旋转楼梯舒适度计算分析

      随着现代建筑及钢结构的不断发展，越来越多且造型复杂的钢结构楼梯被应用到实际项目中。其中旋转楼梯因具有造型美观、节约空间、立体感更强等优点而被广泛应用。

      通常情况我们计算旋转楼梯时仅考虑结构强度、稳定、及位移等因素，却忽略楼梯舒适度的计算。人行荷载可能会引起的结构竖向振动及共振响应。在实际工程中偶尔遇到旋转楼梯在人行荷载作用下发生抖动的情况，使人产生不适，因此对钢结构旋转楼梯进行舒适度分析很有必要。本文以MIDAS软件为例，对旋转钢楼梯在人群激励荷载作用下的舒适度进行分析。

   一、结构模型

     该楼梯楼梯上端与混凝土结构连接，下端落地。楼梯宽度1.9m，层高5.1m，梯梁设计截面采用B450X180X12焊接矩形管（业主为考虑装饰及造价等因素施工时改为B370X140X10焊接矩形管），本模型采用B370X140X10截面进行验算舒适度，材质Q355B。

二、舒适度限值

     根据最新的《JGJT 441-2019 建筑楼盖振动舒适度技术标准》。

4.2.4 连廊和室内天桥的第一阶横向自振频率不宜小于1.2Hz，振动峰值加速度不应大于表 4.2.4 规定的限值。

表4.2.4连廊和室内天桥的振动峰值和加速度限值

      由计算结果可知结构一阶自振频率为2.448Hz

四、楼梯舒适度计算

    《JGJT 441-2019 建筑楼盖振动舒适度技术标准》给出了多种激励荷载输入，根据第9章的连廊和室内天桥人群荷载进行计算。

     本例以一阶竖向人群荷载作用舒适度计算为例。

4.1 竖向人群荷载频率计算 

      旋转楼梯的结构计算可采用三维梁单元或将梯梁、踏步板、休息平台等作为空间壳单元模拟计算。旋转楼梯受力较复杂，一般情况下内侧梯梁受力较大，通常由强度控制，而外侧梯梁一般由挠度控制。

      欢迎讨论旋转楼梯舒适度计算是较复杂的过程，本文仅以特例说明旋转楼梯舒适度计算的必要性和重要性，欢迎讨论。