钢制螺旋楼梯计算书

***新建钢螺旋楼梯

计

算

书

计算：____________

审核：____________

2018年11月12日

目录

一、工程概况：...................................................................1

二、设计依据及计算软件...........................................................3

2.1、设计规范.................................................................3

三、计算模型......................................................................4

3.1建模.....................................................................4

3.2荷载取值..................................................................8

3.3计算结果.................................................................9

四、二层休息平台计算............................................................13

五、起步平台及原结构加司计算....................................................14

一、工程概况:

****对主楼局部、首层进行改扩建，含新增钢螺旋楼梯一部。

新增螺旋楼梯平面位置如下图所示：

螺旋楼梯下部为吧台桌面，楼梯起步平台面和束面平齐，离地面高度为

1020mmo

楼梯在二楼设置水平休息平台和原地面相联通。

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根据实际可布置空间尺寸，螺旋楼梯内圈半径为550mm，外圈半径为1750mm,

踏步宽度为1100mm,共设置20个踏步，相邻踏步间转角为18°,高差为170mm。

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二、设计依据及计算软件

2.1.设计规范

本工程按照如下规范、规程进行设计：

1.《混凝土结构没计规范》(GB50010-2010)

2.《混凝土结构没计规范》(GB50010-2010)(2015年版)

3.《钢结构设计规范》(GB50017-2003)

4.《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)

5.《人民防空地下室设计规范》(GB50038-2005)

6.《高层民用建筑钢结构技术规程》(JGJ99-2015)

7.《矩形钢管混凝土结构技术规程》(CECS159:2004)

8.《钢板剪力墙技术规程》(JGJ/T380-2015)

9.《门式刚架轻型房屋钢结构技术规范》(GB51022-2015)

10.《混凝土结构加固技术规范》(GB50367-2013)

11.《混凝土结构加固构造》(13G311-1,13G311-2)

以及其他未列项目见国家现行标注、规范及规程。

2.2计算软件

本结构设计采用上海佳构软件科技有限公司研发通用建筑结构软件STRAT

v7.0,该软件为计算螺旋楼梯内置了部分相适应的程序。官方对螺旋楼梯计算说

明如下。

混凝土板式螺旋楼梯

钢结构梁式螺旋楼梯

解构架式螺旋楼梯中，骷步板与边梁饵接，组成空间受力结构。因此踣步板的;隹确计算非常重

要。

STRAT用变截面L形架模拟踏步板，是一种精度很高的计真模型。

纯钢梁螺旋楼梯

踏步板为钢(睡瑞，蝶族梯未形成空间结构，两边弧形梁单独受力。更形梁采用“亚”形数面。

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三、计算模型

3.1建模

参考我公司以往工程案例，该螺旋楼梯采用Q235B级钢板制作，内外圈均采

用14mni厚钢板，宽度400mm；踏步板以及竖板均采用8nlm厚钢板；同时内外圈

之间在站板位置设置若干12皿u厚的连接板。

各材料截面模型如下：

二层的休息平台采用两根Q235B级HW350X350钢梁制作，钢梁布置如下图

所示。

为尽可能模拟实际情况，钢梁一并在计算模型中建立。同时，根据结构实际

布置及受力特点，楼梯起步处设为两个刚结约束，上部外圈设为刚结约束，内圈

和钢梁直接相连，在钢梁根部设置刚结约束点。

该螺旋楼梯建模如下:

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模型图1节点及单元侧视图

模型图2吊点及单元俯视图

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模型图3实体模型侧视图

模型图4实体模型俯视图

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模型图5整体模型约束布置

模型图6顶部平台处约束布置

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3.2荷载取值

根据《建筑结构荷载规范》(GB50009-2012)表5.1.1,对于该项目中的楼

梯表面活载标准值取3.5kN/m2o考虑楼梯后期表面装饰处理，恒载取1.OkN/m2。

对于该项目的该荷载取值说明如下：

1、STRAT软件计算时，已自动计算构件自重，因此此处自重仅为后期装

饰构件如栏杆、地板等的自重。

2、因为该楼梯上部和底部均和钢梁连接，具有一定的自由度，而按上

述设置较接约束计算出的构件内力大于实际内力。

3、为简化计算同时保证螺旋楼梯自身构件的计算精度，顶部休息凭条

仅输入两根主梁，作为螺旋楼梯内环的协同变形约束存在，平台自身暂

不加我参与计算。

将上述荷载输入模型，如下图。

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3.3计算结果

对上述模型运行分析后得出结构整体最大位移为1.7579mm,最大应力比为

0.92<0.95o且如前加载处所述，该项目的计算应力较结构实际应力要大，可认

为是安全储备，因此该结构满足设计要求。

具体计算结果如下：

计算结果中的模型简图

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计算结果：工况内力（kN*m）

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计算结果：最大应力比简图

计算结果：整体最大变形

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计算结果：最大应力比数值

1,3血0-3妁班4

I

计算结果：内圈最大应力比数值

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四、二层休息平台计算

前述已经将二层休息平台建入整体结构参与计算，现仅计算该休息平台在承

受和楼梯一样的面荷载下的应力及变形。

建模及荷载输入如下：

运行分析后计算结果如下:

计算结果：最大应力比

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计算结果：最大变形

由前述整体模型知：休息平台处钢梁根部最大弯矩为31kN*m,最大应刀比

为0.207,根据荷载叠加原则，此时的休息平台钢梁最大应力比不到0.3,因此

休息平台满足设计要求.

五、起步平台及原结构加固计算

根据上述计算结果，起步处内外圈作用在起步钢梁上的力如下。

4

1

组合内力包络:.

4

Nlmin：-41.65-41.46171.10-40.91

.28

Nlwc：-41.65-41.4eQ28-41.10-40.91

Q2min:0.470.470.470.47

647“

Q2»ax：0.470.4710.-470.47

Q3min:15.4614.8742813.6913.10

.

Q3oax：15.4614.87128313.6913.10

4

Timin:-0.01-0.01.-0.01-0.01

Tl®ax：-0.01-0.0101%-0.01-0.01

I2min：-3.39-1.22-o.无3.094.80

I2max：-3.39-1.22HJa.3.094.80

I3min：0.130.06a00-0.07-0.14

00

I3(B&X：0.130.06/-0.07-0.14

-o.

图：外圈弧梁

组合内力包络:

Nlroin：95.3095.5995.8796.1696.45

Nlmax:95.3095.5995.8796.1696.45

Q2n)in：7.977.977.977.977.97

Q2roax：7.977.977.977.977.97

Q3min:-48.85-49.14-49.43-49.72-50.02

Q3max：-48.85-49.14-49.43-49.72-50.02

Timin:0.090.090.090.090.09

Tlmax:0.090.090.090.090.09

H2min:-32.01-34.98-37.96-40.96-43.97

M2max:-32.01-34.98-37.96-40.96-43.97

M3min：1.020.540.05-0.43-0.91

H3max:1.020.540.05-0.43-0.91

图：内圈弧梁

查询原结构设计图纸（1989年12月份竣工图纸），得到如下信息：

地下三层至首层，即标高-9.65至±0.000为框剪结构，首层至三层为框架

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结构，三层至十八层为剪力墙结构，全部采用C30碎现浇。该结构抗震设防烈度

为8度。

现取地卜.一层框剪及二层框架局部部分，验算新增钢楼梯对原结构的配筋影

响，同时检算平台梁的应力比和变形。

截取的局部平面布置如下图所小：

S!

目

KZ2和KZ4的截面尺寸及配筋相同，如下:

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KL01和KLO2梁的截面尺寸及配筋如下:

KDLO2~500X600

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二层外侧框架梁截面尺寸如下:

s

a4

3

0

Z

另外依据原结构图纸知：首层板厚为300nlm,二层板厚为200nlm,原结陶首

层地面设有消防中心和接待室，活载取值为4.OkN/疗；根据建筑装修节点图同

时该位置原设有邮电柜台，恒载取值为2.OkN/m2o

此次改建装修后效果如下图所示：

楼梯及其首层平台荷载按前述取值，吧台及大厅其余部分活荷载参照荷载规

22

范取3.OkN/m,恒载取1.5kN/m0

原结构上述部位建模如下：

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按上述原结构荷载加载如下:

■___________■___________■___________・

■■■■■■■

2.002.002.00

(4.00)(4.00)(4.00)

■■________________■■________________■■________________■1

■■■■■■

2.002.002.00

(4.00)(4.00)(4.00)

第1层梁、骷节螃人及搂面雕平酗［靴W

（括号中为活荷蓑值）［括号中为板自f］也号中为人防〉

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运行分析后得到的新增楼梯的首层结构内力包络图如下:

计算得到的配筋结果如下:

9⑼e03)1700.03)H3J_(0.03)173.1

3-00G23-00及3fo

1-

I—E?

2m

83-

(007)17

Q20-00&3-00G23-O0(32

第1层混凝土构件配筋及钢构件应力比简图（单位:cm*cni）

比对原配筋结果发现，上述计算的配筋在原配筋包络范围内。

新增夹层将新增加的楼梯平台输入模型，如下图所示：

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布置楼梯起步平台的荷载如下:

(-73.8*0*-50.2*-73.8*0*0)

1・50/1.50

⑶50)1.50(3.50)

(3.50)

(-19.

首层平面荷载校核如下:

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1.501.501.50

⑶00)(3.00)(3.00)

1.501.501.50

(3.00)⑶00)(3.00)

第1层梁、就节点输入及核萌斜而图

便号中为活荷费值）［括号中为板自童第号中为人防〉

运行分析后结果如下图所示:

(0.00)(0.00)668

0.280.21-0.00-0.100.88-0.00-0.4604

O6.04

s

o

o—

o

d

z—

o

0.

(0.00)(0.00)

§•薪20-0.00-0.11/。.23-0.00-0.0210.05)17O6.37