塔架的稳定性及强度计算
塔架稳定验算
附件：塔架稳定性验算
1、塔架主要受力分析：
垂直方向主要为塔架自身重力
水平方向主要有风力荷载及考虑密目网最大贯穿力5kg 在1m 高度产生的水平冲击力。
2、水平风荷载计算
根据《建筑施工脚手架构造与计算手册》查表得知，基本风压取昆明地区50年一遇标准值0.3KN/m 2,风压高度变化系数取1.42，密目式安全立网挡风系数，根据《建筑施工脚手架构造与计算手册》查表1-30，2300网目密度挡风系数0.841。
风荷载体型系数09.1841.03.13.1=⨯==ϕμ，（纵距、步距按照角钢1.8*1.8m 搭设计算） 风荷载标准值：2/33..03.009.142.17.07.0m KN o s z k =⨯⨯⨯==ωμμω。
3、冲击荷载计算：
水平冲击荷载取KN N 049.08.95=⨯=
4、单个立杆强度及稳定性验算
竖向荷载主要为结构自重，结构自重主要为140mm 工字钢及L75角钢，取最大。
架子工作的安全稳定性计算和施工现场安全交底方案
架子工作的安全稳定性计算和施工现场安全交底方案一、引言架子工作是建筑施工中常见的一种作业方式，它提供了施工人员在高空作业时所需的支撑和平台。
然而，在进行架子工作时，安全稳定性成为了首要考虑的因素，以确保施工现场的安全。
本文将介绍架子工作的安全稳定性计算和施工现场安全交底方案，以提供一种完善的安全管理措施。
二、安全稳定性计算在进行架子工作之前，必须进行安全稳定性计算，以确定所需的支撑结构和材料。
这个计算过程涉及到几个重要的参数，如施工工艺、载荷分布、工地环境等等。
通过对这些参数的计算和分析，可以确保施工现场的安全。
三、施工现场准备在进行架子工作之前，施工现场必须进行准备工作，以确保施工过程中的安全。
这包括清理建筑现场、搭建临时围栏、设置警示标志等等。
同时，还需要对施工现场进行检查，以确保没有潜在的危险因素存在。
四、施工工艺和流程在进行架子工作之前，施工工艺和流程应该被明确指定，并向施工人员进行详细的说明和培训。
这包括架子的搭建、使用和拆除过程中需要注意的事项。
通过规范的施工工艺和流程，可以降低事故发生的概率，提高施工现场的安全性。
五、施工人员培训与安全意识为了确保施工现场的安全，施工人员必须接受相关的培训，掌握架子工作的技术要求和操作技巧。
此外，要提高施工人员的安全意识，使其能够识别和应对潜在的危险和风险。
六、安全设备和器材在进行架子工作时，必须使用符合国家标准的安全设备和器材，如安全带、安全网、防护用具等等。
这些设备和器材的选择和使用要符合相关法规和规范要求，并经过认证。
七、监督与检查为了确保架子工作的安全稳定性，施工现场应进行定期监督与检查。
这可以通过设立专门的监督机构和相关人员，加强对施工现场的管理和监控。
只有在充分履行安全管理职责的前提下，施工现场才能更好地保障工人的安全。
八、事故应急处理尽管采取了一系列的安全措施，架子工作仍然存在一定的风险。
施工企业应制定完善的事故应急处理方案，明确各项应急措施和责任人，以应对各类突发事件。
安世亚太风电培训资料—风机塔架的稳定性计算
▪ 注意：坐标系
2008 风电机组结构有限元分析培训
塔架屈曲分析应用实例…
❖ 求解设置及提交计算
▪ 特征值屈曲分析
• 预应力选项设置
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塔架屈曲分析应用实例…
❖ 结果后处理
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▪ 塔架边界条件的处理
• 位移边界：位移约束方式定义 • 力边界：力的加载点及加载方式定义
▪ 塔架的特征值屈曲计算 ▪ 结果后处理
❖ 塔架屈曲分析技术要点总结
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塔架失稳概述
❖ 塔架失稳是指当塔架承受的载荷 超过某一临界值时突然失去原有 几何形状的现象。
❖ 不同形式的塔架结构以及不同形 式的载荷所引起的失稳后的几何 形状不同。
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塔架屈曲分析应用实例…
❖ 网格模型
▪ Solid186单元，高阶单元 ▪ 扫略网格，全六面体 ▪ 厚度方向3层 ▪ 有门洞和无门洞网格尽可能一致
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塔架屈曲分析应用实例… ❖ 边界条件
▪ 底部全约束 ▪ 顶部施加门洞受压的单位弯矩
▪ 附加的约束条件:
• 不允许非零位移约束或热载荷
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特征值屈曲的一般步骤
▪ 位移边界 ▪ 力边界 ▪ 预应力选项 ▪ 静力计算
▪ 载荷因子 ▪ 屈曲模态 ▪ DIN工程计算
建模
预应力静 力计算
特征值屈 曲计算
结果后 处理
▪ 几何模型 ▪ 材料模型 ▪ 有限元模型
▪ 特征值屈曲 ▪ 模态提取方法 ▪ 模态扩展 ▪ 特征值屈曲计算
塔机稳定性计算
4.2.4.突然卸载稳定性
工作状态：考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：自重载荷取1，起升载荷取-0.2，风载荷系数取1.0。（1）起升载荷计算：
F.r=（8000＋246）×15500×10=1278130000 Kg.mm（2）偏心e计算：
风力
风压迎风面积
2
部件
总面积mm
2
充实率ω
挡风折减系数
风载荷N
到基础距离mm 23530
对基础底面力矩N.mm 32669052 1406904 33025746 2669776
系数N/m 1.6 1.6 1.2
250 250 250 250
mm
2
塔身下转台支撑
1476273 4110752 0.3591 0.47 13884 657743
M=（132137500×1.5＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10 =1453108030N.mm F h =0N
Fg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490N e=1123.4mm
4.2.2.动态稳定性
工作状态：有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：起升载荷系数取1.30，离心力系数取1.0，自重载荷取1.0，风载荷系数取1.0（1）风载荷计算：
重心至回转中心距离
mm 2250 10500 20500 30500 40500 50500 57500 62500 67500 70740
力距Kg.mm 1080000 9082500 16154000 21746500 25758000 25856000 26737500 21060000 5871420
风机塔架的稳定性计算ANSYS课件
用近似的函数来表达每个有限元的节点变量，从而得到整个系统的 近似解。
求解平衡方程
通过求解每个有限元的平衡方程，得到整个系统的平衡方程组，进 而求解得到节点变量的近似解。
静力分析和动力分析
静力分析
分析结构在静载荷作用下的应力、应变和位移等响应。
动力分析
分析结构在动载荷作用下的振动、响应和稳定性等。
结果分析和优化建议
结果分析的方法和工具
ANSYS软件
采用ANSYS有限元分析软件进行风机塔架的稳定性计算，该软件具有强大的结构分析功能，能够模拟 各种复杂的工况和边界条件。
后处理工具
利用ANSYS的后处理功能，对计算结果进行可视化展示，便于对结果进行深入分析和解读。
结果分析和解读
应力分布
分析塔架在不同工况下的应力分布情况，判断是否出现应力集中 现象，以及最大、最小应力值所在的部位。
稳定性计算的重要性
分析风机塔架稳定性对风力发电系统 安全运行的影响。
强调稳定性计算在风机塔架设计、生 产和运行过程中的关键作用。
CHAPTER 02
风机塔架的基本结构和特性
塔架的材料和构造
材料
通常采用高强度钢材或铝合金， 以减轻重量并提高稳定性。
构造
塔架通常由多个分段组成，每一 段都有特定的结构和例一：某型号风机塔架的稳定性计算
总结词
该实例通过ANSYS软件对某型号风机塔架进行稳定性计算，分析塔架在不同工况 下的稳定性表现。
详细描述
首先，建立该型号风机塔架的三维模型，然后利用ANSYS软件进行有限元分析， 考虑不同工况下的风载、雪载、地震载荷等作用力，通过计算得到塔架在不同工 况下的位移和应力分布，评估塔架的稳定性。
桥梁施工临时结构强度和稳定性分析
桥梁施工临时结构强度和稳定性分析0 引言桥梁工程是土木工程的重要分支之一，一直以来都在国家基础设施建设中扮演着举足轻重的角色。
其中，桥梁施工临时结构是桥梁主体施工过程中辅助性的临时结构措施。
在主体工程完工之后，临时结构应被全部撤除，虽然临时结构只作为一种暂时性的结构体系设施，但在桥梁全桥施工过程中所起的作用不可小觑，施工中临时结构的优劣不但和桥梁的安全密切相关，还会影响到民生和经济。
临时结构不合理，直接造成桥梁主体成桥线形扭曲和受力状态不合理，对桥梁产生结构性破坏，从而进一步导致一些重大事故和安全隐患。
近年来，在公路、铁路和矿山等工程作业中，安全事故连续不断，不但影响了工程总体进度，还对经济造成重大损失，给社会带来了不良影响[1-5]。
究其原因，临时结构的施工不当、强度不够和结构性失稳是导致桥梁安全隐患的重要因素。
所以，桥梁施工临时结构的建造，无论是在设计中，还是在施工时，强度和稳定性分析是不可或缺的[6-8]。
1 桥梁施工临时结构概述1.1 桥梁施工临时结构分类桥梁施工临时结构复杂多样，但大致可以归纳为以下几类：①水上基础施工临时栈桥、船舶、平台等；②桥梁施工用的起重设备、吊门、悬索吊、浮吊等；③桥梁上部结构施工时使用的大型挂篮、悬拼吊机等拼装设备；④桥墩桥台及主梁段混凝土施工中使用的模板和支架；⑤水下基础施工使用的沉箱、双臂钢围堰、钢板桩围堰、临时用栈桥等。
1.2 桥梁施工临时结构的分析与设计临时结构施工不当导致桥梁事故频发，原因较为复杂，但可防微杜渐。
施工企业对临时结构设计和施工不够重视，认为建设项目工期、材料成本和设计时间等因素会影响企业收益，施工过程中粗糙作业。
另外，设计过程中设计者缺乏严谨的结构计算，致使临时结构失稳、倾覆和倒塌，桥梁主体结构没法成桥，甚至涉及人员伤亡及财产损失。
因此，施工临时结构的安全性对设计者来说是一个重大考验。
施工临时结构设计是桥梁主体结构施工进程中的重要步骤，同主体结构体系设计一样包含结构假定和验算优化两个阶段。
架子工搭建中的材料强度和稳定性计算
架子工搭建中的材料强度和稳定性计算在各种建筑和工程项目中，架子工搭建是一个非常重要的环节。
合理选择材料的强度和稳定性计算，将直接影响到工程项目的安全性和稳定性。
本文将从不同角度探讨架子工搭建中的材料强度和稳定性计算的重要性以及如何进行计算。
一、介绍架子工搭建是指在建筑施工过程中，为了支撑和承载重量而搭建起来的临时性结构。
它在各个行业中被广泛应用，如建筑、电力、石化等。
材料的强度和稳定性计算是架子工搭建的基础，也是保障工程安全的重要环节。
二、材料强度计算材料的强度计算是架子工搭建中必不可少的一步。
不同材料的强度有不同的计算方法，例如钢材的强度计算需要考虑抗拉强度、抗压强度等因素。
而木材的强度计算则需要考虑弹性模量、抗弯强度等因素。
根据工程项目的具体需求和使用要求，选择合适的材料并进行强度计算可以有效地保证工程项目的安全性。
三、材料稳定性计算材料的稳定性计算是指在架子工搭建中，考虑到外力和重力的作用下，选择合适的材料以保证构件的稳定性。
稳定性计算需要考虑材料的形状、尺寸、荷载等因素，以及构件的固定方式等。
通过合理计算，确保构件的稳定性，材料的选择与细节施工都将被充分考虑，从而最大限度地减少事故和安全隐患。
四、重要性材料强度和稳定性的计算对于架子工搭建来说具有非常重要的意义。
首先，合理选择材料和进行强度计算，可以保证架子工在承载重量方面具备足够的能力，从而避免造成工程项目的破损和人员的伤亡。
其次，稳定性计算能够确保架子工在外力作用下不会发生倾覆和倒塌的情况，保证工程项目的稳定运行。
综上所述，材料强度和稳定性计算在架子工搭建中具有不可忽视的重要性。
五、选择合适的计算方法选择合适的计算方法是进行材料强度和稳定性计算的前提。
对于不同的材料和工程项目，可以选择不同的计算方法。
一些常见的计算方法包括理论计算法、数值模拟法、实验测试法等。
在进行计算前，需要对工程项目的具体需求进行了解，并根据实际情况选择合适的计算方法。
塔架的稳定性及强度计算
塔架的稳定性及强度计算一、塔架受风载荷：露天设备考虑风载荷，工作状态下机架所受到最大风载荷和和物品受风载作用对机架所产生的水平载荷PN总是与水平载荷PH按最不利的方向叠加的。
Pw=C Kh q A 表（21-2-1）式中：Pw——作用在设备上的风载荷C——风力系数表（21-2-5）C=1.6Kh——风压高度变化系数表（21-2-4）Kh=1.25q——计算风压表（21.2.3）q=250N/m2A——垂直于风向迎风面积，经计算=90.2 m2结构充实率φ=0.3~0.6，按0.5计A=A计×0.5=90.2×0.5=45.1 m2将以上数值代入（21-2-1）Pw=1.6×1.25×250×45.1=22550（N）=2.255吨二、根据我国钢结构的设计规范，梁的整体稳定条件为：σ=Mmax / ψs ωx ≤σp式中：Mmax——最大弯矩 Mmax=P*a2 /L=25000×120×120÷620=580645 kg/cm2ψs——稳定系数表（1-1-132）φs=1.48ωx——抗弯载面系数，表（3-1-55）ωx × 2=919×2=1838（两条H型钢）σp——抗弯应力，钢结构σp=215Mpa代入上式：σ=580645÷1.48÷1838=213 Mpa <215 Mpa经计算满足稳定要求三、塔架的强度计算（一）塔架承受力有：1.受风作用的弯矩：M风=2.255×1000=225500kg·cm式中：2255kg——作用在塔架上的风载荷1000cm——风力中心距2.自重弯矩：M重=80000×310=24800000 kg·cm式中：80000kg——塔架总重量310cm——塔中心距3.载重弯矩：M载=50000×310=1550000 kg·cm式中：50000kg——载重310cm——塔中心距综上所述，塔架的总弯矩为M总= M风+ M重+ M载=40525000 kg·cm（二）塔架的界面模数：根据公式w=(BH3-bh3)/6H=（600×26.23-576×22.23）÷（6×26.2）=28515 cm3（三）塔架的弯曲应力：σ= M总/w=40525000/28515=1421 kg/cm2 < [σ]=2350 kg/cm2 经计算，塔架的弯曲应力小于材料的许用应力，塔架的强度足够。
塔架的稳定性理论分析
塔架的稳定性理论分析
塔架的失稳是指当塔架承受的载荷超过某一临界值时突然失去原有几何形状的现象。
然而对于不同结构形式的塔架和不同形式的荷载来说，所引起的塔架失稳后的几何形状也是不同的。
研究塔架的稳定性目的在于确定塔架的临界荷载，从而进行加强措施来提高结构的稳定性。
对于t r
r l
5.0≥的塔架截面，可等效为长圆柱进行简化屈曲安全分析。
轴
向压缩下圆柱的理想屈曲应力σ通过下式计算得出：
r t E
C x 605.0=σ （4.1）
式中：E 材料的弹性模量；
t 塔壁的厚度；
r 塔架中面半径；
C x 按下式计算，且其应不小于0.6。
η2.04.01--=r t r l
C X （4.2） 式中：l 壳段的长度；
η按表4.1来取值。
表4.1 长圆柱中用于确定理想轴向屈服应力的系数η
注：RB1边缘处的径向和轴向位移约束；RB2边缘处的径向位移约束，轴向位移自由。
可以根据弹性力学理论，悬臂梁的欧拉力为：
情况
支撑情况和组合 η 1
RB1 RB1 6 2
RB2 RB1 3 3 RB2 RB2 1
232t
ER 41
N H π= （4.3）
最后满足下列不等式
σππ〈+⨯-+t R e N M N N N
Rt d d d 2d
2N （4.4）
其中：N d 为设计轴向力
M d 设计弯矩
R 塔架半径
t 塔架壁厚
H 塔架高度
E 塔架弹性模量
e 偏心距。
塔吊附着撑杆内力及强度稳定性计算书
TC5013塔吊附着撑杆内力及强度稳定性计算书由于建筑物的外形变化或施工现场等客观条件的限制，塔机的附着形式和设备使用说明书不一致，需要改变附着形式才可以附着，故而就必须要进行塔吊附着撑杆强度及稳定性计算。
目前实际工程中常见的塔机附着方式有两种：一种是三附着杆支撑形式，这种附着杆的内力计算属于静定结构计算，内容比较简单。
另一种是四附着杆支撑形式，这种附着杆的内力计算属于一次超静定结构计算，内容比较繁琐。
中联TC5013塔机附着杆属于四附着杆形式，现采用结构力学的力法计算各杆件内力，以满足使用要求。
1、支座力计算塔机按照使用说明书与建筑物附着时，最上面一道附着装置的负荷最大，因此以该附着杆的负荷作为设计或校核附着杆截面的依据。
附着式塔机的塔身可以视为一个带悬臂的弹性支承连续梁，支座反力计算简图如图1所示：图 1塔机附着支座反力计算的荷载、水平力和塔身端部弯矩，TC5013塔吊风荷载按0.2KN/m2，塔机最大端部弯矩M0=1339KNM,根据上述连续梁计算简图可以确定塔机附着支座反力，选择最大支座力P进行计算。
如图2所示：图 2以Rb(P)为研究对象：Ra + qwac + qwc – Rb = 0M0 + qwc×34 - qwac×2 - Ra×26 = 0求得：Ra = 52.24KNRb = 75.84KN2、塔机附着杆内力计算塔机四附着杆的计算属于一次超静定力计算，可采用结构力学的力法计算各杆件内力。
如图3所示，中联TC5013塔机最大扭矩M=285KNM，最大支座反力P=75.84KN，P与水平方向夹角θ为变量角。
杆4杆1杆3杆2参考以下塔机附着的计算平衡公式：2.1 第一种工况的计算:塔机满载工作，风向垂直于起重臂，考虑塔身在最上层截面的回转惯性力产生的扭矩合风荷载扭矩。
将上面的方程组求解，其中θ从 0 - 360 循环, 分别取正负两种情况，求得各附着杆最大值。
塔吊稳定性验算稳定安全系数计算公式
塔吊稳定性验算稳定安全系数计算公式塔吊稳定性验算可分为有荷载时和无荷载时两种状态。
下面分别做详细介绍。
一、塔吊有荷载时稳定性验算塔吊有荷载时，计算简图：塔吊有荷载时，稳定安全系数可按下式验算：式中K1——塔吊有荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；G——起重机自重力(包括配重，压重),G=440.02(kN)；c——起重机重心至旋转中心的距离,c=0.5(m)；h0——起重机重心至支承平面距离, h0=6(m)；b——起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=2.5(m)；Q——最大工作荷载,Q=50(kN)；g——重力加速度(m/s2),取9.81；v——起升速度,v=0.5(m/s)；t——制动时间,t=20(s)；a——起重机旋转中心至悬挂物重心的水平距离,a=15(m)；W1——作用在起重机上的风力,W1=5(kN)；W2——作用在荷载上的风力,W2=1(kN)；P1——自W1作用线至倾覆点的垂直距离,P1=8(m)；P2——自W2作用线至倾覆点的垂直距离,P2=2.5(m)；h——吊杆端部至支承平面的垂直距离,h=28(m)；n——起重机的旋转速度,n=1(r/min)；H——吊杆端部到重物最低位置时的重心距离，H＝30(m)；α——起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=2(度)。
经过计算得到K1 =1.856，塔吊有荷载时，1.856大于1.15，稳定安全系数满足要求。
二、塔吊无荷载时稳定性验算塔吊无荷载时，计算简图：塔吊无荷载时，稳定安全系数可按下式验算：式中K2——塔吊无荷载时稳定安全系数，允许稳定安全系数最小取1.15；G1——后倾覆点前面塔吊各部分的重力,G1=80(kN)；c1——G1至旋转中心的距离,c1=0.5(m)；b——起重机旋转中心至倾覆边缘的距离,b=3(m)；h1——G1至支承平面的距离,h1=6(m)；G2——使起重机倾覆部分的重力,G2=20(kN)；c2——G2至旋转中心的距离,c2=3.5(m)；h2——G2至支承平面的距离,h2=30(m)；W3——作用有起重机上的风力,W3=5(kN)；P3——W3至倾覆点的距离,P3=15(m)；α——起重机的倾斜角(轨道或道路的坡度)，α=2(度)。
塔机稳定性计算
4.抗倾翻稳定性4.1验算工况本塔式起重机为固定基础的自升式塔式起重机，其抗倾翻稳定性的计算包括：安装架设、拆卸和使用过程（工作状态、非工作状态）。
列表4-1如下：表4-1固定基础塔式起重机验算工况4.2抗倾翻稳定性校核图4.1 抗倾翻稳定性计算简图由于固定基础式的倾覆边沿不明确，GB/T13752-92提出，固定式砼基塔机整机抗倾翻稳定性验算公式：3bF F h F M e g v h ≤+⋅+=式中：e —偏心距。
M —作用于基础上的弯矩。
h —基础深度。
b —基础宽度。
Fv —作用于基础上的垂直载荷。
Fh —作用于基础上的水平载荷。
Fg —混凝土基础的重力。
作用于基础上的弯矩包括自重载荷、起升载荷、离心力、惯性力及风载荷产生的力矩，根据上述工况计算如下： 4.2.1.基本稳定性工作状态：无风静载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：自重载荷系数取1.0，离心力系数取1.0，起升载荷系数取1.5， （1） 自重载荷计算名称 质量(Kg) 重心至回转中心距离mm 力距Kg.mm 起重臂第一节 480 2250 1080000 起重臂第二节 865 10500 9082500 起重臂第三节 788 20500 16154000 起重臂第四节 713 30500 21746500 起重臂第五节 636 40500 25758000 起重臂第六节 512 50500 25856000 起重臂第七节 465 57500 26737500 起重臂第八节 330 62500 20625000 起重臂第九节 312 67500 21060000 起重臂第十节83707405871420起重臂其他176 35630 4532000变幅机构220 7860 1729200平衡臂1856 -7523 13963533起升机构1600 -8280 -1324800平衡重14700 -16270 -189879000司机室244 1310 319640电气系统150 -3810 -571500平衡臂拉杆541 -6142 -3322822回转塔身880 0 0上转台1230 0 0回转机构500 0 0回转支承420 0 0下转台1351 0 0套架3667 0 0 引进平台255 2190 493407 液压顶升机构230 -1700 -391000 塔身15750 0斜撑1720 0底架3150基础70000 0合计120824 -49770422表4-2 基本稳定性自重载荷（2）离心力计算：F=mw2=m(0.7×2×3.14/60)2=(8000+246+279)*0.0055*15500/10000=72.675 离心力矩Fr=72.675×(42000+1000)=3125025N.mm（3）起升载荷力矩计算：F.r=（8000＋246＋279）×15500= 132137500 N.mm（4）偏心e计算：M=（132137500×1.5＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10=1453108030N.mmF h=0NFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne=1123.4mm4.2.2.动态稳定性工作状态：有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：起升载荷系数取1.30，离心力系数取1.0，自重载荷取1.0，风载荷系数取1.0（1）风载荷计算：部件风力系数风压N/m2迎风面积mm2总面积mm2充实率ω挡风折减系数风载荷N到基础距离mm对基础底面力矩N.mm塔身 1.6 250 1476273 4110752 0.3591 0.47 13884 23530 32669052 下转台 1.6 250 657743 1027196 0.6403 0.15 302.56 46500 1406904 支撑 1.2 250 2349500 2349500 1.0 704.85 46855 33025746 回转塔身 1.3 250 1222557 3007303 0.4065 0.39 552.37 48333 2669776司机室 1.2 250 2992000 2992000 897.60 43450 3900072起重臂 1.3 250 181526 806482 0.2251 0.66 6885.9 50050 887737 平衡臂 1.6 250 163720 375760 0.4357 0.34 100.20 49500 495000 平衡重 1.2 250 3604400 3604400 1.0 1081.3 49500 5352534 三机构 1.2 250 828000 828000 1.0 248.4 49500 1229580 电气 1.2 250 720000 720000 1.0 216 49500 1069200 载荷1800 48333 8699940 合计63472266 表4-3 动态稳定性风载荷（2）偏心e计算：M=（132137500×1.3＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10+ 63472266×1.0×10=1886056190N.mmFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne = 1458mm4.2.3.暴风侵袭稳定性非工作状态，载荷放大系数：自重载荷取1.0，风载荷系数取1.2。
塔设备强度设计计算概述
塔设备强度设计计算概述1. 引言塔设备强度设计计算是在塔式结构工程中十分重要的环节。
塔式结构广泛应用于电力、通信、航空等领域，在保障设备可靠性和安全性方面起着至关重要的作用。
本文将概述塔设备强度设计计算的基本原理和方法。
2. 设计目标塔设备的强度设计主要目标是确保设备在外部负荷作用下不发生破坏或失效。
一般而言，塔设备的设计目标包括以下几个方面：•承受外部荷载的能力：塔设备需要能够承受各种外部荷载，如风荷载、重力荷载、地震荷载等。
设计中需要考虑这些荷载的大小和方向，以确定设备的主要强度参数。
•抗震能力：特别是在地震频发地区，塔设备需要具备足够的抗震能力，以保护设备的安全运行。
•稳定性：塔设备需要保持稳定，不发生失稳现象。
在设计中需要考虑设备的结构刚度和形状参数。
3. 强度计算方法塔设备的强度计算通常基于力学原理和结构力学方法，常用的计算方法包括以下几种：•静力计算方法：根据外部荷载的大小和方向，通过应力分析和形变计算，确定设备的强度参数。
这种方法一般适用于静态荷载情况下的强度计算。
•动力计算方法：根据外部荷载的动态特性，通过振动分析和响应计算，确定设备的强度参数。
这种方法适用于考虑塔设备在地震或风荷载下的强度计算。
•有限元方法：利用有限元分析软件，在计算机上建立塔设备的有限元模型，通过数值求解得到设备的应力分布和形变情况。
这种方法适用于复杂的塔式结构和荷载情况。
4. 设计要点在塔设备强度设计计算中，需要注意以下几个要点：•荷载分析：对于各种可能的外部荷载，需要进行详细的分析和计算，确定荷载的大小和方向。
•强度参数选取：根据实际情况和设计要求，选取适当的强度参数，并结合设计规范进行计算。
•材料选择：塔设备所使用的材料需要具备足够的强度和韧性，能够满足设计要求。
•施工质量控制：在塔设备的施工过程中，需要严格控制质量，确保各个构件和连接部位的强度和稳定性。
5. 设计规范塔设备的强度计算需要遵循相应的设计规范，以确保设计的合理性和安全性。
【2024版】塔架计算书
可编辑修改精选全文完整版塔架计算书一、主要要求：1、型钢格构式塔架，自立式铁塔。
2、上层标高16.0m，自重120Kg，水平后座力4.12kN。
下层标高13.5m，自重120Kg，水平后座力2.2kN。
3、南京大厂镇江边。
二、设计概况：1、抗震设防烈度7度，设计基本地震加速度0.1g，设计地震分组为第一组.2、基本风压0.4kN/㎡，地面粗糙度为A类(空旷地带)，工程的安全等级为一级(参照《高耸结构设计规范》设计)。
3、按照《高耸规范》第3.4.2条，本塔架结构不必进行构件截面的抗震验算，仅需满足抗震构造要求。
4、荷载的组合，按《高耸规范》第2.0.5条，取用下式：1.2G+1.4W+1.4×0.7L式中，G为自重等永久荷载W为风荷载L为活荷载5、考虑到平时检修使用时人员的上下，采用大型角钢格构式塔架，尺寸如下：三、塔架构件选择说明：1、满足大型格构式柱的构造要求：斜缀条与水平缀条的夹角宜在40°~70°内，水平缀条不小于L63×5，斜缀条不小于L75×6。
2、节点板的厚度由构造决定，选用10mm厚钢板，焊脚尺寸取8mm。
3、除塔架柱脚处的水平缀条连在柱分肢的外侧，其他所有缀条。
包括斜缀条和水平缀条均连在柱分肢的内侧，塔身外表平整，便于运输；根据业主要求，塔架用螺栓连接。
4、塔架可以在工厂分段制作，现场进行拼接。
5、格构式柱（塔架）采用分离式柱脚，柱脚底板由计算确定，且应不小于20mm厚；锚栓直径亦由计算确定，且应不小于20mm，孔径为螺栓直径的1.5倍，垫板孔径比螺栓大2mm。
四、风荷载的计算：按《高耸规范》执行。
W=βZμSμZμrω0式中：ω0=1.1× 0.4=0.44kN/㎡(1.1为工程重要性一级要求，0.4为南京的基本风压)βZ为风振系数：根据荷载规范GB50009-2001附录E，高耸结构的基本自振周期T1=(0.007~0.013)H，本工程为钢结构，取T1=0.013× 16.0=0.208sec;另根据《高耸规范》第3.2.7条，T1<0.25sec时不考虑风振影响，即βZ=1.0μS为风荷载体型系数，取2.6(偏于安全取规范的高值)μZ为风压高度变化系数，按高度16m的取值为1.52μr为风荷载重现期调整系数，为1.2W =1.0×2.6×1.52×1.2×0.44=2.09kN/㎡fA=3757平方毫米W xmin=68744(mm)3I x=6888100(mm)4I x0=10935600(mm)4I y0=2840600(mm)3W x0=110466(mm)3W y0=50467(mm)3I x =42.8mm I x0=54mm I y0=27.5mm Z 0=39.8mm G=29.492Kg/m角钢L100×10：肢宽L=100mm ，肢厚t f =14mmA=1926.1(mm)2W xmin =25060(mm)3I x =1795100(mm)4I x0=2846800(mm)4I y0=743500(mm)3W x0=4260(mm)3W y0=18540(mm)3I x =305mm I x0=384mm I y0=196mm Z 0=28.4mm G=15.12Kg/m六、计算格构式柱的柱身1500mm 高的材料重量及总重：分肢角钢：L140×14， 29.492×1.6×4=188.8 Kg L100×10水平角钢：15.12×1.6×4=96.8 Kg L100×10斜向角钢：15.12×1.8×4=108.9 Kg 节点板：0.3×0.6×0.01×7800×4=56.2 Kg 合计：188.8+96.8+108.9+56.2=450.7 Kg考虑计入爬梯及附属设备等，1600mm 高柱重取1.1×450.7=495.77 Kg 柱全高重：495.77×10(节)=4957.7Kg=49.58 kN七、求塔架内力：控制截面在塔底风荷载沿高度的线载=1.60×2.09=3.344 kN/m塔底轴力设计值： N=49.58×1.2=59.50kN弯矩设计值：M=1/2×3.344(风)×16.02×1.4+(4.12×16.0+2.2×13.5)(后座力)×1.4×0.7=599.2+93.7=692.9 kN ·m 剪力设计值：V=3.344×16.0×1.4+(4.12+2.2)×1.4×0.7=74.91+6.2=81.1 kN查规范〈〈钢结构设计规范〉〉知，格构式柱的轴心受压构件的截面分类为b类。
支架结构设计计算公式
支架结构设计计算公式在工程设计中，支架结构是一种常见的结构形式，它通常用于支撑和固定各种设备和构件。
支架结构设计需要考虑多个因素，包括承载能力、稳定性、刚度等。
在设计过程中，需要进行一系列的计算和分析，以确保支架结构能够满足工程要求。
本文将介绍支架结构设计中常用的计算公式，并对其进行详细的解释和应用。
1. 支撑承载能力计算公式。
支架结构的主要作用是支撑和承载设备或构件，因此支撑承载能力是设计中需要重点考虑的因素之一。
支架结构的承载能力通常由支撑材料的强度和结构的稳定性决定。
常见的支撑承载能力计算公式包括：F = A σ。
其中，F为支撑的承载能力，A为支撑的横截面积，σ为支撑材料的抗拉强度。
这个公式表明，支撑的承载能力与其横截面积和材料的抗拉强度成正比。
2. 支架稳定性计算公式。
支架结构在使用过程中需要保持稳定，以防止发生倾斜或者倒塌的情况。
支架的稳定性通常由其结构形式和材料的稳定性决定。
常见的支架稳定性计算公式包括：P = k π^2 E I / L^2。
其中，P为支架的临界压力，k为支架的端部系数，E为支架材料的弹性模量，I为支架的截面惯性矩，L为支架的长度。
这个公式表明，支架的稳定性与其端部系数、材料的弹性模量、截面惯性矩和长度有关。
3. 支架刚度计算公式。
支架结构的刚度是指其抵抗外力变形的能力，刚度越大，支架的变形越小。
支架的刚度通常由其材料的弹性模量和截面形状决定。
常见的支架刚度计算公式包括：k = E I / L。
其中，k为支架的刚度，E为支架材料的弹性模量，I为支架的截面惯性矩，L为支架的长度。
这个公式表明，支架的刚度与其材料的弹性模量、截面惯性矩和长度成正比。
4. 支架挠度计算公式。
支架结构在受到外力作用时会发生一定程度的变形，这种变形称为挠度。
支架的挠度通常由其材料的弹性模量和截面形状决定。
常见的支架挠度计算公式包括：δ = F L^3 / (3 E I)。
其中，δ为支架的挠度，F为支撑的外力，L为支架的长度，E为支架材料的弹性模量，I为支架的截面惯性矩。
塔设备的强度计算
K3 ——笼式扶梯当量宽度，当无确切数据时可取
K3 =400mm K4——操作平台当量宽度，
K4
2 l0
A
mm；
l——操作平台所在计算段长度，mm；
∑A——第i段内平台构件的投影面积（不计入空档的 投影面积），mm2
d0 ——塔顶管线外径， mm ；
ps ——管线保温层厚度， mm。
（2）风弯矩的计算：
下：
M e me • g • le (N • m)
le——偏心质量中心至容器中心线的距离，即偏心距 me——偏心质量
６、最大弯距：容器任意危险截面I-I的最大弯矩按下 式计算：
M max
M M
w
E
Me
0.25M
w
取其中较大的 Me
二、筒体应力校核：
1、筒体轴向应力计算： 圆筒任意计算截面I-I处的轴向应力计算，如下：
H——塔总高 m
mi——塔设备的第i段的质量
Hi——第i段塔高 m
xi——第i段中心到地面的距离m
E——塔体材料的弹性模量 N/m2 m——塔变截面段数
Ji——第i段塔体截面惯性矩 m4 n——塔分段数
Ii 8
Di ei
3 ei
(圆形薄壁容器的惯性矩)
Dei——塔设备计算段的有效直径 m
当笼式扶梯和塔顶进出口管线布置成180º时：
一遇，10分钟时距的平均最大风速作为计算风压，得出
该地区的基本风压q0。
q1 P1
q1
Pn qn
Hn
Pi
qi
Hi H
hi
P3
q3
H3
P2 q2
H2
h1
h1
P1 q1
H1
TC5013塔式起重机(固定)底架、基础设计,整机稳定性计算
目录1、TC5013塔机稳定性计算 (3)1.1抗倾翻稳定性 (3)1.1.1验算工况 (3)1.1.2抗倾翻稳定性校核 (4)1.2基本稳定性 (4)1.3动态稳定性 (6)1.4暴风侵袭稳定性 (7)1.5突然卸载稳定性 (8)1.6安装拆卸稳定性 (8)1.7地面压应力验算: (10)2、TC5013塔式起重机（固定）底架、基础设计 (10)2.1计算依据： (10)2.2参数信息 (11)2.3塔吊荷载取值与基础承台顶面的竖向力与力距 (11)2.4结构设计： (12)2.4.1桩基选型： (12)2.4.2地基基础 (12)2.4.3矩形承台弯距的计算 (13)2.4.4矩形承台弯矩的计算 (13)2.4.5矩形承台截面主筋的计算 (14)2.4.6矩形承台截面抗剪切计算 (14)2.4.7桩承载力验算 (15)2.4.8桩竖向极限承载力验算及桩长计算 (15)1、TC5013塔机稳定性计算1.1抗倾翻稳定性1.1.1验算工况本塔式起重机为固定基础的自升式塔式起重机，其抗倾翻稳定性的计算包括：安装架设、拆卸和使用过程（工作状态、非工作状态）。
列表4-1如下：表4-1固定基础塔式起重机验算工况1.1.2抗倾翻稳定性校核图4.1 抗倾翻稳定性计算简图由于固定基础式的倾覆边沿不明确，GB/T13752-92提出，固定式砼基塔机整机抗倾翻稳定性验算公式：3bF F h F M e g v h ≤+⋅+=式中：e —偏心距。
M —作用于基础上的弯矩。
h —基础深度。
b —基础宽度。
Fv —作用于基础上的垂直载荷。
Fh —作用于基础上的水平载荷。
Fg —混凝土基础的重力。
作用于基础上的弯矩包括自重载荷、起升载荷、离心力、惯性力及风载荷产生的力矩，根据上述工况计算如下：1.2基本稳定性工作状态：无风静载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：自重载荷系数取1.0，离心力系数取1.0，起升载荷系数取1.5，(1) 自重载荷计算名称质量(Kg) 重心至回转中心距离mm力距Kg.mm起重臂第一节480 2250 1080000 起重臂第二节865 10500 9082500 起重臂第三节788 20500 16154000 起重臂第四节713 30500 21746500 起重臂第五节636 40500 25758000 起重臂第六节512 50500 25856000 起重臂第七节465 57500 26737500 起重臂第八节330 62500 20625000 起重臂第九节312 67500 21060000 起重臂第十节83 70740 5871420 起重臂其他176 35630 4532000 变幅机构220 7860 1729200 平衡臂1856 -7523 13963533 起升机构1600 -8280 -1324800 平衡重14700 -16270 -189879000 司机室244 1310 319640 电气系统150 -3810 -571500 平衡臂拉杆541 -6142 -3322822 回转塔身880 0 0上转台1230 0 0回转机构500 0 0回转支承420 0 0下转台1351 0 0套架3667 0 0引进平台255 2190 493407液压顶升机构230 -1700 -391000塔身15750 0斜撑1720 0底架3150基础70000 0合计120824 -49770422表4-2 基本稳定性自重载荷（2）离心力计算：F=mw2=m(0.7×2×3.14/60)2=(8000+246+279)*0.0055*15500/10000=72.675离心力矩Fr=72.675×(42000+1000)=3125025N.mm（3）起升载荷力矩计算：F.r=（8000＋246＋279）×15500= 132137500 N.mm（4）偏心e计算：M=（132137500×1.5＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10=1453108030N.mmF h=0NFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne=1123.4mm1.3动态稳定性工作状态：有风载、考虑自重载荷及吊重对整机稳定性的影响，载荷放大系数：起升载荷系数取1.30，离心力系数取1.0，自重载荷取1.0，风载荷系数取1.0（1）风载荷计算：部件风力风压迎风面积总面积充实率挡风风载荷到基础对基础底面系数N/m2mm2mm2ω折减系数N 距离mm力矩N.mm塔身 1.6 250 1476273 4110752 0.3591 0.47 13884 23530 32669052 下转台 1.6 250 657743 1027196 0.6403 0.15 302.56 46500 1406904 支撑 1.2 250 2349500 2349500 1.0 704.85 46855 33025746 回转塔身 1.3 250 1222557 3007303 0.4065 0.39 552.37 48333 2669776司机室 1.2 250 2992000 2992000 897.60 43450 3900072起重臂 1.3 250 181526 806482 0.2251 0.66 6885.9 50050 887737 平衡臂 1.6 250 163720 375760 0.4357 0.34 100.20 49500 495000 平衡重 1.2 250 3604400 3604400 1.0 1081.3 49500 5352534 三机构 1.2 250 828000 828000 1.0 248.4 49500 1229580 电气 1.2 250 720000 720000 1.0 216 49500 1069200 载荷1800 48333 8699940 合计63472266 表 4-3 动态稳定性风载荷（2）偏心e计算：M=（132137500×1.3＋3125025×1.0-49770422×1.0）×10+ 63472266×1.0×10=1886056190N.mmFg＋Fv=[(8000＋246＋279)＋120824]×10=1293490Ne = 1458mm1.4暴风侵袭稳定性非工作状态，载荷放大系数：自重载荷取1.0，风载荷系数取1.2。
塔设备强度设计计算
第九章 塔设备强度设计计算
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了解塔所承受载荷的特点。
01
02
熟悉塔体和裙座承受的各项载荷计算及强度校核步骤。
03
能够确定塔体和裙座体危险截面，并掌握塔体壁厚的校核方法。
主要内容：
一、塔体强度计算
01
02
03
04
05
06
室外H/D较大的塔，
操作压力、
质量载荷、
风载荷、
4.地震载荷
其中以水平方向振动危害较大。
计算地震力时，仅考虑水平地震力，并把塔设备看成是悬臂梁。
5.偏心载荷
塔外附属设 塔顶冷凝器偏心安装 塔底外侧悬挂再沸器 偏心载荷引起轴向压应力和轴向弯矩Me，
操作或非操作时，重量及垂直地震力引起的轴向应力（压应力）
02
塔设备由内压或外压引起的轴向应力
01
内压塔设备
外压塔设备
正常操作
停修
正常操作
停修
迎风
背风
迎风
背风
迎风
背风
迎风
背风
应力状态
s1
+
0
-
0
s2
-
-
-
-
s3
+
-
+
-
+
-
+
-
smax
s1-s2+s3
-（s2+s3）
-（s1+s2+s3）
-s2+s3
最大组合轴向拉应力，出现在正常操作时的迎风侧，即：
01
最大组合轴向压应力，出现在停修时的背风侧，即：
稳定性校核
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塔架的稳定性及强度计算
一、塔架受风载荷：
露天设备考虑风载荷，工作状态下机架所受到最大风载荷和和物品受风载作用对机架所产生的水平载荷PN总是与水平载荷PH按最不利的方向叠加的。
Pw=C Kh q A 表（21-2-1）
式中：Pw——作用在设备上的风载荷
C——风力系数表（21-2-5）C=1.6
Kh——风压高度变化系数表（21-2-4）Kh=1.25
q——计算风压表（21.2.3）q=250N/m2
A——垂直于风向迎风面积，经计算=90.2 m2
结构充实率φ=0.3~0.6，按0.5计
A=A计×0.5=90.2×0.5=45.1 m2
将以上数值代入（21-2-1）
Pw=1.6×1.25×250×45.1=22550（N）=2.255吨
二、根据我国钢结构的设计规范，梁的整体稳定条件为：
σ=Mmax / ψs ωx ≤σp
式中：Mmax——最大弯矩 Mmax=P*a2 /L
=25000×120×120÷620=580645 kg/cm2
ψs——稳定系数表（1-1-132）φs=1.48
ωx——抗弯载面系数，表（3-1-55）
ωx × 2=919×2=1838（两条H型钢）
σp——抗弯应力，钢结构σp=215Mpa
代入上式：
σ=580645÷1.48÷1838=213 Mpa <215 Mpa
经计算满足稳定要求
三、塔架的强度计算
（一）塔架承受力有：
1.受风作用的弯矩：M风=
2.255×1000=225500kg·cm
式中：2255kg——作用在塔架上的风载荷
1000cm——风力中心距
2.自重弯矩：M重=80000×310=24800000 kg·cm
式中：80000kg——塔架总重量
310cm——塔中心距
3.载重弯矩：M载=50000×310=1550000 kg·cm
式中：50000kg——载重
310cm——塔中心距
综上所述，塔架的总弯矩为
M总= M风+ M重+ M载=40525000 kg·cm
（二）塔架的界面模数：
根据公式w=(BH3-bh3)/6H=（600×26.23-576×22.23）÷（6×
26.2）=28515 cm3
（三）塔架的弯曲应力：
σ= M总/w=40525000/28515=1421 kg/cm2 < [σ]=2350 kg/cm2 经计算，塔架的弯曲应力小于材料的许用应力，塔架的强度足够。
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