***新建鋼螺旋樓梯

計

算

書

計算：____________

審核：____________

2018年11月12日

目錄

一、工程概況：...................................................................1

二、設計依據及計算軟件...........................................................3

2.1、設計規范.................................................................3

三、計算模型......................................................................4

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

3.2荷載取值..................................................................8

3.3計算結果.................................................................9

四、二層休息平臺計算............................................................13

五、起步平臺及原結構加司計算....................................................14

一、工程概況:

****對主樓局部、首層進行改擴建，含新增鋼螺旋樓梯一部。

新增螺旋樓梯平面位置如下圖所示：

螺旋樓梯下部為吧臺桌面，樓梯起步平臺面和束面平齊，離地面高度為

1020mmo

樓梯在二樓設置水平休息平臺和原地面相聯通。

第1頁共22頁

根據實際可布置空間尺寸，螺旋樓梯內圈半徑為550mm，外圈半徑為1750mm,

踏步寬度為1100mm,共設置20個踏步，相鄰踏步間轉角為18°,高差為170mm。

第2頁共22頁

二、設計依據及計算軟件

2.1.設計規范

本工程按照如下規范、規程進行設計：

1.《混凝土結構沒計規范》(GB50010-2010)

2.《混凝土結構沒計規范》(GB50010-2010)(2015年版)

3.《鋼結構設計規范》(GB50017-2003)

4.《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)

5.《人民防空地下室設計規范》(GB50038-2005)

6.《高層民用建筑鋼結構技術規程》(JGJ99-2015)

7.《矩形鋼管混凝土結構技術規程》(CECS159:2004)

8.《鋼板剪力墻技術規程》(JGJ/T380-2015)

9.《門式剛架輕型房屋鋼結構技術規范》(GB51022-2015)

10.《混凝土結構加固技術規范》(GB50367-2013)

11.《混凝土結構加固構造》(13G311-1,13G311-2)

以及其他未列項目見國家現行標注、規范及規程。

2.2計算軟件

本結構設計采用上海佳構軟件科技有限公司研發通用建筑結構軟件STRAT

v7.0,該軟件為計算螺旋樓梯內置了部分相適應的程序。官方對螺旋樓梯計算說

明如下。

混凝土板式螺旋樓梯

鋼結構梁式螺旋樓梯

解構架式螺旋樓梯中，骷步板與邊梁餌接，組成空間受力結構。因此踣步板的;隹確計算非常重

要。

STRAT用變截面L形架模擬踏步板，是一種精度很高的計真模型。

純鋼梁螺旋樓梯

踏步板為鋼(睡瑞，蝶族梯未形成空間結構，兩邊弧形梁單獨受力。更形梁采用“亞”形數面。

第3頁共22頁

三、計算模型

3.1建模

參考我公司以往工程案例，該螺旋樓梯采用Q235B級鋼板制作，內外圈均采

用14mni厚鋼板，寬度400mm；踏步板以及豎板均采用8nlm厚鋼板；同時內外圈

之間在站板位置設置若干12皿u厚的連接板。

各材料截面模型如下：

二層的休息平臺采用兩根Q235B級HW350X350鋼梁制作，鋼梁布置如下圖

所示。

為盡可能模擬實際情況，鋼梁一并在計算模型中建立。同時，根據結構實際

布置及受力特點，樓梯起步處設為兩個剛結約束，上部外圈設為剛結約束，內圈

和鋼梁直接相連，在鋼梁根部設置剛結約束點。

該螺旋樓梯建模如下:

第4頁共22頁

模型圖1節點及單元側視圖

模型圖2吊點及單元俯視圖

第5頁共22頁

模型圖3實體模型側視圖

模型圖4實體模型俯視圖

第6頁共22頁

模型圖5整體模型約束布置

模型圖6頂部平臺處約束布置

第7頁共22頁

3.2荷載取值

根據《建筑結構荷載規范》(GB50009-2012)表5.1.1,對于該項目中的樓

梯表面活載標準值取3.5kN/m2o考慮樓梯后期表面裝飾處理，恒載取1.OkN/m2。

對于該項目的該荷載取值說明如下：

1、STRAT軟件計算時，已自動計算構件自重，因此此處自重僅為后期裝

飾構件如欄桿、地板等的自重。

2、因為該樓梯上部和底部均和鋼梁連接，具有一定的自由度，而按上

述設置較接約束計算出的構件內力大于實際內力。

3、為簡化計算同時保證螺旋樓梯自身構件的計算精度，頂部休息憑條

僅輸入兩根主梁，作為螺旋樓梯內環的協同變形約束存在，平臺自身暫

不加我參與計算。

將上述荷載輸入模型，如下圖。

第8頁共22頁

3.3計算結果

對上述模型運行分析后得出結構整體最大位移為1.7579mm,最大應力比為

0.92<0.95o且如前加載處所述，該項目的計算應力較結構實際應力要大，可認

為是安全儲備，因此該結構滿足設計要求。

具體計算結果如下：

計算結果中的模型簡圖

第9頁共22頁

計算結果：工況內力（kN*m）

第10頁共22頁

計算結果：最大應力比簡圖

計算結果：整體最大變形

第11頁共22頁

計算結果：最大應力比數值

1,3血0-3妁班4

I

計算結果：內圈最大應力比數值

第12頁共22頁

四、二層休息平臺計算

前述已經將二層休息平臺建入整體結構參與計算，現僅計算該休息平臺在承

受和樓梯一樣的面荷載下的應力及變形。

建模及荷載輸入如下：

運行分析后計算結果如下:

計算結果：最大應力比

第13頁共22頁

計算結果：最大變形

由前述整體模型知：休息平臺處鋼梁根部最大彎矩為31kN*m,最大應刀比

為0.207,根據荷載疊加原則，此時的休息平臺鋼梁最大應力比不到0.3,因此

休息平臺滿足設計要求.

五、起步平臺及原結構加固計算

根據上述計算結果，起步處內外圈作用在起步鋼梁上的力如下。

4

1

組合內力包絡:.

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.無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.

圖：外圈弧梁

組合內力包絡:

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

圖：內圈弧梁

查詢原結構設計圖紙（1989年12月份竣工圖紙），得到如下信息：

地下三層至首層，即標高-9.65至±0.000為框剪結構，首層至三層為框架

第14頁共22頁

結構，三層至十八層為剪力墻結構，全部采用C30碎現澆。該結構抗震設防烈度

為8度。

現取地卜.一層框剪及二層框架局部部分，驗算新增鋼樓梯對原結構的配筋影

響，同時檢算平臺梁的應力比和變形。

截取的局部平面布置如下圖所?。?/p>

S!

目

KZ2和KZ4的截面尺寸及配筋相同，如下:

第15頁共22頁

KL01和KLO2梁的截面尺寸及配筋如下:

KDLO2~500X600

第16頁共22頁

二層外側框架梁截面尺寸如下:

s

a4

3

0

Z

另外依據原結構圖紙知：首層板厚為300nlm,二層板厚為200nlm,原結陶首

層地面設有消防中心和接待室，活載取值為4.OkN/療；根據建筑裝修節點圖同

時該位置原設有郵電柜臺，恒載取值為2.OkN/m2o

此次改建裝修后效果如下圖所示：

樓梯及其首層平臺荷載按前述取值，吧臺及大廳其余部分活荷載參照荷載規

22

范取3.OkN/m,恒載取1.5kN/m0

原結構上述部位建模如下：

第17頁共22頁

按上述原結構荷載加載如下:

■___________■___________■___________?

■■■■■■■

2.002.002.00

(4.00)(4.00)(4.00)

■■________________■■________________■■________________■1

■■■■■■

2.002.002.00

(4.00)(4.00)(4.00)

第1層梁、骷節螃人及摟面雕平酗［靴W

（括號中為活荷蓑值）［括號中為板自f］也號中為人防〉

第18頁共22頁

運行分析后得到的新增樓梯的首層結構內力包絡圖如下:

計算得到的配筋結果如下:

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層混凝土構件配筋及鋼構件應力比簡圖（單位:cm*cni）

比對原配筋結果發現，上述計算的配筋在原配筋包絡范圍內。

新增夾層將新增加的樓梯平臺輸入模型，如下圖所示：

第19頁共22頁

布置樓梯起步平臺的荷載如下:

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

1?50/1.50

⑶50)1.50(3.50)

(3.50)

(-19.

首層平面荷載校核如下:

第20頁共22頁

1.501.501.50

⑶00)(3.00)(3.00)

1.501.501.50

(3.00)⑶00)(3.00)

第1層梁、就節點輸入及核萌斜而圖

便號中為活荷費值）［括號中為板自童第號中為人防〉

運行分析后結果如下圖所示:

(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