隨著現(xiàn)代建筑及鋼結(jié)構(gòu)的不斷發(fā)展，越來越多且造型復(fù)雜的鋼結(jié)構(gòu)樓梯被應(yīng)用到實際項目中。其中旋轉(zhuǎn)樓梯因具有造型美觀、節(jié)約空間、立體感更強等優(yōu)點而被廣泛應(yīng)用。

通常情況我們計算旋轉(zhuǎn)樓梯時僅考慮結(jié)構(gòu)強度、穩(wěn)定、及位移等因素，卻忽略樓梯舒適度的計算。人行荷載可能會引起的結(jié)構(gòu)豎向振動及共振響應(yīng)。在實際工程中偶爾遇到旋轉(zhuǎn)樓梯在人行荷載作用下發(fā)生抖動的情況，使人產(chǎn)生不適，因此對鋼結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)樓梯進行舒適度分析很有必要。本文以MIDAS軟件為例，對旋轉(zhuǎn)鋼樓梯在人群激勵荷載作用下的舒適度進行分析。

一、結(jié)構(gòu)模型

該樓梯樓梯上端與混凝土結(jié)構(gòu)連接，下端落地。樓梯寬度1.9m，層高5.1m，梯梁設(shè)計截面采用B450X180X12焊接矩形管（業(yè)主為考慮裝飾及造價等因素施工時改為B370X140X10焊接矩形管），本模型采用B370X140X10截面進行驗算舒適度，材質(zhì)Q355B。

  樓梯軸測圖

二、舒適度限值

根據(jù)最新的《JGJT 441-2019 建筑樓蓋振動舒適度技術(shù)標準》。

4.2.4 連廊和室內(nèi)天橋的第一階橫向自振頻率不宜小于1.2Hz，振動峰值加速度不應(yīng)大于表 4.2.4 規(guī)定的限值。

表4.2.4連廊和室內(nèi)天橋的振動峰值和加速度限值

樓蓋使用類別	峰值加速度限值(m/s2)
	豎向	橫向
封閉連廊和室內(nèi)天橋	0.15	0.10
不封閉連廊	0.50	0.10

室外旋轉(zhuǎn)鋼樓梯的加速度限值可參考連廊和室內(nèi)天橋的振動峰值加速度限值取值。

本例參照封閉連廊的豎向加速度限值取0.15m/s2，橫向加速度限值取0.10m/s2。

三、結(jié)構(gòu)自振頻率

樓梯一階振型云圖

由計算結(jié)果可知結(jié)構(gòu)一階自振頻率為2.448Hz。

四、樓梯舒適度計算

《JGJT 441-2019 建筑樓蓋振動舒適度技術(shù)標準》給出了多種激勵荷載輸入，根據(jù)第9章的連廊和室內(nèi)天橋人群荷載進行計算。

本例以一階豎向人群荷載作用舒適度計算為例。

4.1 豎向人群荷載頻率計算

   人群荷載頻率=2.448

4.2 豎向荷載折減系數(shù)計算

由結(jié)構(gòu)一階自振頻率2.448Hz可知，豎向荷載折減系數(shù)ψ=0.25。

4.3 人群激勵荷載計算

根據(jù)（9.2.2-1）同時借助excel表格即可求出與時間t的對應(yīng)關(guān)系。

如下圖所示：

通過時程函數(shù)將計算結(jié)果導(dǎo)入。

五、舒適度計算結(jié)果

由圖表可知，計算結(jié)果為發(fā)散的，樓梯舒適度不滿足要求。

該樓梯施工完成后，在有人行荷載時明顯抖動，后采取加固處理。

       

旋轉(zhuǎn)樓梯的結(jié)構(gòu)計算可采用三維梁單元或?qū)⑻萘骸⑻げ桨濉⑿菹⑵脚_等作為空間殼單元模擬計算。旋轉(zhuǎn)樓梯受力較復(fù)雜，一般情況下內(nèi)側(cè)梯梁受力較大，通常由強度控制，而外側(cè)梯梁一般由撓度控制。

旋轉(zhuǎn)樓梯舒適度計算是較復(fù)雜的過程，本文僅以特例說明旋轉(zhuǎn)樓梯舒適度計算的必要性和重要性，歡迎討論旋轉(zhuǎn)樓梯舒適度計算是較復(fù)雜的過程，本文僅以特例說明旋轉(zhuǎn)樓梯舒適度計算的必要性和重要性，歡迎討論。

（責任編輯：何雯麗）

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