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1、“维纳斯”自立式塔吊结构模型设计方案浙江大学结构设计竞赛组委会二八年 “维纳斯”自立式塔吊设计说明书 日期：2008年5月29日一、 设计摘要 自立式塔吊是一种主要承受竖向荷载的工程工具，在建筑施工方面有巨大的用途。 本次大赛要求利用牛皮纸、卡发丝线、白胶等材料，设计并制作一个自立式塔吊结构模型，承受一定的竖向荷载。因此我们遵从本次大赛“新颖、轻巧、美观、实用”的比赛原则，并且从加载要求以及工程实用性出发，设计并制作了名为“维纳斯”的自立式塔吊。 我们设计制作的塔吊主要由立柱以及横梁组成，考虑到结构整体的稳定性，我们充分利用材料的各种力学性能。我们从塔吊的实际应用出发，想到了“斜拉桥”的结构外
2、形，利用卡发丝线作为斜拉线作为竖向受力的构件，横梁做成三角形截面，提高其刚度。而立柱则仔细参考了关于塔吊结构设计方面的专业资料，采用斜杆作为抗扭的受力构件。二、 模型方案图 1、结构整体视图 图一：侧立面 图二：正立面 图三：轴测图 图四：俯视图 2、 主要构件图图五：立柱图六：横梁图七：横梁与斜拉线3、 节点详图图八 ：立柱与连缀件连接图九：横梁与丝线斜拉连接三、 计算书 1、计算模型采用ANSYS进行分析，各节点编号如下： 图十：侧立面计算模型 图十一：正立面计算模型 2、结构计算分析计算假定：立柱下部不能移动，但是可以有一定的转角，因此可视为铰接；横梁，立柱以及连接节点采取加强措施，可视
3、为刚接；考虑到荷载的分布，计算时均采用空间梁单元Beam188.。在结构自重方面，通过计算各杆件重量估算出结构自重。立柱长度为1130mm，卷纸宽度为210mm，横梁长度为1200mm，卷纸宽度为250mm，估算自重为572g，实际自重在600g以上。 （1）荷载分析 点A施加配重QA=29.4N（质量3kg的砝码），在加载作用点B施加QB = 9.8N的竖向荷载，在加载 作用点C施加QCH=19.6N的水平荷载；然后在作用点C施加竖向荷载。 （2）结构选型经过以上分析，我们选用了如下图所示的结构 图十二：结构选图 （3）内力分析以及计算简图ANSYS图形分析如下：导出ANSYS分析数据如下：
4、 PRINT U NODAL SOLUTION PER NODE * POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING * LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM NODE UX UY UZ USUM 1 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 2 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 3 0.0000 0.0000 0.00
5、00 0.0000 4 0.0000 0.0000 0.0000 0.0000 5 -0.14356 -0.16038 0.19234 0.28866 6 0.42000E-01 0.13741 0.22182 0.26429 7 0.47887E-01-0.85788E-01-0.21738 0.23855 8 -0.21860 -0.12466E-02-0.16798 0.27569 9 -0.14986 -0.26918 0.12483 0.33242 10 -0.65393E-01-0.13132 -0.56153E-01 0.15708 12 0.31491 0.26151 0.55
6、469 0.68938 13 -0.57269 0.30465E-01-0.42343 0.71287 14 -0.25122E-02-0.32923 1.1001 1.1483 15 -0.37824 0.30035 1.0988 1.2003 16 -0.35412 -0.13502 -0.73470 0.82669 17 -0.90360E-02-0.18913E-01-0.76686 0.76715 18 0.28102 -0.35563 1.9859 2.0370 19 -0.98266 0.33693 1.7738 2.0556 20 -0.73855 -0.10542 -1.20
7、46 1.4169 21 0.46254 -0.50089E-01 -1.0605 1.1580 22 0.63761 -0.38536 2.5185 2.6264 23 -1.2016 0.34061 2.5101 2.8037 24 -1.1672 -0.78063E-01 -1.3909 1.8174 25 0.54601 -0.10930 -1.3340 1.4455 26 0.86368 -0.38081 3.2562 3.3903 27 -1.5604 0.33654 3.2716 3.6402 28 -1.5938 -0.54813E-02 -1.7055 2.3343 29 0
8、.69544 -0.16213 -1.6293 1.7789 30 1.0896 -0.38155 4.0248 4.1871 31 -1.9840 0.30361 4.0303 4.5024 32 -1.9796 0.45939E-01 -1.7714 2.6569 33 1.1002 -0.25439 -1.8154 2.1379 34 2.2420 -0.27963 4.9130 5.4076 35 -2.4119 0.25059 4.9985 5.5556 36 -2.4124 0.10027 -1.2629 2.7249 37 2.2435 -0.30926 -1.4105 2.66
9、81 38 5.3337 -0.53572E-01 6.5859 8.4750 * POST1 NODAL DEGREE OF FREEDOM LISTING * LOAD STEP= 0 SUBSTEP= 1 TIME= 1.0000 LOAD CASE= 0 THE FOLLOWING DEGREE OF FREEDOM RESULTS ARE IN THE GLOBAL COORDINATE SYSTEM NODE UX UY UZ USUM 39 -3.0924 0.17311 6.5484 7.2439 40 -3.0913 0.15492 0.11843 3.0974 41 5.3
10、399 -0.40684 0.19821 5.3590 42 -32.736 -9.8507 4.0027 34.419 43 -30.874 -8.7848 2.2610 32.179 44 -32.715 -7.7129 -2.0830 33.676 45 -20.219 -6.2523 4.0421 21.547 46 -18.719 -5.3815 2.2814 19.610 47 -20.221 -4.5115 -2.0112 20.815 48 -9.0204 -3.2754 4.0268 10.407 49 -7.8345 -2.5706 2.2259 8.5406 50 -9.0262 -1.8999 -1.9375 9.4253 51 2.3478 -0.42342 2.19
