塔式起重机设计技术概要.pptxVIP

山东建筑大学（山东富友公司）：王积永 ;1.2塔式起重机金属结构设计安全系数与计算方法 ;1.2.1 总安全系数的许用应力计算法 考虑到各种不利因素影响，用一个总安全系数K来解决，即将钢材可以使用的最大强度（如屈服强度）除以一个笼统的安全系数。作为结构的计算时容许达到的最大应力-许用应力。这种计算方法成为许用应力设计法，表达式为： ; ;1.2.3 以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的许用应力计算法 1974年我国正式编制《钢结构设计规范》TJ17-74，规范中采用的表达式是许用应力计算方法，但在确定安全度方面与早期许用应力计算法有所不同。它是以结构的极限状态（强度、稳定、疲劳、变形）为依据，对影响结构安全度的诸因素以数理统计的方法，并结合我国建国后20年来的工程实践经验进行多系数分析，求出单一的设计安全系数，以简单的许用应力形式表达，实际上是半概率半经验的极限状态计算法。其按承载能力计算的一般表达式为：; 材料系数k2是用以考虑材料强度变异的系数。按当时国家标准规定3号钢（现行标准的Q235材料）的屈服强度为235N/mm2，低于此值者即为废品，在结构设计中即取此废品极限值作为3号钢的标准强度。但是，钢铁公司的产品质量是不均匀的，公司之间，同一公司内不同生产厂（或车间），甚至同一生产厂（或车间）内，产品的质量也存在差异，同时，各个生产厂对产品的验收又是采用抽样检验的方式，这就不可避免地会有屈服强度小于2400kg/cm2（相当于235N/mm2）的钢材混杂其间，作为正式产品供应（在商品经济的今天，甚至有一些不法分子为谋取私利故意将不合格的产品混入合格产品中进行销售）。根据对我国当时大中小有代表性的钢铁厂的钢材强度统计分析结果，并考虑到过去设计经验而定出的材料强度系数是：对于3号钢，k2=1.143，对于16锰钢和16锰桥钢，k2=1.175。 ; 在设计计算中，仅考虑单一的载荷系数和材料强度系数还是不够完备的。例如，对活载荷所占比重较大的构件，或施工条件较差的连接构件等都与一般条件等同看待，其安全度就显得偏低；不同结构和部件失效后产生的损失和影响不同，即重要度不同，要求的可靠度也自然不同。调整系数就是用以考虑这些特殊的变异因素（载荷的特殊变异、结构受力状况和工作条件）的系数。其数据主要是根据实践经验确定的。对于3号钢，和16锰钢，一般取K3 =1.05。 K1、K2、K3综合确定后的安全表达式为：;1.2.4 以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法 极限状态的概率设计法是把各种参数（载荷效应、材料抗力）作为随机变量，运用概率分析法并考虑其变异性来确定设计采用值。这种把概率分析引入结构设计的方法显然比许用应力设计法先进。近年来各国逐渐采用此种方法。 设结构或构件的承载能力为R,R取决于材料的抗力和构件的几何特性。这些参数都是随机变量，根据它们各自的统计数据运用概率法来确定它们的设计值。设计值确定了承载力R也就确定了。 载荷效应是指各种载荷、温度变化和地震等对结构或构件的作用产生的效应，亦即同时作用于结构或构件的若干种载荷分别在结构或构件中产生的内力，这些内力的总和也就是载荷效应，用S表示。各种载荷也都是独立的随即变量。根据他们各自的统计数值，用概率法确定其设计值。这些载荷的设计值确定后，总的载荷效应S也就确定了。 当RS时为可靠，RS时为不可靠，R=S时为结构或构件承载能力的极限状态。设计时应使R=S的概率可靠度不低于某一特定数值。这就是极限状态概率设计法。;1. 2.5金属结构计算方法 金属结构是工程机械的承载构件，而工程机械是一种短周期循环工作的机械，这一特点导致了机械实际载荷的多变性。机械工作时不仅在不同的循环中载荷不同，而且在同一循环过程中工作载荷也在变化，即使工作载荷不变化,也有带载行程和空载行程的差别，再加之每一循环过程中的多次起动、制动所引起的动载荷以及起升载荷作用位置的移动或挡风面积的变化等，都会导致构件受载的改变。另外还有一些载荷，如风载荷、道路不平导致的冲击载荷等，本身具有明显的随机性。根据工程机械受载过程这个复杂的随机过程，宜采用以概率论为基础的一次二阶矩极限状态设计法。但是，由于目前对工程机械随机载荷的研究还不太充分，缺乏适用于工程机械结构的各分项系数的可靠统计数据，故我国以及绝大多数国家至今尚未采用以概率论为基础的极限状态法来设计结构，仍采用半概率半经验的极限状态计算法，即以结构极限状态为依据，多系数分析后用单一安全系数的许用应力计算法。; 该设计方法是通过计算承重结构或构件是否满足承载能力极限状态和正常使用极限状态要求进行的。 一、