旋转楼梯设计

旋转楼梯设计主要内容旋转楼梯基本介绍舒适度基本知识案例-模型建立、设计验算案例-舒适度验算案例-图纸及计算书一、旋转楼梯基本介绍一、旋转楼梯基本介绍旋转钢梯造型新颖、轻巧、美观，常被建筑师采用作为室内外构件。作为空间结构构件，旋转钢梯受空间弯剪扭和轴力共同作用，结构受力状态复杂。对于大跨度钢梯，不光要满足结构受力，同时尚需考虑舒适度要求。有限元模型建立强度及挠度验算整体稳定性分析舒适度分析-------四个关键点一、旋转楼梯基本介绍中柱式钢螺旋梯梁式钢螺旋楼梯板式钢螺旋梯常规的中柱式钢螺旋楼梯、板式钢螺旋梯有图集可查。采用梁单元能否模拟准确？是否需要采用板单元模拟？一、旋转楼梯基本介绍中柱式钢螺旋梯板式钢螺旋梯壳单元模拟梁柱模拟一、旋转楼梯基本介绍梁式钢螺旋梯梁单元模拟二、舒适度基本知识二、舒适度基本分析

2.1为什么做舒适度分析？钢结构：刚度强，重量轻，易受到振动的影响。混凝土也会存在问题。日本钢筋混凝土结构设计标准在附录中强调，如果结构在静力荷载作用下的最大挠度超过L/250，结构就会受到楼板振动的影响。振动小则引起人员的不舒适感；大则引起结构共振，影响安全使用。因此有必要进行该类结构的振动分析及舒适度评价。

二、舒适度基本分析

2.1为什么做舒适度分析？

2.1为什么做舒适度分析？

2.2什么是舒适度分析

2.3怎么做舒适度分析二、舒适度基本分析

2.1为什么做舒适度分析？1、大跨度楼盖阻尼比小、柔性大、基频低，在人的活动及其他动力作用下容易产生竖向振动，当振动超过一定限度就会引起使用者的不安和心里恐慌。2、对于医院、实验室等建筑物，过大的楼盖振动可能会导致部分精密仪器设备无法正常工作。3、建成结构的楼盖系统一旦发生舒适度问题，事后修补的技术难道很高，成本大。高规、高钢规和混凝土规范做出了相应规定。二、舒适度基本分析

2.2什么是舒适度分析舒适度振源传播途径接受者产生振动的原因。相应的激励荷载。人行荷载模型的模拟大跨度楼板和长悬挑结构-分析和设计的主要对象。楼盖的动力特性使用者-决定了结构在使用阶段是否舒适。舒适度评价标准二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析振源：激励荷载（人行荷载模拟）单足落步曲线单人连续行走多人行走荷载从单脚接触地面到脚尖离开地面，对地面产生竖向荷载的变化。base取3~5阶波分析二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析传播路径：结构动力特性以前有简化计算公式楼盖的、组合楼盖的现阶段主要采用程序进行特征值分析得到。结构的自振频率二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析接受者：舒适度评价标准对楼梯来说，国内没有明确规定，主要参考国外（美国和英国）规范。自振频率：≥3HZ特征值分析得到加速度峰值：≤0.0231g=0.226m/S2

英国SCI时程分析得到

Midas怎么操作二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析Midas怎么操作1结构模型建立、边界条件施加2施加荷载恒（自重）+1/4活荷3网格划分一个踏步二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析Midas怎么操作4自振频率计算判断是否为一阶竖向频率？二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析Midas怎么操作5时程分析定义时程荷载工况定义时程荷载函数定义节点动力荷载进行时程分析查看结果求加速度时程曲线二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析Midas怎么操作5时程分析定义时程荷载函数对于楼梯，模拟一个多人行走就可以了。二、舒适度基本分析

2.3怎么做舒适度分析Midas怎么操作5时程分析定义节点动力荷载--------施加位置连续行走：荷载作用下的位移结构/第一模态结构找到最不利位置施加。行走一步，模拟行走路线：根据使用功能确定行走路径，在路径点上施加。三、案例-模型建立三、案例-模型建立、设计验算楼梯为螺旋钢梯由一层楼面旋转上升320度到二层楼梯内径1.4米，外径3.1米。总高度4.2米。在2.25处有个休息平台。设计荷载恒载：结构构件自重由程序自动计算确定楼板连接件等考虑自重的0.05倍，即材料密度放大1.05倍大理石面材1.5kN/m2栏杆扶手1.0kN/m活载：面活荷载：2.5kN/m2选用材料结构钢材采用Q235B三、案例-模型建立、设计验算地震：抗震设防烈度为：8度；设计基本地震加速度：0.20g

设计地震分组:第一组温度：室内楼梯温差变化小，不考虑三、案例-模型建立、设计验算大跨度螺旋楼梯是一个空间结构，梯梁要承受弯、剪、扭的共同作用，受力状态复杂，不适合采用工字型截面。梯梁采用箱形梁；踏步板采用扁箱梁。三、案例-模型建立、设计验算截面梁式楼梯可采用梁单元模拟模型简化刚度：

竖向挠度控制为1/250LL为梯梁展开长度

位移差控制1/125

强度钢构件：应力比≤0.80（静力、小震）

稳定：考虑非线性对结构的影响，采用一致缺陷模态，最大值取跨度的1/300。舒适度：控制参数三、案例-模型建立、设计验算自振频率：≥3HZ特征值分析得到加速度峰值：≤0.0231g时程分析得到有限元模型建立三、案例-模型建立、设计验算1读取建筑图2CAD选择升高建立线模型（RHINO选择阵列）3Dxf文件导入Midas程序4模型处理、赋截面、加支座、施加荷载设计验算三、案例-模型建立、设计验算5计算—提取结果变形(绝对变形相对变形)反力内力自振频率（竖向）设计验算三、案例-模型建立、设计验算6设计验算计算长度怎么取值？壳单元模拟没有这个问题。梁单元模拟有—取展开长度。不考虑计算长度，通过强度、及承载力来控制。四、案例-舒适度验算四、案例-舒适度验算模拟两种类型

多人行走模拟

单人行走路线模拟四、案例-舒适度验算1、定义时程荷载工况分析时间要大于函数时间振形参与质量系数大于90%四、案例-舒适度验算2、定义时程函数频率：根据快慢1.6~2.4Hz反复次数：推荐3~5次四、案例-舒适度验算3、施加节点荷载找到最不利节点位置---