钢结构楼梯设计

2023年12月14日发(作者：中国空间站最新消息)

尕兰州豆制品办公楼钢楼梯结构设计

一、工程概况

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H，楼梯梯段水平投影长L，斜梁倾角α=arctan(H/2L)，楼梯宽度W。踏步宽度Wt、高度Ht。平台宽度Wp。

二、设计原始资料（每位同学自选）

每位同学自行选择层高H，梯段水平投影长L，楼梯宽度W，踏步宽度Wt，高度Ht，平台宽度Wp。

设计数据汇总：

设计参数

H

本设计选取结果

4.2m

300mm

160×63mm

设计参数

本设计选取结果

3820mm

150mm

设计参数

本设计选取结果

1830mm

2100mm

Wt

梯段梁截面

L

Ht

W

Wp

平台梁截面

200×100mm 平台柱截面

194×150mm

三、结构设计任务及要求

（一）设计任务

通过查阅荷载规范，进行踏步设计，梯段梁设计，休息平台设计，平台梁设计，平台柱设计，绘制施工图。

（二）设计要求

完成可靠传力，合理确定连接。

（三）设计成果

计算书1份，1#图纸1张

计算书内容：踏步设计，梯段梁设计，休息平台设计，平台梁设计，平台柱内力计算，截面选取以及截面验算。

图纸内容：相关施工图1张

七、国家标准及设计参考资料

（一）建筑设计部分

［1］ 国家标准. 房屋建筑制图统一标准（GB／T 50001－2017）. 北京：中国计划出版社，2017

［2］ 国家标准. 建筑制图标准（GB／T 50104－2010）.北京：中国计划出版社，2010

［3］ 国家标准. 建筑设计防火规范（GB50016-2014）（2018版）. 北京：中国计划出版社，2018

（二）结构设计部分

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［1］ 国家标准. 建筑结构荷载规范（GB 50009－2012）. 北京：中国建筑工业出版社，2012

［2］ 国家标准. 建筑抗震设计规范（GB 50011－2010）. 北京：中国建筑工业出版社，2010

［3］ 国家标准. 建筑抗震设防分类标准（GB 50223－2015）. 北京：中国建筑工业出版社，2015

［4］ 国家标准. 钢结构设计标准（GB 50017－2017）. 北京：中国计划出版社，2017

［5］ 国家行业标准. 门式刚架轻型房屋钢结构技术规程（GB51022-2015）. 北京：中国计划出版社，2015

［6］ 国家标准.冷弯薄壁型钢结构技术规范（GB50018-2016）.北京：中国计划出版社，2016

［7］ 国家标准. 建筑结构制图标准（GB/T 50105－2010）. 北京：中国计划出版社，2010

［8］ 国家建筑标准设计图集. 钢结构设计制图深度和表示方法（03G102）. 北京：中国建筑标准设计研究院，2010

［10］ 《钢结构设计手册》编辑委员会.钢结构设计手册（第四版）.北京：中国建筑工业出版社，2019

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楼梯设计

1.1 设计资料

该办公楼楼梯采用钢楼梯，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3820mm，斜梁倾角楼梯宽度1830mm，踏步宽度300mm，高度150mm，

arctan4200/2382029，平台宽度2100mm。

1.2 踏步设计

1.2.1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hf6mm（满足构造要求：hf，max7.8mm，hf,min3.7mm。）焊缝，踏步板两端与斜梁焊接，按简支构件计算。

1.2.2 荷载计算

恒荷载：7.85103kg/m365063001069.8N/kg0.16KN/m

活荷载：3.5KN/m20.3m1.05KN/m

荷载基本组合：P0.161.21.051.41.662KN/m

荷载标准组合：Pk0.161.051.65KN/m

1.2.3 截面验算

截面形心至踏步板上缘的距离：y030063506317mm

300650665033006222I506317300673 惯性矩：

12120.265106mm4 最大弯矩：M121pl1.6621.83020.70KNm

88M0.7010622y567129.43N/mm＜f300N/mm 抗弯计算：，满6I0.26510

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足要求。

抗剪计算：求。

V1.51830/21.557.1N/mm2＜fv175N/mm2，满足要A5065Pkl451.6518304l4.41mm＜7.32mm,满 挠度计算：384EI3842060000.265106250足要求。

1.2.4 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V1.830/21.551.42KN

对于焊缝构造要求：hf,min1.56.53.8mm,hf,max1.267.8mm,取hf6mm

v1.42103

v1.32N/mm2＜ffw200mm0.7hflw0.76268

1.3 梯段梁设计

1.3.1 梁选泽

梯段梁选用普通槽钢[16a，高度h=160mm,宽度b=63mm，腹板厚度tw6.5mm，翼缘厚度t10mm,r10mm,面积A2195mm2，自重g17.23kg/m,

惯性矩Ix8.6610mm,截面抵抗矩Wx1.0810mm。

1.3.2 荷载计算

6453考虑到楼梯栏杆、防火等，近似将其自重放大2倍。

0.15220.1723/cos291.54KN/m0.30恒荷载：

3.5活荷载：1.8303.20KN/m2

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p1.21.541.43.206.32KN/m荷载基本组合：

Pk1.543.20cos2293.64KN/m沿斜向垂直于梁轴线的荷载标准组合：

1.3.3 截面验算

M斜梁跨中最大弯矩为：121pl6.323.79211.35KNm88

M11.35106105.1N/mm2＜f300N/mm25W1.0810最大正应力为：，满足要求。

V最大剪力为：pl6.323.7911.98KN22，满足要求。

VSx12.010363.91032213.6N/mm＜f175N/mmvIxtw8.661066.5最大剪应力为： ，满足要求。

挠度验算：要求。

382053.6445Pkl0lcos299.7mm＜17.3mm384EI3842060008.661062504，满足1.3.4 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：V12103hf0.95mm0.7ffwlw0.720090

hf,max1.2tmin1.26.57.8mm根据构造要求：hf,min1.5tmax1.584.2mm

取hf6mm。

楼梯梁与地面预埋件采用C级M16螺栓连接。

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单个螺栓受剪承载力：πd2b3.14162Nfv14028.1KN44bv

螺栓在荷载作用下所受的水平剪力为：

0.5pl20.56.333.792VH21.7KN＜Nvb28.1KN，满足要求。

2.12.11.4 休息平台验算

1.4.1 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。1.4.2 荷载计算

2278.50.00821.22KN/m，活荷载为3.5KN/m平台板楼面恒荷载：。

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：pk1.263.54.76KN/m。

1.4.3 截面验算

M跨中最大弯矩为：121pl6.40.7420.44KNm88

最大正应力：

M0.4410641.19N/mm2＜f300N/mm2W10666.7，满足要求。

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V最大剪力：pl6.40.742.4KN22

最大剪应力：3V32.41030.45N/mm2＜fv175N/mm22bh2100082，满足要求。

5pkl054.767404l5.12mm＜8.1mm4384EI38420600071.9810250挠度验算：，满足要求。

1.4.4 加劲肋验算

p6.40.741.20.114.87KN/mpk4.760.740.113.63KN/mM0.1254.872.0252106183.21N/mm2＜f300N/mm23W13.6410VSx0.53.632.02510352.227510221.09N/mm＜f175N/mm,v6Ixtw0.721010满足要求5pkl053.6320254l5.12mm＜8.1mm,满足要求4384EI38420600071.98102504由于与平台有可靠连接，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：V4.99103hf0.47mmw0.7fflw0.720075

hf,max1.2tmin1.289.6mm根据构造要求：hf,min1.5tmax1.5104.7mm取hf6mm

1.5 平台梁设计

1.5.1 平台梁的选择

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平台梁选用HN200100，高度h200mm,宽度b100mm,腹板厚度tw5.5mm，截面抵抗矩Wx1.88105mm3。翼缘厚度t8mm,r13mm,面积A2757mm2，自重g21.7kg/m,惯性矩Ix18.8106mm41.5.2 荷载计算

恒荷载：0.21721.392.353.63/26.05KN/m

2.0253.633.59.87KN/m22活荷载：

p1.26.051.49.8721.08KN/m荷载基本组合：

荷载标准组合：pk6.059.8715.92KN/m

1.5.3 截面验算

M斜梁跨中最大弯矩为：121pl21.084.2246.48KNm88

M46.48106247.2N/mm2＜f300N/mm25W1.8810最大正应力为：，满足要求。

V最大剪力：pl21.084.244.27KN22

最大剪应力：V44.27103138.78N/mm2＜fv175N/mm2Aw585.54，满足要求。

5pkl0515.9242004l16.66mm＜16.8mm384EI38420600018.8106250挠度验算：，满足要求。

1.5.4 连接计算

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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：V44.27103hf3.16mmw0.7fflw0.7200502

hf,max1.2tmin1.25.56.6mmh6mm根据构造要求：hf,min1.5tmax1.5104.7mm，取f，双面焊缝。

1.6平台柱设计

1.6.1 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h=194mm,宽度b=150mm,腹板厚度tw=6mm，翼缘厚度t=9mm,r=16mm,面积A3976mm2，自重g31.2kg/m，惯性矩Ix27.4106mm4ix83mm,截面抵抗矩Wx2.83105mm3,iy35.7mm。1.6.2 强度计算

受压翼缘外伸宽度b1506/22358＜1310.73，截面塑性发展系数x1.05t9345N44.2710311.13N/mm2＜f300N/mm2,满足要求A3976

1.6.3 整体稳定验算

平台柱按两端铰接设计，构件的计算长度为L=2100mm。

x长细比：ylox210025.3＜150ix83lox210058.8＜150

iy35.7由于为轧制型钢，宽高比b/h=150/200=0.75＜0.8，按a类截面查轴心受压稳定

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系数的0.839。

N44.2710313.27N/mm2＜f300N/mm2,满足要求A0.8393976

1.6.4 局部稳定计算

b1506/22358＜100.158.813t9345翼缘局部稳定：，满足要求。

h01942921623524＜250.558.845tw6345腹板局部稳定：，满足要求。

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