螺旋钢梯计算书 0225讲解.docx
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螺旋钢梯计算书0225讲解
湖南长沙大汉汉园会所
螺旋钢梯
设计计算书
设计：
校对：
审核：
批准：
二〇一四年二月
钢结构设计计算书
11设计依据
《建筑结构荷载规范》（GB50009-2012）
《建筑抗震设计规范》（GB50011-2010）
《钢结构设计规范》（GB50017-2003）
12工程概况
本工程为两层螺旋式钢结构楼梯，支撑构件采用平行的两根槽钢，踏步采用6mm不锈钢板弯折而成，休息平台采用槽钢支撑，面板为6mm不锈钢板，支撑杆件槽钢与主体混凝土结构的连接采用焊接钢板与化学螺栓。
13荷载信息
结构重要性系数：
1.00
（一）恒荷载：
钢结构自重由程序计算，栏杆自重换算为线荷载，施加于支撑槽钢上；
（二）活荷载：
楼梯活荷载取3.0KN/m2；
（三）地震作用：
地震烈度：
6度（0.05g）
水平地震影响系数最大值：
0.04
计算振型数：
38
建筑结构阻尼比：
0.035
特征周期值：
0.4
地震影响：
多遇地震
场地类别：
Ⅱ类
地震分组：
第一组
（四）温度荷载：
长沙地区极限温差为41℃。
（五）荷载组合
用于强度验算的组合（承载能力极限状态）:
（1）1.35x1.0x恒载+0.7x1.4x活荷载+0.5x1.3x水平地震X+0.2x1.2x温度（升温）
（2）1.35x1.0x恒载+0.7x1.4x活荷载+0.5x1.3x水平地震Y+0.2x1.2x温度（升温）
（3）1.35x1.0x恒载+0.7x1.4x活荷载+0.5x1.3x水平地震X+0.2x1.2x温度（降温）
（4）1.35x1.0x恒载+0.7x1.4x活荷载+0.5x1.3x水平地震Y+0.2x1.2x温度（降温）
包络组合1：
1.0x组合1+1.0x组合2+1.0x组合3+1.0x组合4
用于挠度验算的组合（正常使用极限状态）:
（1）1.0x恒载+0.7x活荷载+0.5x水平地震X+0.2x温度（升温）
（2）1.0x恒载+0.7x活荷载+0.5x水平地震Y+0.2x温度（升温）
（3）1.0x恒载+0.7x活荷载+0.5x水平地震X+0.2x温度（降温）
（4）1.0x恒载+0.7x活荷载+0.5x水平地震Y+0.2x温度（降温）
包络组合2：
1.0x组合5+1.0x组合6+1.0x组合7+1.0x组合8
按照甲方要求，补充工况如下：
用于强度验算的组合（承载能力极限状态）:
（5）1.35x1.0x恒载+0.7x1.4x活荷载（最不利部位半布）+0.5x1.3x水平地震X+0.2x1.2x温度（升温）
（6）1.35x1.0x恒载+0.7x1.4x活荷载（最不利部位半布）+0.5x1.3x水平地震X+0.2x1.2x温度（降温）
用于挠度验算的组合（正常使用极限状态）:
（5）1.0x1.0x恒载+0.7x1.0x活荷载（最不利部位半布）+0.5x1.0x水平地震X+0.2x1.2x温度（降温）
（6）1.35x1.0x恒载+0.7x1.0x活荷载（最不利部位半布）+0.5x1.0x水平地震X+0.2x1.0x温度（升温）
14计算软件
本工程钢结构计算采用美国CSI公司的SAP2000v15.1.1有限元分析软件进行建模分析计算。
15建模及荷载施加
15.1建模
1.单位
采用与实际1比1模型，计算模型由AutoCAD导入，长度单位为米m，力的单位为KN，应力单位为Kpa，弯矩单位为KN*m，温度单位为摄氏度。
2.模型坐标系
X轴为水平方向；
Y轴为水平方向；
Z轴为竖直方向，其正方向与重力方向相反（即竖直向上）。
3.计算模型
计算模型
4.几何信息
钢梯平面图
钢梯立面图
螺旋式钢梯由GL（GB-C25B）、GZ（GB-SSP152×4.5）、6mm不锈钢板焊接而成，钢构件与主体混凝土结构的连接均采用钢板加化学螺栓的铰接形式。
构件材质均为Q235B。
15.2荷载施加
（一）恒荷载：
钢结构自重由程序计算，栏杆线荷载取2.0KN/m。
施加于两平行槽钢杆件上。
（二）活荷载：
活荷载面集度为3.0KPa，施加于楼梯面板上。
（三）地震作用：
本项目采用底部剪力法计算地震作用，考虑X方向和Y方向的水平地震作用，由程序自动施加于结构。
（四）温度荷载：
由于钢梯在室内，考虑给钢结构杆件施加30°的变温荷载。
16计算结构及验算
16.1模态分析结果
附前20阶振型质量参与系数表：
Output
Case
Step
Type
Step
Num
Period
UX
UY
UZ
SumUX
SumUY
SumUZ
Text
Text
Unitless
Sec
Unitless
Unitless
Unitless
Unitless
Unitless
Unitless
MODAL
Mode
1
0.1555
0.9453
0.0097
0.0027
0.9453
0.0097
0.0027
MODAL
Mode
2
0.1527
0.0154
0.9050
0.0000
0.9606
0.9147
0.0028
MODAL
Mode
3
0.1297
0.0084
0.0583
0.0000
0.9691
0.9730
0.0028
MODAL
Mode
4
0.1144
0.0000
0.0000
0.0005
0.9691
0.9730
0.0033
MODAL
Mode
5
0.1016
0.0000
0.0000
0.0003
0.9691
0.9730
0.0035
MODAL
Mode
6
0.0914
0.0000
0.0000
0.0004
0.9691
0.9730
0.0039
MODAL
Mode
7
0.0720
0.0000
0.0000
0.0003
0.9691
0.9730
0.0042
MODAL
Mode
8
0.0666
0.0000
0.0000
0.0000
0.9691
0.9730
0.0042
MODAL
Mode
9
0.0650
0.0000
0.0000
0.0006
0.9692
0.9730
0.0048
MODAL
Mode
10
0.0632
0.0000
0.0000
0.0004
0.9692
0.9730
0.0052
MODAL
Mode
11
0.0600
0.0000
0.0000
0.0006
0.9692
0.9730
0.0058
MODAL
Mode
12
0.0514
0.0000
0.0000
0.0000
0.9692
0.9730
0.0058
由表可得：
结构第一振型周期为0.16s；
16.2应力
杆件应力比结果如下图所示：
所有构件应力比均小于0.9，所以杆件强度和稳定性满足要求。
踏步面板应力如下图：
所有面板应力均小于215MPa，所以钢板的强度和稳定性满足要求。
16.3挠度
包络组合2工况作用下结构的变形如下图所示：
所以杆件中的位移最大为17.2mm，＜2*5050/250=40.4，所以挠度满足要求。
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