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一、基本信息及设计依据
1、工程概况
工程名称：
工程地点：
2、技术标准
（1）设计参数
恒载：结构自重、两侧栏杆2*1.0KN/m
活载：3.5KN/m2
本工程抗震设防标准：7度
基本地震加速度：0.1g
装修附属：3.5KN/m2
（2）设计规范及依据
《建筑结构可靠度设计统一标准》 （GB 50068-2018）
《建筑工程抗震设防分类标准》 （GB 50223-2008）
《建筑结构荷载规范》 （GB 50009-2012）
《建筑抗震设计规范》 （GB 50011-2010）
《钢结构设计标准》 （GB 50017-2017）
《行人激励作用下室内旋转钢楼梯振动分析》—周彬、任晓崧、吕西林—同济大学
《钢结构旋转楼梯的结构设计及舒适度分析》—中国建筑标准设计研究院，北京 100048
（3）控制参数
室内旋转钢楼梯属于空间受力体系，与人行天桥主要考虑竖向振动有所不同。应对竖向及水平向自振频率进行控制，避免人行激励引起结构共振的可能性，同时需要考虑强迫振动倍频效应的影响。详情见下表：
注：考虑强迫振动倍频效应，应尽量避免4Hz、8Hz2个频率。
要受加速度控制。对于加速度的评价指标主要包括最大加速度峰法(amax)、均方根加速度法(arms)和振动剂量法（avdv）。对于室内旋转钢楼梯，建议设置加速度峰值和加权均方根加速度值2个控制指标。
竖向振动的加速度峰值控制。国内外相关规范目前对加速度峰值的控制没有统一的标准，见下表。此处参考BS 5400标准并考虑室内旋转钢楼梯的特点，认为室内旋转钢楼梯振动的竖向加速度峰值不得超过0．2
加速度峰值控制指标
国外人行舒适性的规定
各国对人行桥舒适性评价指标主要有频率值和加速度值，相应对人行舒适性控制也采用避开敏感频率法和限制动力响应值法。根据人行频率在1.6~2.4Hz这一规律，英国规范BS5400（1978）、欧盟的EUROCODE5、加拿大安大略省规范OHBDC（1991）等规定桥梁的竖向基频＞5Hz时，不用验算振动最大响应，舒适性满足要求。瑞士规范SIA160（1989）建议桥梁竖向固有频率不应该在1.6~2.4Hz和3.5~4.5Hz内，瑞典国家规范Bro2004规定桥梁竖向基频＞3.5Hz时舒适性可以满足。在通过限制动力响应值达到舒适性的规范中，《德国人行桥设计指南》EN 03（2007）对人行舒适性有明确的指标（见表1），国际标准化组织ISO采用人行荷载模式和舒适度指标控制人行舒适性，既考虑了单个人行荷载又考虑了人群荷载的作用，采用随振动时间变化均方根加速度作为指标，非常全面，但使用起来复杂。其他各国对人行天桥加速度指标要求见表2。
二、旋转楼梯的设计
1、基本信息：
此结构为旋转楼梯，高度为5.0m，外圈半径2.8m，内圈半径1.2mm。主梁采用单箱三室梁，板厚均为12mm，踏板宽1.6m。
整体模型如下：
整体模型
2、荷载情况：
钢结构自重、装修3.5KN/m2、人群荷载3.5KN/m2,栏杆荷载1.0KN/m,恒荷载组合分项系数取1.3，可变荷载组合分项系数取1.5。
3、结构基本周期计算：
经计算结构第一模态自振周期为0.211（秒），自振频率为4.750（Hz），结构自振周期列于下表：
第一振型为Z+Y向震动：T1=0.0.211s
第二振型为Z+Y向震动：T2=0.119s
第三振型为X向震动：T2=0.1012s
结构Z+Y向振动模态如下图：
结构Z+Y向振动模态如下图：
结构X向振动模态如下图：
4、位移计算结果：
该楼梯钢梁在活荷载作用下最大竖向位移12mm，如下图：
5、结构构件应力：
钢板应力98Mpa<215Mpa
钢板剪切应力51Mpa<120Mpa
6、结构竖向振动加速度：
因结构使用于人流量大区域，故仍进行人形舒适度分析.
模拟人行走工况荷载添加如下：
6.1 单人行走工况
竖向加速度时程曲线如下：
竖向最大激励加速度为0.06m/s2。很舒适。
X向最大激励加速度为0.023m/s2。很舒适。
Y向最大激励加速度为0. 60m/s2。很舒适。
6.2 多人连续行走工况（10人）
竖向加速度时程曲线如下：
竖向最大激励加速度为0.11m/s2。很舒适。
X向最大激励加速度为0.3m/s2。很舒适。
Y向最大激励加速度为0.07m/s2。很舒适。
7、支座反力
支座节点编号图1
支座节点编号图2
标准组合：1.0自重+1.0活载
标准组合反力图1
标准组合反力图1-1
标准组合反力图1-2
基本组合：1.3自重+1.5活载
基本组合反力图2-1
基本组合反力图2-2
反力组合表
钢结构总重204.5KN。
三、结论：
舒适度分析竖向加速度10人行走状态下为0.11m/m2（竖向），侧向加速度最大阿伟0.06m/s2,均为很舒适。
该旋转楼梯结构受力明确，通过计算可知的刚度能够满足正常使用的要求。
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