文档介绍：山东建筑大学(山东富友公司):王积永
塔机设计生产技术探讨
讲在开课前面的话
塔机生产企业和检验人员往往对塔机设计技术不够重视,认为那时设计单位的事,其实是大错特错。不了解设计意图,设计及标准的基本要求,不可能生产出优秀甚至合格的塔机,也很难进行全面合理的检验。
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结构计算的目的是保证结构在载荷作用下,安全可靠地工作,既要满足强度、刚度、稳定性等条件,又要符合经济要求。结构计算是根据拟定的机构方案和构造,按所承受的载荷进行内力计算,确定各个构件的内力,再根据所用材料的特性,对整个结构和构件及其连接进行核算,看其是否符合经济、安全、适用等方面的要求。
我国钢结构计算方法,在建国以来曾经有过四次变化,即建国初期到1957年,采用总安全系数的许用应力计算法;1957年到1974年(GBJ17-74),采用三系数的极限状态计算方法;1974年到1988年(GBJ17-88) ,采用以结构的极限状态为依据,进行多系数分析,用单一安全系数的许用应力计算法;目前新钢结构设计规范GB50017-2003 ,采用以概率论为基础的一次两阶矩极限状态设计法。
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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:
式中:N-构件内力;
S-构件几何特征;
-钢材屈服强度;
K-安全系数;
-构件计算应力;
这种总安全系数的许用应力计算法的缺点是:由于采用了一个安全系数,将使各个构件的安全度各不相同,而整个结构的安全度取决于安全度最小的构件。其优点是表达式简单、概念明确、应用方便。
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三个系数的极限状态计算法
根据结构使用上的要求,在结构中规定两种极限状态,即承载能力极限状态和变形极限状态:承载能力极限状态是指结构或构件达到最大承载能力或达到不适于继续承载的变形极限状态;变形极限状态是指结构或构件达到正常使用(变形或耐久性能)的某项规定的极限状态。同时引入三个系数:载荷系数、质均系数、工作条件系数。以载荷系数k1考虑载荷可能的变动,以质均系数k2考虑钢材性质的不一致,以工作条件系数k3考虑结构及构件的工作特点以及某些假定的计算模型与实际情况不完全相同等因素。这种方法比按许用应力计算法考虑的细致一些,但某些系数(如工作条件系数)的确定还缺乏客观依据和科学方法,同时它的表达式较为繁琐,其表达式为:
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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:
、吊车梁的设计资料,按载荷统计资料,分析后得出的加权平均载荷系数,-,为简化起见,采用=。
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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