钢结构螺旋楼梯结构的直接分析法研究

Abstract

钢结构螺旋楼梯因其特殊的异形结构受力复杂，使得传统线性分析法不能准确预测其力学响应进行稳定性设计，尤其是在确定计算长度时。研究采用直接分析法来克服这些限制，考虑了结构整体性和构件的初始缺陷，为分析和设计这类结构提供了一个高效且安全的方法。以一个具体工程为例，使用NIDA软件进行了直接分析法的稳定性研究，并将所得结果与线性分析法的结果进行了对比。研究考察了在全跨满载、左半侧满载、右半侧满载以及不同扇形组合活荷载分布下的力学响应，以及不同支座条件对楼梯结构响应的影响。结果表明，直接分析法得出的最大构件应力比一阶线性分析结果高，应力比达到0.993，相应的竖向位移更为显著，最大为0.348 m，印证了二阶效应的重要性。在设计钢结构螺旋楼梯时，应特别考虑活荷载的不利分布，左半侧满载条件下的设计更为不利。对于活荷载扇形分布，位于楼梯中跨的扇形3和4区域的影响最大。此外，顶部支座的刚度增加有助于降低应力比，但同时会导致二阶弯矩因二阶效应增大。研究对于指导钢结构螺旋楼梯的分析和设计具有重要意义