摘要：混凝土旋转楼梯是现代建筑工程中常用的一类结构，随着建筑行业的发展，混凝土旋转楼梯的应用数量逐渐增多，旋转楼梯的结构造型具有美化的效果，能够从视觉上营造艺术的美感。混凝土旋转楼梯的结构设计类型比较多，为了提高楼梯结构的稳定性，就要规范好结构设计，满足后期施工的基本需求。由此，本文主要探讨混凝土旋转楼梯结构设计的内容。
关键词：混凝土；旋转楼梯；结构设计
旋转楼梯在建筑工程中，既可以达到功能的要求，又可以体现楼梯造型的美感。混凝土旋转楼梯的结构设计要符合建筑工程的需求，充分结合艺术造型、结构功能等因素，规范好混凝土旋转楼梯的结构设计，以便为后期的技术施工提供参考标准，进而体现混凝土旋转楼梯结构设计的重要性，维护混凝土旋转楼梯结构设计的科学性及合理性。
一、混凝土旋转楼梯的结构设计分析
混凝土旋转楼梯实现了艺术与造型的相互结合，其是建筑工程中较为常用的一类楼梯结构形式。混凝土旋转楼体结构设计时要充分考虑建筑工程的需求，打破原有旋梯的圆弧形设计，采用多种平面布置的方法构成旋梯的主体，简化旋转楼梯结构的设计过程。混凝土旋转楼梯结构设计表明了楼梯在建筑工程中的状态，规范好结构设计有利于提升旋转楼梯结构的质量水平。
二、混凝土旋转楼梯的结构设计内容
1、模型设计
模型设计用于研究混凝土旋转楼梯与建筑工程的关系，模型设计是首要的设计内容，利用空间模型分析混凝土旋转楼梯的力学特征及刚度特征[1]。旋转楼梯模型设计中配置了梁元结构，踏步板可以设计成双向悬挑的结构，保障楼梯结构空间的通透性。模型设计中混凝土旋转楼梯的空间位置需通过形心线离散成若干个梁元，连接好旋转楼梯的节点，促使整个模型中的旋转楼梯能够在空间上形成梁元结构。
首先在模型设计中要模拟旋转楼梯的几何结构，设计好内缘线、外缘线以及形心线，规划出空间螺旋曲线在平面上的投影线，明确旋转楼梯的圆半径，设计好旋转楼梯中节点与节点之间的高差，也就是层高差距，在模型中还要研究平面中的角度数值，设计出旋转楼梯空间曲线的展开坡度；然后是通过模型分析混凝土旋转楼梯的单元特性，模型中构建出单元坐标系，使用方程表现出单元刚度，设计刚度矩阵，用于评估混凝土旋转楼梯中的单元杆端力以及单元节点位移数据；最后是混凝土旋转楼梯的坐标转换设计，确定出坐标之后再实行坐标转换，获取坐标数据下的单元刚度矩阵数据，满足混凝土旋转楼梯的设计需求。
2、总体设计
混凝土旋转楼梯的结构总体设计上，最先要按照结构坐标系的要求，设计出边界条件，边界条件中重点考虑坐标系的规范要求，利用节点位移构成平衡方程，分析结构体系内的弹性可动节点，控制好节点位移向量，混凝土旋转楼梯的结构体系中有若干个单元，利用总刚度矩阵设计出节点荷载的向量数据，直接求出节点的荷载。混凝土旋转楼梯结构的总体设计中较为注重位移、节点，从整体上设计出混凝土旋转楼梯的关键部分，以免影响旋转楼梯结构设计的准确性。
3、承载力设计
混凝土旋转楼梯结构设计中，承载力属于一项重要的指标，承载力的计算遵循混凝土结构设计规范，计算承载力时提供了综合式的方法，结合多种计算公式简化承载力的计算过程，强调承载力计算的实用性[2]。例如：混凝土旋转楼梯结构的承载力设计上，联合了6种内力计算的方法，单独提取承载力的计算数据，利用附加计算的方法，综合了不同分组中的内力数据，保障每组数据的独立性，还要叠加箍筋与纵向筋的数据信息，把纵向筋布置到混凝土旋转楼梯的全截面上。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆截面承载力的计算过程中，结构截面受到多种作用力的共同影响，按照公式中的规范要求设计结构截面，调整几何尺寸以及物理参数，规范好截面的承载数值。
4、构造设计
混凝土旋转楼梯的构造设计分为3个部分，分别是：（1）旋梯截面的矩形构造设计，混凝土旋转楼梯的周围设计了纵向筋结构，旋梯截面为矩形设计，内部布置的纵向筋要在扭矩、弯矩和轴力上发挥出共同的作用，纵向筋沿着混凝土旋转楼梯矩形截面的四周布置时，控制好纵向筋各边的长度，箍筋设计中使用多肢股 的设计方法，板厚决定肢距，确保旋梯截面矩形位置的配筋量达到规范的标准；（2）纵筋的实长和成型设计，混凝土旋转楼梯的纵筋结构内，两个端点之间存在着高度差，在纵筋实长与成型设计中确定出高度差，假设为Hi，混凝土平面投影圆半径是Ri，平面投影的含角是Ai，此时平面投影中的展开弧长Li的计算公式为RiAi，空间曲线的展开长度计算公式是L=（Hi+Li）1/2；（3）纵向筋的接头设计，混凝土旋转楼梯结构的纵向筋布置复杂，同时增加了接头设计的复杂性，根据受拉筋设计出纵向筋的接头百分率数据，利用挤压套筒的方式连接好纵向筋的接头，避免影响混凝土旋转楼梯整体结构的受力状态，纵向筋在混凝土旋转楼梯结构中如果为弧形设计就要优先选用绑扎搭接的方法，不要使用螺纹套筒。
5、配合性设计
混凝土旋转楼梯结构的配合性设计中，设计出旋梯结构的坡度，坡度数据要做到合理性，其中空间螺旋曲线的坡度设计要按照直角三角形进行设计与规划，如果混凝土旋转楼梯结构的坡度不符合建筑工程的需求，就要调整平面图的总含角数值，或者调整层高数值，促使混凝土旋转楼梯结构设计能够配合建筑结构，充分发挥混凝土旋转楼梯的结构作用[3]。混凝土旋转楼梯的配合性设计中主要是规范了其在建筑工程中的应用，防止出现结构不合理的问题。
三、混凝土旋转楼梯设计的注意事项
1、注意设计数据的准确性
数据是混凝土旋转楼梯结构设计注意事项中的要点，做到数据设计的准确性才能规范楼梯结构的应用。在设计数据的注意事项中，最为关键的是踏步标高和底模板的尺寸设计[4]。踏步标高设计数据中要注意楼梯底面和垂直面之间的夹角数据，旋转楼梯的相同径向位置，踏步面的标高不能有差异，级高也要保持稳定不变的状态，准确计算出底板内外的高差数值，控制好径向位置外侧标高与内侧标高的差距。混凝土旋转楼梯中，各级楼梯底模板的尺寸设计中，特别注意楼底模板的曲面设计，可以把曲面分解成小块底模，确保小块底模和踏步投影在水平面上的一致性，加强底模板空间尺寸设计的控制力度。
2、注意结构中控制线设计
混凝土旋转楼梯结构设计中注意控制线的设计过程，控制线在整个楼梯结构中起到规范和约束的作用，控制线设计的注意事项中可以按照设计图纸，检查旋转楼梯圆心位置的中心控制桩，使用小钉确定出控制桩的中心点位置，固定好桩体防止其发生位移，进而为旋转楼梯结构提供标准的设计，防止旋转楼梯结构施工中出现设计误差。
结束语：
混凝土旋转楼梯结构具有一定的造型要求，增加了后期施工的难度，在混凝土旋转楼梯结构中要规划好设计方案，以此来约束混凝土旋转楼梯的施工过程，以免影响混凝土旋转楼梯的使用效果，更重要的是维护混凝土旋转楼梯结构的规范性和稳定性，为建筑工程提供优质的楼梯结构，表明混凝土旋转楼梯结构设计的重要性。
参考文献：
[1]杨勇.现浇混凝土旋转楼梯施工技术的研究[J].建筑施工，2016，38（10）：1369-1370+1373.
[2]唐光暹，谢京伟，邓志恒.480°混凝土旋转楼梯施工技术[J].建筑施工，2016，38（09）：1225-1227.
[3]张雪波，张婷，田川.SAP2000在混凝土旋转楼梯结构设计中的应用[J].四川建筑，2014，34（04）：159-162.
[4]韩雪松，冯莉梅.ANSYS在混凝土旋转楼梯结构设计中的应用[J].天津城市建设学院学报，2006（04）：255-258.
论文作者:卢嘉昇
论文发表刊物:《防护工程》2018年第22期
论文发表时间:2018/11/24
标签：楼梯论文; 混凝土论文; 结构论文; 结构设计论文; 承载力论文; 纵向论文; 截面论文; 《防护工程》2018年第22期论文;