基于特殊风载的非工作状态塔式起重机安全性分析

论文摘要

塔式起重机具有工作效率高,回转半径大,起升高度大的特点,在工业和民用建筑等领域得到广泛应用,已成为建筑行业的重要施工设备。由于塔式起重机的工作环境都是处于室外,受外界自然条件的影响相对较大,尤其是风荷载的影响,在塔式起重机的设计、安装、使用以及拆卸阶段都必须加以考虑,否则势必会给塔式起重机带来安全隐患。塔式起重机一旦发生安全事故,轻则造成塔机局部破坏;重则机毁人亡,给工作人员以及相关单位造成人身财产的损失。因此研究在大风作用下塔机的结构安全性就显得十分重要。现阶段对塔式起重机的研究主要可以概括为两方面:首先是对塔机的局部结构进行有限元分析,例如:起重臂、塔身、回转平台以及附着杆件等;其次是对塔机整机进行有限元分析。然而塔机整机的有限元分析大多是对工作状态下受特定荷载的情况进行模拟,对非工作状态下的塔机受特殊风荷载的研究非常少,只有个别文献有提及,但未做深入研究。论文正是在这样的背景下,研究了塔式起重机在非工作状态遇到特殊风荷载时的结构安全性,为塔式起重机使用部门及行业主管部门提供了理论指导,从而最大限度的降低在非工作状态下塔式起重机遇到特殊风荷载发生安全事故的几率,以保障各相关单位的人身财产安全。通过以上研究,论文对塔式起重机整体建模方法进行了初步研究,完成了在非工作状态下四种工况的塔式起重机整体分析,并就其中出现塔机钢结构材料强度不足的工况提出了预防措施,通过建模加载验证了该预防措施的可行性与可靠性。论文最后对研究结论进行了总结,并指出了当前研究工作的不足之处以及下一步研究工作的方向及预期达到的效果。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 1 绪论
• 1.1 塔式起重机的发展概况
• 1.1.1 国外塔式起重机情况简介
• 1.1.2 国内塔式起重机情况简介
• 1.2 本课题的研究现状
• 1.3 本课题的研究意义
• 1.4 本课题的研究内容
• 2 塔式起重机安全性的影响因素分析
• 2.1 设计制造缺陷对塔式起重机的影响
• 2.1.1 针对塔机设计制造缺陷的安全防治措施
• 2.2 使用不当对塔式起重机的影响
• 2.2.1 针对塔机日常使用过程的安全防治措施
• 2.3 外界自然力对塔式起重机的影响
• 2.4 风荷载计算规定
• 3 有限元基本原理及其实现方法
• 3.1 有限单元法的基本理论
• 3.1.1 有限元法的提出和应用
• 3.1.2 有限单元法的计算思路
• 3.1.3 有限单元法的解题步骤
• 3.1.4 有限元法的优越性
• 3.2 ANSYS 软件介绍
• 3.2.1 ANSYS 的基本组成
• 3.2.2 ANSYS 中结构分析单元的分类
• 3.2.3 ANSYS 的基本使用方法
• 4 塔式起重机有限元模型的建立及分析
• 4.1 塔式起重机的总体结构及组成
• 4.1.1 起重臂
• 4.1.2 塔身结构
• 4.1.3 塔顶
• 4.1.4 平衡臂与平衡重
• 4.1.5 附着装置
• 4.2 塔机有限元模型的建立
• 4.2.1 塔机的结构简化
• 4.2.2 塔机结构构件的单元选择
• 4.2.3 边界条件处理
• 5 QTZ25 型塔式起重机实例分析
• 5.1 QTZ25 型塔机的技术特性及结构参数
• 5.1.1 技术特性
• 5.1.2 结构参数
• 5.2 QTZ25 塔机实体模型的建立
• 5.2.1 工况分析
• 5.2.2 塔机各结构单元选择情况
• 5.2.3 各工况风荷载计算
• 5.2.4 塔机模型建立
• 5.3 本章小结
• 6 结论与展望
• 6.1 结论
• 6.2 展望
• 致谢
• 参考文献
• 附录