梯的活荷载往往比所在楼面的活荷载大。生产车间楼梯的活荷载可按实际情况确定，但不宜小于3.5kN ／m(按水平投影面计算)。除以上竖向荷载外，设计楼梯栏杆时尚应按规定考虑栏杆顶部水平荷载0.5kN／m(对于住宅、医院、幼儿园等)或1.0kN／m(对于学校、车站、展览馆等)； 3).进行楼梯各部件的内力计算和截面设计; 4) 绘制施工图，特别应注意处理好连接部位的配筋构造。 1．板式楼梯 板式楼梯由梯段板、休息平台和平台梁组成(图8-2)。梯段是斜放的齿形板，支承在平台梁上和楼层梁上，底层下端一般支承在地垄墙上。板式楼梯的优点是下表面平整，施工支模较方便，外观比较轻巧。缺点是斜板较厚，约为梯段板斜长的1／25—1／30，其混凝土
图8-2 板式楼梯的组成 图8-3 梯段板的内力 用量和钢材用量都较多，一般适用于梯段板的水平跨长不超过3m 时。 板式楼梯的计算特点：梯段斜板按斜放的简支梁计算(图8-3)，斜板的计算跨度取平台梁间的斜长净距' n l 。 设楼梯单位水平长度上的竖向均布荷载q g p +=(与水平面垂直)，则沿斜板单位斜长上的竖向均布荷载αcos ' p p =(与斜面垂直)，此处α为梯段板与水平线间的夹角(图8-4)，将' p 分解为: ααα c o s c o s c o s ''?==p p p x αααs i n c o s s i n ''?==p p p y
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。踏步板上铺设4 cm厚的细石混凝土。箱型梁两侧通长设置玻璃扶手栏杆。设计中钢结构自重由程序自动计算。踏步面层为4 cm，恒载取值为1.0 kN/m2。扶手荷载按1.0 kN/m输入，楼梯活荷载按疏散楼梯考虑为3.5 kN/m2。针对钢梯，常用计算假定认为踏步板将力传递给楼梯两侧的箱梁，箱梁作为主要的杆系受力构件进行受力及刚度计算。然而，实际的钢楼梯内外侧圆弧由于直径的不同，导致内外弧的长度相差较大。而建筑师一般要求内外弧的箱梁截面外形尺寸一致。内外弧的钢箱梁由于长度相差过大，导致竖向刚度存在巨大差异。以本楼梯为例，采用□300×100×20×20的截面计算，内外弧箱梁的竖向刚度(跨中承受单位集中力)计算结果如表1所示。a—ANSYS模型;b—平面。 图1 钢楼梯表1 内、外弧梁刚度计算结果位置竖向位移
楼梯结构设计计算 楼梯的平面布置，踏步尺寸、栏杆形式等由建筑设计确定。板式楼梯和梁式楼梯是最常见的现浇楼梯，宾馆和公共建筑有时也采用一些特种楼梯，如螺旋板式楼梯和剪刀式楼梯(图8-1)。此外也有采用装配式楼梯的。这里主要介绍板式楼梯和梁式楼梯的计算机构造特点。 (a)剪刀式楼梯(b)螺旋板式楼梯 图8-1 特种楼梯 楼梯的结构设计包括以下内容： 1) 根据建筑要求和施工条件，确定楼梯的结构型式和结构布置； 2) 根据建筑类别，按《荷载规范》确定楼梯的活荷载标准值。需要注意的是楼梯的活荷载往往比所在楼面的活荷载大。生产车间楼梯的活荷载可按实际情况确定，但不宜小于3.5kN ／m(按水平投影面计算)。除以上竖向荷载外，设计楼梯栏杆时尚应按规定考虑栏杆顶部水平荷载0.5kN／m(对于住宅、医院、幼儿园等)或1.0kN／m(对于学校、车站、展览馆等)； 3).进行楼梯各部件的内力计算和截面设计; 4) 绘制施工图，特别应注意处理好连接部位的配筋构造。 1．板式楼梯 板式楼梯由梯段板、休息平台和平台梁组成(图8-2)。梯段是斜放的齿形板，支承在平台梁上和楼层梁上，底层下端一般支承在地垄墙上。板式楼梯的优点是下表面平整，施工支模较方便，外观比较轻巧。缺点是斜板较厚，约为梯段板斜长的1／25—1／30，其混凝土
图8-2 板式楼梯的组成 图8-3 梯段板的内力 用量和钢材用量都较多，一般适用于梯段板的水平跨长不超过3m 时。 板式楼梯的计算特点：梯段斜板按斜放的简支梁计算(图8-3)，斜板的计算跨度取平台梁间的斜长净距' n l 。 设楼梯单位水平长度上的竖向均布荷载q g p +=(与水平面垂直)，则沿斜板单位斜长上的竖向均布荷载αcos ' p p =(与斜面垂直)（三角形斜边了），此处α为梯段板与水平线间的夹角(图8-4)，将'p 分解为: ααα c o s c o s c o s ''?==p p p x αααs i n c o s s i n ''?==p p p y
目录 第一章工程概况?2 第二章施工部署 (2) 第三章施工准备?5 第四章主要施工方案及技术措施?６ 第五章质量保证措施..........................................................................................................................１2第六章施工进度保证措施..................................................................................................................１3第七章 安全生产文明施工保证措施?13 第八章降低成本措施?14 ?工程概况 1.１基本情况 本工程为中国人民解放军301医院研究生公寓楼,位于3０1医院北门东侧,土建工程已进入装修阶段。旋转钢楼梯位于该楼西段的墙外侧。楼梯总高度11．５米，总重量29吨。 1.2施工现场难点 本工程位于长安街沿线，地处闹市区，施工场地窄小，材料运输受时间的限制。我们考虑将大部分构件放在加工场预制,以减少汽车运输的频率和施工现场的压力。 施工部署 ２.1工程质量目标:旋转楼梯分部工程验收一次合格率1０0％。 ２．２现场文明安全管理目标：施工期间杜绝一切重大安全事故，认真做好施工区域内的
安全保证工作。 2.３施工组织管理机构：为确保工程质量达标,我们将选择有经验、有责任心的管理人员，按照管理层和作业层分开设置，统一指挥的原则，建立现场管理班子，设置质量管理机构,互相配合,协调与甲方、设计等各方关系，实现质量目标。 2.4劳动力配备计划：根据本工程的特点,分为加工场和施工现场两部分，全部劳动力由生产技术负责人统一调配。 序号工程名称人数备 注 １土建施工人员１5负责砼基础等土建工程 2气.电焊工１0必须持证 ３起重、安装工６负责钢结构安装 4油漆工2 5测量工1 ６普工2现场搬运、打扫、清理 ２.5机械设备配备 序号名 称单位数量备 注 １电焊机台4 2气焊设备台2 3砂轮切割机台1