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： 页共22页 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，楼梯起步平台面和桌面平齐，离地面高度为1020mm。楼梯在二楼设置水平休息平台和原地面相联通。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。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.《混凝土结构设计规范》(GB50010-2010)2.《混凝土结构设计规范》(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STRATv7.0,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。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14mm厚钢板，宽度400mm；踏步板以及竖板均采用8mm厚钢板；同时内外圈之间在站板位置设置若干12mm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HW350×350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：模型图1节点及单元侧视图模型图2节点及单元俯视图模型图3实体模型侧视图模型图4实体模型俯视图模型图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/m²。考虑楼梯后期表面装饰处理，恒载取1.0kN/m²。对于该项目的该荷载取值说明如下：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。因为该楼梯上部和底部均和钢梁连接，具有一定的自由度，而按上述设置铰接约束计算出的构件内力大于实际内力。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，平台自身暂不加载参与计算。将上述荷载输入模型，如下图。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<0.95。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计算结果：工况内力（kN*m）计算结果：最大应力比简图计算结果：整体最大变形计算结果：最大应力比数值计算结果：内圈最大应力比数值四、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，最大应力比为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。图：外圈弧梁图：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，首层至三层为框架结构，三层至十八层为剪力墙结构，全部采用C30砼现浇。该结构抗震设防烈度为8度。现取地下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示：KZ2和KZ4的截面尺寸及配筋相同，如下：KL01和KL02梁的截面尺寸及配筋如下：二层外侧框架梁截面尺寸如下：另外依据原结构图纸知：首层板厚为300mm，二层板厚为200mm，原结构首层地面设有消防中心和接待室，活载取值为4.0kN/m²；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2.0kN/m²。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范取3.0kN/m²，恒载取1.5kN/m²。原结构上述部位建模如下：按上述原结构荷载加载如下：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：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：布置楼梯起步平台的荷载如下：首层平面荷载校核如下：运行分析后结果如下图所示：计算结果：平台框架结构应力比图由上图知，该楼梯起步钢平台钢梁正应力强度最大比值为0.88，因此该平台结构设计满足受力要求。得到首层平台新增楼梯后的内力包络图及配筋图如下由上述结果可知，虽然新增了一部钢楼梯，