13-钢楼梯设计

第十三章楼梯设计13.1设计资料该食堂楼梯采用钢楼梯，为双跑楼梯，楼梯形式为梁式楼梯。楼梯间的层高为4.2m，楼梯梯段水平投影长3790mm，斜梁倾角arctan(2100/3790)=29，楼梯宽度1788mm。踏步宽度280mm、高度150mm。平台宽度2075mm。13.2踏步设计1.踏步尺寸踏步板采用6mm厚花纹钢板，下设50×6加劲肋，加劲肋与踏步板采用fh=6mm（满足构造要求；,maxfh=7.8mm，,minfh=3.7mm。）焊缝，踏步板两端与斜梁焊接，按简支构件计算。2.荷载计算横荷载：7.85×103kg/m3×(6×50+6×280)×10-6m2×9.8N/kg=0.15kN/m活荷载：3.5kN/m2×0.28m=0.98kN/m荷载基本组合：p=0.15×1.2+0.98×1.4=1.55kN/m荷载标准组合：kp=0.15+0.98=1.13kN/m3.截面验算截面形心至踏步板上缘的距离：0y=28063506312806506=7.24mm惯性矩：I=33226502806506(317.24)2806(7.243)1212=0.267×106mm4最大弯矩：22111.551.78888Mpl=0.62kN·m抗弯计算：660.6210(567.24)0.2610MyI=116.27N/mm2f=300N/mm2，满足要求。抗剪计算：1.5(1788/2)1.55506VA=7N/mm2vf=175N/mm2，满足要求。挠度计算：446551.1317883843842060000.26710kplEI=2.73mm250l=7.15mm，满足要求。4.连接计算踏步板与梯段梁之间采用单面角焊缝，承受的剪力(1.788/2)1.55V=1.4kN对于焊缝构造要求：,min1.56.53.8fhmm，,max1.267.8fhmm，取6fhmm。31.4100.70.76268vfwVhl=1.24N/mm2wff=200mm13.3梯段梁设计1.梁选择梯段梁选用普通槽钢[16a，高度160hmm，宽度63bmm，腹板厚度6.5wtmm，翼缘厚度10tmm，10rmm，面积2195Amm2，自重17.23gkg/m，惯性矩68.6610xImm4，截面抵抗矩51.0810xWmm3。2.荷载计算考虑到楼梯栏杆、防火等，近似将其自重放大2倍。恒活载：2×(0.1723+0.15/0.28)/cos29=1.62kN/m活荷载：3.5×1.788/2=3.13kN/m荷载基本组合：p=1.2×1.62+1.4×3.13=6.33kN/m沿斜向垂直于梁轴线的荷载标准组合：kp=(1.62+3.13)2cos29=3.63kN/m3.截面验算斜梁跨中最大弯矩为：22116.333.7988Mpl=11.37kN·m最大正应力：6511.37101.0810MW=105.3N/mm2f=300N/mm2，满足要求。最大剪力：6.333.7922plV=12.0kN最大剪应力：33612.01063.9108.66106.5xxwVSIt=13.6N/mm2vf=175N/mm2，满足要求。挠度验算：4406553.63(3790/cos29)3843842060008.6610kplEI=9.3mm250l=17.3mm，满足要求。4.连接计算梯段梁与平台梁通过连接角钢连接，连接角钢选用∟140×90×8。所需的焊缝高度为：312100.70.720090fwfwVhfl=0.95mm根据构造要求：,maxmin1.2fht=1.2×6.5=7.8mm,minmax1.5fht=1.58=4.2mm取fh=6mm。楼梯梁与地面预埋件采用C级M16螺栓连接。单个螺栓受剪承载力：223.141614044bbvvdNf=28.1kN螺栓在荷载作用下所受的水平剪力为：220.50.56.333.792.12.1HplV=21.7kNbvN=28.1kN，满足要求。13.4休息平台验算1.平台板选择休息平台选用8mm厚花纹钢板，其尺寸为3726mm×2025mm。考虑到刚度需要，在平行于梯段梁方向布置间距为750mm的脚钢等边∟75×10加劲肋，偏于安全按单向板设计。2.荷载计算平台板楼面横荷载：78.5×0.008×2=1.26kN/m2，活荷载为3.5kN/m2。取1m板宽进行计算，g=1.26kN/m，q=3.5kN/m。荷载基本组合：p=1.2×1.26+1.4×3.5=6.4kN/m荷载标准组合：kp=1.26+3.5=4.76kN/m3.截面验算跨中最大弯矩为：22116.40.7588Mpl=0.45kN·m最大正应力：60.451010666.7MW=42.19N/mm2f=300N/mm2，满足要求。最大剪力：6.40.7522plV=2.4kN最大剪应力：3332.4102210008Vbh=0.45N/mm2vf=175N/mm2，满足要求。挠度验算：440554.7675038438420600042666.7kplEI=2.2mm250l=3mm，满足要求。4.加劲肋验算p=6.4×0.75+1.2×0.11=4.93kN/mkp=4.76×0.75+0.11=3.68kN/m2630.1254.932.0251013.6410MW=185.26N/mm2f=300N/mm2，满足要求。360.53.682.02510(52.22)75100.721010xxwVSIt=1.11N/mm2vf=175N/mm2，满足要求。4404553.68202538438420600071.9810kplEI=5.4mm250l=8.1mm，满足要求。由于与平台板有可靠连接，可以不必考虑整体失稳；轧制型钢不考虑局部失稳。加劲肋与平台梁通过连接角钢连接，连接角钢选用∟140×90×8。所需的焊缝高度为：34.99100.70.720075fwfwVhfl=0.47mm根据构造要求：,maxmin1.2fht=1.2×8=9.6mm,minmax1.5fht=1.510=4.7mm取fh=6mm。13.5平台梁设计1.平台梁选择平台梁选用HN200×100，高度200hmm，宽度100bmm，腹板厚度5.5wtmm，翼缘厚度8tmm，13rmm，面积2757Amm2，自重21.7gkg/m，惯性矩618.810xImm4，截面抵抗矩51.8810xWmm3。2.荷载计算恒荷载：0.217×2+1.39+2.35×3.79/2=6.28kN/m活荷载：(2.025/2+3.79/2)×3.5=10.18kN/m荷载基本组合：p=1.2×6.28+1.4×10.18=21.79kN/m荷载标准组合：kp=6.28+10.18=16.46kN/m3.截面验算斜梁跨中最大弯矩为：221121.974.288Mpl=48.44kN·m最大正应力：6548.44101.8810MW=257.61N/mm2f=300N/mm2，满足要求。最大剪力：21.974.222plV=46.14kN最大剪应力：346.1410585.5wVA=144.65N/mm2vf=175N/mm2，满足要求。挠度验算：44065516.46420038438420600018.810kplEI=17.2mm250l=16.8mm，满足要求。4.连接计算平台梁与平台柱或者框架梁采用铰接连接方式。所需的焊缝高度为：346.14100.70.7200502fwfwVhfl=3.3mm根据构造要求：,maxmin1.2fht=1.2×5.5=6.6mm,minmax1.5fht=1.510=4.7mm取fh=6mm，双面焊缝。13.6平台柱设计1.平台柱选择平台柱支撑与楼面梁上，平台柱与梁采用剖口对接焊缝。选用HM200×150，高度194hmm，宽度150bmm，腹板厚度6wtmm，翼缘厚度9tmm，16rmm，面积3976Amm2，自重31.2gkg/m，惯性矩627.410xImm4，xi=83mm，截面抵抗矩52.8310xWmm3，yi=35.7mm。2.强度计算受压翼缘外伸宽度1506/29bt=813235345=10.73，截面塑性发展系数取x=1.05。346.14103976NA=11.6N/mm2f=300N/mm2，满足要求。3.整体稳定计算平台柱按两端铰接设计，构件的计算长度为l=2100mm。长细比：0210083xxxli=25.3=150，满足要求。0210035.7xxxli=58.8=150，满足要求。由于为轧制型钢，宽高比/bh=150/200=0.750.8，按a类截面查轴心受压稳定系数，的=0.839。346.14100.8393976NA=13.8N/mm2f=300N/mm2，满足要求。4.局部稳定计算翼缘局部稳定：'1506/29bt=8235100.158.8345=13，满足要求。腹板局部稳定：0194292166wht=24235250.558.8345=45，满足要求。