【引言】

        2018已近尾聲，感謝一直以來(lái)各位朋友對(duì)本公眾號(hào)的大力支持，你們的支持是本公眾號(hào)堅(jiān)持運(yùn)營(yíng)的無(wú)限動(dòng)力。本篇文章為2018年最后一篇文章，再次感謝大家的厚愛(ài)，祝大家元旦快樂(lè)！

【工程概況】

      某商場(chǎng)旋轉(zhuǎn)鋼結(jié)構(gòu)樓梯，采用Q345B鋼材，結(jié)構(gòu)層高3.7m，踏步寬1.5m，內(nèi)圈直徑3.5m，外圈直徑6m。樓梯兩端均與框架梁鉸接，踏步板截面：□100x100x5,樓梯主梁截面□250x150x8。采用ANSYS對(duì)其進(jìn)行結(jié)構(gòu)受力計(jì)算分析。

【材料參數(shù)】

本次計(jì)算只考慮彈性計(jì)算，材料參數(shù)如下：

彈性模量：200Gpa;

密度（考慮節(jié)點(diǎn)連接，保守估計(jì)對(duì)結(jié)構(gòu)密度放大1.1倍）：7850*1.1=8635kg/m^3

泊松比：0.3

【荷載參數(shù)】

本次計(jì)算考慮恒載與活載的最不利組合，附加恒載按0.6,活載按3.5考慮。

【結(jié)構(gòu)建?！?br>

本次建模通過(guò)先建立節(jié)點(diǎn)，然后建立單元的方法進(jìn)行，結(jié)構(gòu)單元采用Beam188。首先對(duì)原結(jié)構(gòu)進(jìn)行一定的簡(jiǎn)化，計(jì)算出各個(gè)節(jié)點(diǎn)的三維坐標(biāo)。通過(guò)N命令建立節(jié)點(diǎn)，然后通過(guò)E命令建立單元，值得注意的是，此處除了僅僅建立結(jié)構(gòu)本身需要的節(jié)點(diǎn)外，還需要建立結(jié)構(gòu)主梁所需要的方向點(diǎn)。結(jié)構(gòu)模型如下：

【荷載加載】

1、邊界條件設(shè)定：樓梯兩端通過(guò)預(yù)埋件與混凝土框架主梁相連，理論上該連接具有半剛性特點(diǎn)，介于鉸接和剛接之間。若支座采用完全剛接計(jì)算，結(jié)構(gòu)相應(yīng)的位移和應(yīng)力都很小，偏于不保守；若采用彈簧模擬框架梁與樓梯的連接，由于彈簧參數(shù)的取值業(yè)內(nèi)并沒(méi)有統(tǒng)一認(rèn)識(shí)，具有太多隨機(jī)性，所計(jì)算結(jié)果并不具有可靠性，故而本次模型偏保守的采用鉸接支座。

2、荷載計(jì)算

1）樓梯自重，重力加速度取9.8

2）附加恒載：附加恒載投影計(jì)算值取0.6Kpa,折算為線荷載，踏步寬400，故折算為線荷載P1=0.4*0.6=0.24KN/m

3）活載取值：商場(chǎng)樓梯活載考慮3.5Kpa,折算為線荷載，踏步寬400，故折算為線荷載取值P2=3.5*0.4=1.4KN/m

3、荷載工況

1）標(biāo)準(zhǔn)荷載工況：自重+附加恒載+活載

2）基本荷載組合：分1.2和1.35組合，經(jīng)計(jì)算，1.2組合為控制工況，也即1.2*（自重+附加恒載）+1.4*活載

4、荷載加載

由于本次計(jì)算只是線性計(jì)算，為了避免后續(xù)工況需要乘以系數(shù)由此帶來(lái)的操作不便，在實(shí)際計(jì)算中，直接對(duì)荷載值乘以相應(yīng)的系數(shù)，本次加載命令流如下：

Acel,,9.8*1.2

esel,s,sec,,2

sfbeam,all,2,pres,2.248e3

allsel,all

其中2.248=1.2*0.24+1.4*1.4

【計(jì)算結(jié)果】

1、結(jié)構(gòu)位移云圖

2、位移矢量圖

3、最大位移差

4、主梁彎矩圖(MZ)

4、主梁彎矩圖(MY)

5、主梁軸力圖

6、主梁剪力圖

7、踏步板彎矩圖

8、踏步板剪力圖

9、踏步板軸力圖

10、主梁?jiǎn)卧猋側(cè)應(yīng)力云圖

11、主梁?jiǎn)卧猌壓應(yīng)力云圖

【總結(jié)】

通過(guò)上面的分析可知，結(jié)構(gòu)在最不利工況下的最大位移值為7.57mm，發(fā)生在外側(cè)接近中級(jí)平臺(tái)位置，結(jié)構(gòu)最大差值大約為4mm，發(fā)生在平臺(tái)位置。

結(jié)構(gòu)主梁最大彎矩為16KN.m，最大剪力為8KN，最大軸力為86.6KN，主梁Y側(cè)最大正應(yīng)力為37.9Mpa，Z則最大正應(yīng)力為38Mpa，靜力計(jì)算結(jié)果滿(mǎn)足規(guī)范要求。

當(dāng)然，還可提取內(nèi)力值，根據(jù)《鋼標(biāo)》手算應(yīng)力值，以查看是否滿(mǎn)足規(guī)范要求。