动臂变幅塔式起重机结构分析与设计
目录
第一章绪论 (1)
1.1 课题来源及研究的目的和意义 (1)
1.2 动臂变幅式塔机的国内外应用及发展 (2)
1.2.1 动臂塔机在国外的发展及应用 (2)
1.2.2 动臂塔机在国内的发展及应用 (3)
1.2.3 我国动臂塔机的研究现状及发展趋势 (4)
1.3 本文研究的主要内容 (5)
第二章动臂塔机性能参数及设计方法 (7)
2.1 动臂塔机的参数（以某型号塔机为例） (7)
2.1.1 基本参数 (8)
2.1.2 主参数 (8)
2.1.3 动臂塔机的设计参数 (8)
2.2 塔机设计中的载荷与载荷组合 (9)
2.2.1 自重载荷 (9)
2.2.2 起升载荷 (10)
2.2.3 起升冲击载荷 (10)
2.2.4 起升动载载荷 (10)
2.2.5 水平惯性载荷 (10)
2.2.6 风载荷 (10)
2.2.7 载荷组合 (11)
2.3 结构设计原则及设计方法 (12)
2.3.1 极限状态设计法 (12)
2.3.2 稳定性计算的等效方法 (13)
2.3.3 二阶效应 (15)
2.4 本章小结 (16)
第三章动臂塔机金属结构设计计算 (17)
3.1 结构材料及型钢的选择 (17)
3.1.1 结构材料的选择 (17)
3.1.2 钢材规格的选择 (19)
3.2 臂架设计 (19)
III
3.2.1 臂架截面形状 (19)
3.2.2 受力分析 (20)
3.2.3 截面尺寸计算 (21)
3.3 配重设计 (22)
3.4 塔身设计 (23)
3.4.1 受力分析 (23)
3.4.2 塔身截面尺寸计算 (24)
3.4.3 塔身刚度计算 (25)
3.4.4 塔身整体稳定性验算 (26)
3.5 实例计算 (27)
3.6 本章小结 (28)
第四章基于ANSYS的塔机金属结构静力分析 (29)
4.1 有限元理论在塔机结构设计中的应用 (29)
4.1.1 有限单元法分析的基本步骤 (29)
4.1.2 ANSYS概述 (30)
4.2 有限元模型的建立 (31)
4.2.1 单元的选择 (31)
4.2.2 模型简化 (32)
4.2.3 塔机的有限元模型 (32)
4.3 施加载荷与计算 (33)
4.3.1 计算工况的选择 (33)
4.3.2 施加载荷并求解 (33)
4.4 计算结果分析 (34)
4.4.1 强度校核 (34)
4.4.2 静刚度校核 (36)
4.4.3 稳定性校核 (36)
4.5 本章小结 (40)
第五章基于ANSYS的动臂塔机起重臂优化设计 (41)
5.1 ANSYS优化模块介绍 (41)
5.1.1 优化方法 (41)
5.1.2 优化中的基本概念 (41)
5.1.3 优化准则 (42)
5.1.4 优化设计步骤 (42)
5.2 动臂塔机起重臂优化计算 (43)
IV
5.2.1 生成优化分析文件 (44)
5.2.2 确定优化方案 (45)
5.2.3 优化设计计算 (47)
5.3 优化设计结果分析 (47)
5.4 本章小结 (49)
第六章结论与展望 (51)
参考文献 (53)
致谢 (57)
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第一章绪论
1.1 课题来源及研究的目的和意义
动臂变幅塔式起重机（简称动臂塔机，如图1.1），在塔式起重机发展历程中是最早出现的类型，有过辉煌的历史[1][2]。无论是工业建筑还是民用建筑，无论是造船厂还是港口码头，无论是钢结构大厦还是电厂建设，动臂式塔机都起着不可替代的作用。从动臂塔机的发展历程来看，其发展不仅受限于一个国家和地区的技术发展与工业生产水平，同时还和这个国家和地区的经济、文化程度有很大的关系[3]。
图1.1 动臂变幅式塔机
动臂变幅式塔机在我国建筑行业中使用的频率还不是很高，这是因为动臂变幅式塔机与水平臂塔机相比有一定的劣势：首先，相同起重能力的塔机，动臂变幅式塔机的销售价格较高；另一方面，动臂变幅式塔机在工作时变幅速度较慢，工作效率低于水平臂塔机[4]。但是现在超高层钢结构建筑工程越来越多，工程中为了提高工作效率一般设置多台内爬式塔机同时工作，而且这种工程通常占地面积小，需要起吊的钢结构构件比较重，水平臂塔机很难满足工程要求，而动臂变幅式塔机通过臂架俯仰来实现变幅，既可以有效防止塔机间的干涉又能满足大起重量的要求。随着建筑行业的发展，楼群越来越多，城市愈来愈拥挤，在拥挤的城市里施工，选用动臂式塔机能较好满足施工空间的要求。因此，随着建筑单体的不断增大，结构件重量不断加大，施工空间的不断受限，动臂式塔机的应用必将会愈来愈多，这些无疑对塔机的设计提出了
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