【摘 要】 內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的支護(hù)體系屬于超靜定的結(jié)構(gòu)形式，本文將以結(jié)構(gòu)力學(xué)中的力法來解決超靜定問題，然后解出墻體對(duì)于塔機(jī)支護(hù)體系在水平方向的各作用力，并采用軟件解出系統(tǒng)的作用力與桿和梁剛度參數(shù)變化之間的關(guān)系。

【關(guān)鍵詞】 內(nèi)爬式 塔式起重機(jī) 支護(hù)體系 剛度 力法 支座力 超靜定

【DOI編碼】 10.3969/j.issn.1674-4977.2015.10.011

1 前言

在高層和超高層的工程建筑中，內(nèi)爬式塔式起重機(jī)的工程機(jī)械優(yōu)勢越來越大，因此，其支護(hù)體系的分析也尤為重要。本文分析的支護(hù)體系是由三根支撐桿和兩根主梁組成。塔式起重機(jī)的支撐框架固定在兩根主梁之上，由于主梁主要承受的是整機(jī)產(chǎn)生的垂直載荷及水平載荷。其中，水平載荷是整機(jī)的工作力矩和風(fēng)載荷共同作用產(chǎn)生，且由三根水平支撐桿和兩根主梁共同承受，這也是本文的主要研究方向。水平方向上，由整機(jī)產(chǎn)生的水平力通過梁和支撐桿傳遞給墻體的支撐點(diǎn)，構(gòu)成墻體的支撐載荷。在實(shí)際工程中，由于桿件材料的選擇（截面積，截面慣性矩）和桿件之間布置形式（支撐桿和梁的長度，支撐桿與梁的位置關(guān)系）的不同，導(dǎo)致由梁傳遞給墻體的力和由支撐桿傳遞給墻體的力分配關(guān)系不確定，這樣就有可能造成兩個(gè)力中的某個(gè)力過大，從而給桿件和墻體形成破壞。那么分析研究桿件材料和其布置形式對(duì)支護(hù)體系各個(gè)支反力的影響具有實(shí)際的工程意義。

2 支護(hù)體系的受力分析及計(jì)算

內(nèi)爬式的支護(hù)結(jié)構(gòu)，兩主梁可等效為等值剛度的單主梁，而塔身對(duì)于兩根主梁的水平方向的力可等效為兩個(gè)作用于單主梁上的外力P。三根支撐桿與梁和墻體之間的連接形式均為鉸接結(jié)構(gòu)，為二力桿的形式，主要受拉壓軸向力作用。依據(jù)結(jié)構(gòu)力學(xué)可以將該支護(hù)的結(jié)構(gòu)簡化。如圖1所示超靜定的組合結(jié)構(gòu)形式，根據(jù)力法原理去掉A、B點(diǎn)處的多余約束進(jìn)而得到力學(xué)基本體系。

以ZSL2700塔機(jī)的支護(hù)體系工程為實(shí)例，各長度值：x=2.89m，y=3.68m，t=5.69m，E=常數(shù)，令外力P=1，以支撐桿的橫截面積A和梁的慣性矩I為變量，通過MATLAB軟件計(jì)算得出的4個(gè)外力X1、X2、Fc、Fd與A、I之間的關(guān)系，經(jīng)分析可知：當(dāng)三根支撐桿的EA增大或保持不變時(shí)，隨著梁的EI減小，梁對(duì)于墻體的作用力X1和X2將逐步減小，三個(gè)支撐桿對(duì)墻體的作用力Fc和Fd將逐漸增大，最終將承擔(dān)所有的外力P。該過程中，塔機(jī)的水平力P逐漸向剛度大的三根支撐桿傳遞；而當(dāng)支撐桿的EA減小或固定不變時(shí)，隨梁的EI增大，塔機(jī)的外力P逐漸傳遞到剛度大的梁，墻體所受支撐桿力也隨之減小。在設(shè)計(jì)實(shí)際工程時(shí)，桿件面積和主梁水平剛度的合理配置，對(duì)于墻體的最大支反力的降低有決定性的作用。此時(shí)，主要由三根支撐桿承擔(dān)的塔機(jī)水平力。標(biāo)定值點(diǎn)（在A=0.022m2，I=0.002m4工況下）為ZSL2700內(nèi)爬式塔機(jī)支護(hù)體系的設(shè)計(jì)點(diǎn)，且X1=0.01P，X2=0.04P，F(xiàn)c=0.73P，F(xiàn)d=1.22P符合安全設(shè)計(jì)值。

3 結(jié)束語

本文通過力法解決了內(nèi)爬式塔式起重機(jī)支護(hù)體系在水平方向上的超靜定問題，從而得出支座反力的表達(dá)式，并且通過MATLAB軟件得出四個(gè)外力X1、X2、Fc、Fd與橫截面積A和慣性矩I之間的關(guān)系。證明內(nèi)爬式塔機(jī)的水平載荷隨著支撐桿和梁的剛度而改變，在設(shè)計(jì)實(shí)際工程時(shí)，可根據(jù)工程的需要通過改變兩者的剛度（EA，EI）的發(fā)放來調(diào)節(jié)分配梁和支撐桿所承受的作用力。

作者簡介

黃宇，本科，工程師，現(xiàn)于沈陽特種設(shè)備檢測研究院從事特種設(shè)備檢驗(yàn)工作。

（責(zé)任編輯：張曉明）