钢材等级:Q235,查钢结构设计规范得f=215N/mm2,fy=235N/mm2。截面类型:四角钢组合格构式截面(b类)。缀条类型:上下为对角三角形;前后为有横缀条对角三角形(减少南自重引起的下垂弯度和挠度)。
(1)假设构件的长细比l,由整体稳定公式计算需要的截面面积A。通常假设l=50~100,当N大而计算长度小时,l取较小值,反之则取较大值。根据l值,截面分类和钢种类可查得稳定系数j,则需要的截面面积为
A N /(jf)
初选l=80,根据查表得j=0.688,初选等边三角钢L63 4、缀条L30 3的截面积A=4.98cm2,则4 4.98=19.92cm2。
(2)由于附墙杆两端都是铰连接,根据钢结构设计规范,查表可得:h1=h2=1。
l0x=l0x=h1l=14200mm
ix=iy=l0x/l=177.5mm
按等稳定性:ix=0.45,iy=0.456。
查表可得此种构架的挠度 l/400,为了减少附墙架的挠度,选h=420mm,b=400mm,缀条一般斜放角度为40 ~70 之间,本设计选用55 。
5.附墙有限元分析
5.1 附墙杆的建模
塔机附墙杆的约束受力图见图6。
5.2 材料属性的建立
由于此附墙采用的是Q235钢,其弹性模量E=206 103N/mm,泊松比m=0.3,密度r=7.8 10-6kg/mm3。
5.3 工况刚度、强度有限元分析
考虑到安全性,可用最大拉力F=400kN。由上述分析可知:最危险工况为非工作状态。
6.结论
(1)通过有限元分析可以看出,最大应变为199MPa,其发生在附墙杆最左端的面板上。此值小于最大抗拉强度f=215N/mm2,满足要求。由于受重力的作用,附墙杆产生变形,通过分析可知其最大变形为21.9mm。根据理论设计查得最大挠度l/400=35.5mm,所以附墙杆的最大变形量符合最大挠度要求。
(2)通过理论计算得出其最大应力为198.5MPa,同时通过有限元分析法得出最大应力为199MPa,其相差0.5MPa,2种结果的误差为0.25%,由此可看出这2种方法都是相当可靠的,并均符合最大抗拉强度f=215N/mm2。通过分析数据,可看出在对附墙杆强度安全性分析中,由这2种不同方法得出基本相同的结果。对于工程问题来说,更能满足工程安全性,进行安全生产。
7. 结束语
通过分析表明,塔机上部各载荷的大小及方向均在360 回转中变化,各附着撑杆的受力也随之变化,这种方法求出的各撑杆内力最大值应符合实际,Msc.Nastran分析也说明此设计符合实际工况要求。此设计已经被施工单位应用到实际中,实际应用表明此设计安全、可靠。