塔式起重機結構非線性分析.pdf

1、隨著城市化的發(fā)展，高層建筑逐年增多，施工高度的增加使得對塔機性能的要求也越來越高。塔機處于獨立狀態(tài)起升高度逐漸增加時，結構的非線性越來越明顯。為分析非線性因素對塔機結構性能的影響，本文以某塔式起重機為研究對象，利用ANSYS建立了塔機有限元模型，分別研究了非線性對塔機強度、靜剛度、地震反應以及塔身穩(wěn)定性的影響。
　　利用ANSYS軟件對塔機強度及靜剛度進行了校核，結果表明，該塔機靜強度及靜剛度均滿足設計要求。在此基礎上，采用非線性

2、有限元求解技術，考慮了材料非線性以及幾何非線性因素，分別計算了不同參數下塔機強度以及靜位移。分析表明，非線性因素對塔機的強度計算影響不大，其計算結果與線性解相差不大，幾何非線性對塔機的靜剛度計算影響較大;隨著塔機自由高度的逐漸增加，幾何非線性對塔機靜位移的影響逐漸增大。塔機處于最大獨立高度時，線性解與非線性解的相對偏差接近20％，此時幾何非線性對塔機靜位移的影響難以忽略，因此在工程實際中，計算塔機靜剛性時，需要考慮塔機結構的幾何非線性因

3、素。
　　利用ANSYS軟件計算了塔機最大獨立狀態(tài)下的固有頻率，并得到其前八階振型和基本周期。選用El-Centro波作為地震動輸入，采用時程分析法，計算抗震設防等級為7度時地震作用下塔機的動態(tài)響應。結果顯示，塔機起重臂端部節(jié)點豎向位移最大，塔機結構的最大應力出現(xiàn)在地震反應的初始時刻，塔身最大應力在整個地震反應過程中具有較大波動。對比線性和非線性分析計算結果，得出幾何非線性對塔機結構動態(tài)響應影響很大。計算塔機起重臂與地震載荷處于不

4、同角度時非線性地震反應，結果表明，起重臂與地震載荷間的夾角對塔機結構的動態(tài)響應具有一定影響，起重臂與水平地震載荷平行時，有利于塔機結構的安全。不同抗震設防烈度下的分析表明，抗震設防烈度對塔機豎向位移以及應力均有影響，隨著抗震設防烈度的增大，塔身最大應力和結構最大應力的增量均呈成倍增長趨勢。
　　最后對塔身進行了屈曲分析，對特征值解與非線性解進行對比得出，特征值解為塔機額定起升載荷產生總輪壓的10.46倍，是非保守解，非線性解為總輪