某鋼結構螺旋樓梯的結構分析

劉 敏

（深圳市建筑設計研究總院有限公司合肥分院，安徽 合肥 230000）

0 概述

鋼結構螺旋樓梯造型靈動、輕巧、優(yōu)美，富有力學美感，其優(yōu)美的曲線形態(tài)使建筑空間更輕松、活潑，因此被廣泛應用于圖書館、醫(yī)院、酒店、劇場等公共建筑中[1]。但鋼結構螺旋樓梯結構空間受力較為復雜，承受彎剪扭和軸力共同作用，同時由于其剛度較小，結構第一豎向自振頻率與人日常活動的步行頻率較為接近，因此對鋼結構螺旋樓梯，除了結構強度、變形這2 個方面需要滿足相關規(guī)范設計要求，其舒適度分析也不可缺少，一是減少相關使用人員的不舒適感，二是避免產生結構共振。

1 工程概況

某圖書館首層大廳區(qū)域設置一部鋼結構螺旋樓梯，螺旋樓梯外圈半徑為3.6m，內圈半徑為1.8m，首層層高6.5m，中間不設置梯柱。樓梯每個踏步旋轉角度為9°，中段帶有2 個45°休息平臺，螺旋樓梯總旋轉角度為360°。考慮螺旋樓梯的空間扭轉特性，樓梯梯梁采用箱形截面（500mm×200mm×18mm×18mm），踏步板采用6mm 厚扁豆型花紋鋼板，底部封板厚度為6mm，加勁肋鋼板截面尺寸150mm（高度）×8mm（厚度）。材質除梯梁采用Q355B 鋼材外，其余均為Q235B 鋼材。鋼材彈性模量為2.06×105MPa。鋼結構螺旋樓梯平面如圖1 所示。

圖1 鋼結構螺旋樓梯

該文選用首層鋼結構螺旋樓梯為分析對象，分別驗算靜力荷載作用下結構強度、撓度和行走激勵荷載作用下第一階豎向自振頻率、豎向振動峰值加速度等相關指標，希望為這類鋼結構螺旋樓梯設計提供參考。

2 結構分析

2.1 結構建模

為方便建模分析，鋼結構螺旋樓梯一般簡化為梁板模型計算。……