塔吊结构模型的设计与制作
悬臂结构设计

1设计说明书1.1设计构思构思是设计的灵魂。
要将模型设计为悬臂结构,考虑模型制作的白卡纸力学性能,借用“塔吊”的思想对我们的设计进行构思,本次模型采用空间桁架结构体系,结构布置简单明了,稳定性好,荷载传递路线清晰,构件受力合理。
充分利用白卡纸抗拉性能好的优点。
1.1.1造型构思(1)材料强度分析纸质杆件的抗弯能力最弱,因此,总的设计思路是尽可能降低荷载产生的弯矩。
由表1,表2可看出白卡纸的主要优点在于它具有较强的抗拉性能;经试验,白卡纸制成的杆件抗压性能也较强。
因此,结构体系的杆件受力应以杆件受拉和受压为主。
表1 230克白卡纸弹性模量名称种类层数弹性模量(MPa) 230克白卡纸1 56.92 148.2表2 230克白卡纸极限应力名称类型层厚(mm)拉应力(N/mm2)压应力(N/mm2)备注230克白卡纸0.3 22.2 7.0受压计算时需考虑长细比对稳定的影响(2)结构功能要求所设计结构模型应能为承载板提供承载平面,承载平面必须在支承平面以上。
模型最低加载荷载不能少于5kg,最大加载荷载不能大于20kg(不包含挂篮系统重量),且必须承载20s;模型竖向或横向最大挠度不大于跨度的1/10。
(3)结构立面形式的选择结构最重要的功能,就是承受其生命全过程中可能出现的各种荷载。
因此,在选择结构立面形式中,为了能满足结构承载能力要求,我们做了以下几个方案分析:图1 立面形式比选方案一、造型简单,但受力不合理。
方案二:传力直接,但质量大,不美观。
方案三、稳定性较好,质量较轻,充分利用纸带很好的抗拉性能,实用性强,但传力略复杂,纸带的张拉难道大。
但经过反复试验和甄选,由构思中得到启发,充分考虑白卡纸的材料性质,以结构功能要求为基本出发点,从多种形式对比中,决定以桁架作基本形式,考虑稳定性等方面的因素,最终选择折弦式桁架作为结构的立面形式。
如图2所示。
图2最终模型(4)构件截面的选择由白卡纸材料性质及结构的功能要求决定了构件宜以受拉、压为主,而白卡纸的受拉性能较好,且拉杆不存在稳定性问题。
塔吊结构的模型设计与制作

塔吊结构的模型设计与制作
队长:范玉良
队员:章小伟施红勃吴亮
牟金蒙谷凤涛
摘要:
由于城市化的快速发展, 城市人口超饱和, 导致我国的高层建筑几乎成几何级数递增。
从发展趋势看, 我国正在建设的高层建筑越来越高,所以这将必然会提高对塔吊安全与性能的要求。
我小组设计的塔吊旨在在提高塔吊承重性能的基础上,又要对当前高发生率的塔吊安全事故进行思考,努力找到可以切实减少该发生率的有效方案。
因此我小组设计的塔吊融合了我小组成员对当今正在大规模使用的塔吊的思考,并通过理论分析与精确计算,在充分吸取当今塔吊承重性能优势的同时,又加入我们对现有塔吊存在不足的革新,既保证了塔吊承重性能在原有塔吊基础上的提高,又能保证塔吊事故发生率的减少,提高了塔吊的安全性。
方案图:
计算书:。
塔吊基础资料

主要计算桩承载力,桩顶竖向力,塔吊稳定性计算。
塔吊基础应:1、混凝土强度等级采用C35;2、基础表面平整度允许偏差1/1000;。
3、埋设件的位置、标高和垂直度以及施工工艺符合出厂说明书要求。
4、起重机的混凝土基础应验收合格后,方可使用。
5、起重机的金属结构、及所有电气设备的金属外壳,应有可靠的接地装置,接地电阻不应大于10Ω。
6、按塔机说明书,核对基础施工质量关键部位。
7、检测塔机基础的几何位置尺寸误差,应在允许范围内,测定水平误差大小,以便准备垫铁。
8、机脚螺丝应严格按说明书要求的平面尺寸设置,允许偏差不得大于5mm。
9、基础砼浇筑完毕后应浇水养护,达到砼设计强度方可进行上部结构的安装作业。
如提前安装必须有同条件养护砼试块试验报告,强度达到安装说明书要求。
10、塔吊基础砼浇筑后应按规定制作试块,基础内钢筋必须经质检部门、监理部门验收合格方可浇筑砼,并应作好、隐检记录。
以备作塔吊验收资料。
11、钢筋、水泥、砂石集料应具有出厂合格证或试验报告。
12、塔吊基础底部土质应良好,开挖经质检部门验槽,符合设计要求及地质报告概述方可施工。
13、塔吊基础施工后,四周应排水良好,以保证基底土质承载力。
14、塔机的避雷装置宜在基础施工时首先预埋好,塔机的避雷针可用圆钢或扁钢直接与基础底板钢筋焊接相连,焊接长度不小于10d,圆钢或扁钢净面积不得小于72㎜2。
15、塔吊基础的钻孔灌注桩施工严格按桩基工程施工方案进行施工质量控制。
16、基础砼拆模后应在四角设置沉降观测点,并完成初始高程测设,在上部结构安装前再测一次,以后在上部结构安装后每半月测设一次,发现沉降过大、过快、不均匀沉降等异常情况应立即停止使用,并汇报公司工程技术部门分析处理后,方可决定可断续使用.摘要:随着我国经济建设的不断发展,各大中城市高层建筑不断增多,塔式起重机的应用越来越广泛;塔吊已成为高层建筑施工垂直运输的主动脉。
本文对塔吊基础类型选择、风荷载、荷载组合和附墙等设计有关问题作比较详细论述,仅供参考。
wedo 中高级课程《塔吊》教案

《塔吊》教案2)在前端连接4点凸点梁,并安装圆形透明块。
3)安装智能集线器,前端利用薄片互锁。
2.搭建动力系统。
1)利用双向带球块和薄片做出电机底座,两侧连接球形凹槽块。
2)连接电机,前端安装4点凸点梁,外侧利用8齿齿轮和24齿齿轮传动。
3.搭建塔身。
1)利用薄片互锁凸点梁,底部安装两个带十字孔块以便和齿轮连接,上侧安装两个连接器。
4.搭建吊臂。
1)利用凸点梁上面安装薄片,在前段利用钉子轴连接轮毂。
2)在后面利用轴连接卷轮并在前端利用异形薄片稳定。
3)完成搭建。
4.任务分析1.老师:今天咱们首先要使塔身能够旋转。
老师提问一:你们知道咱们可以利用什么模块吗?答:马达旋转模块和马达功率模块。
1)编写程序:利用马达旋转模块控制塔身旋转,并设置功率和运行时间。
备注:功率要设置低速,以便符合生活实际。
一、提出任务二:挑战高峰。
1.在卷轮处安装第二个电机,控制卷轮旋转。
1)老师:现在咱们要将作品进行修改,在卷轮处安装第二个电机,控制卷轮运动。
2)在卷轮同轴安装20齿双面斜齿轮,与12齿双面斜齿轮传动,电机上连接24齿齿轮连接。
2.利用程序分别控制两个电机。
1)老师讲述一:现在咱们运行刚才的程序会发现两个电机在同时运转,咱们有没有办法可以单独控制一个电机呢?备注:长按马达功率块上方会出现六个小格子,要将两个电机设计成不同颜色。
让孩子们修改程序后会发现电机并不会单独运行。
2)老师讲述二:你们知道为什么咱们设置不同颜色后还是会一起旋转吗?备注:因为没有使其他模块进行配合,要保证统一颜色。
3)编写程序:二、提出任务三:课程回顾。
1.教师课程内容总结1)塔吊是如何保持平衡的?——塔吊可以通过调整配重块的位置,维持塔吊在各种状态下的平衡。
2)今天咱们是如何分别控制两个电机的?有什么要求?——长按模块会出现格子,可以设置不同颜色。
要保证配合的模块颜色也要相同。
3)现在可以演示作品并详细介绍分别控制电机运转的方法。
活动内容分享1)学生以个人为单位,每名学生依次分享本次活动内容。
塔吊的受力资料分解

塔吊分析报告——理论力学车辆工程(3)班李晓学号:20052654程驰学号:20052735乔同超学号:20052682张兴华学号:20052660总述1.塔吊综述1.1塔吊外型1.2塔吊的组成1.3我国塔吊发展历程1.4塔吊的作用1.5塔吊结构图1.6塔吊的分类示例2.塔吊分析2.1塔吊静力学分析2.2塔吊运动学分析2.3塔吊动力学分析3. 塔吊常见事故分析及对策3.1 塔吊重大事故分析3.2 对策4. 塔吊现存问题及发展前景4.1 我国塔式起重机存在的主要问题4.2 塔吊的未来发展前景5. 小组总结★1.塔吊综述1.1塔吊外型塔吊,即塔式起重机(如图1-1所示),机身很高,像塔,有长臂,轨道上有小车,可以在轨道上移动,工作面很大,主要用于建筑工地等处。
1.2塔吊的组成塔吊一般由外套架、回转轴承、塔冒、平衡臂、平衡臂拉杆、起重臂(吊臂)、起重臂拉杆、电源、支架、变幅小车,起重吊钩、驾驶室等几部分组成。
另外工作时塔机安全装置还应主要包括:行程限位器和荷载限制器。
行程限位器有:起升高度限位器、回转限位器、幅度限位器。
荷载限制器有:起重力矩限制器、起重量限制器此外还应包括风速仪。
1.3我国塔吊发展历程塔式起重机是我们机械建筑的关键设备,在建筑施工中起着重要作用,我国的塔吊制造如今已跻身于当代国际市场。
五十年代初,我国塔机的制开始起步,生产的是一些小型塔机,六十年代自行设计制造了25TM、40TM、60TM、160TM四种机型,多以摆臂为主;七十年代,随着高层建筑发展,对施工机械提出了新的要求。
于是,160TM附着式、45TM内爬式、120TM自升式等都由我国自己设计并制造;八十年代,国家建设突飞猛进,建筑用最大的250TM塔机也应运而生。
特别是1984年,首先在北京建工集团建机厂引进世界先进的法国POTAIN(波坦)公司技术并于次年成功试制了FO/23B塔机,这可以说是我国塔机发展史的里程碑,它大大缩短了我国与国外的差距,使我国塔机发展步入快行道。
乐高教育塔吊教案

乐高教育塔吊教案教案标题:乐高教育塔吊教案教案目标:1. 了解塔吊的基本原理和结构。
2. 学习使用乐高教育套装搭建塔吊模型。
3. 培养学生的团队合作和问题解决能力。
4. 提高学生的空间想象力和创造力。
教学资源:1. 乐高教育套装(包括乐高积木、电机、传感器等)。
2. 塔吊模型的图纸或示范模型。
3. 计算机或平板电脑。
教学步骤:引入活动:1. 引导学生回顾塔吊的基本原理和结构,通过图片或视频展示不同类型的塔吊,激发学生的兴趣。
知识讲解:2. 解释塔吊的工作原理,包括平衡原理、吊臂的旋转和升降机构等。
3. 分析塔吊的结构组成,包括塔身、吊臂、配重等部分。
实践操作:4. 将学生分成小组,每个小组配备一套乐高教育套装和塔吊模型的图纸或示范模型。
5. 引导学生根据图纸或示范模型,使用乐高积木搭建塔吊模型。
6. 学生在搭建过程中,可以根据需要使用电机和传感器等组件,实现吊臂的旋转和升降功能。
7. 鼓励学生在搭建过程中发现问题并解决,培养他们的问题解决能力和团队合作能力。
展示与分享:8. 每个小组完成搭建后,让他们展示自己的塔吊模型,并向其他小组分享搭建过程中的经验和困难。
9. 引导学生讨论塔吊的应用领域和未来发展方向,激发他们的创造力和空间想象力。
总结与评价:10. 结合学生的实际表现,进行总结和评价,鼓励他们对自己的成果进行自我评价,并提出改进意见。
拓展活动:11. 鼓励学生进一步研究和探索塔吊的相关知识,可以通过图书、互联网等途径获取更多信息。
12. 提供更复杂的塔吊搭建挑战,让学生在团队中合作解决更高难度的问题。
教案评估:1. 学生的参与度和团队合作能力。
2. 学生在搭建过程中的问题解决能力和创造力。
3. 学生对塔吊原理和结构的理解程度。
4. 学生对乐高教育套装的运用能力。
教案扩展:1. 将学生制作的塔吊模型与其他乐高模型结合,搭建一个乐高城市或乐高工程场景。
2. 引导学生进行塔吊模型的改进设计,尝试增加更多功能和创新元素。
一种超长塔吊附墙设计及施工技术

一种超长塔吊附墙设计及施工技术摘要:塔吊是房屋建筑工地最常用的大型起重机械,其顶升到一定高度时需要设置附墙杆件与建筑的框架柱相连增加塔吊的稳定性和安全性,一般附墙杆件不超过10m。
在一些特殊情况下,例如大跨度悬挑或吊挂体系的结构,往往附墙会超过10m,是一种非标准的附墙杆件。
本文介绍了一种超长的塔吊附墙设计及施工技术,用于解决一些特殊情况下常规附墙杆件无法附着的问题,最长可达20.1m。
关键词:超长塔吊附墙;吊挂体系;结构加固;施工验算0引言塔吊是房屋建筑工地最常用的大型起重机械,主要用于施工中物料的垂直和水平输送及建筑构件的安装。
当塔机超过它的独立高度的时候要架设附墙装置,以增加塔机的稳定性。
在一些特殊情况或者一些造型奇特的建筑下,常规长度的塔吊附墙无法满足附着要求,需要采用一种非标准的超长塔吊附墙杆件。
例如某项目三栋塔楼为混凝土核心筒+钢结构外框架混合结构,因其独特的鲁班锁造型,外钢框架存在许多吊挂结构体系,结构最外侧的结构柱多为钢吊柱,通过斜柱在上部相连从而吊住下部结构,其强度不足以作为塔吊附墙的附着点。
为解决此类吊挂结构体系下塔吊附墙的问题,本文提出了一种超长塔吊附墙的设计及施工技术,使得附墙杆件可以附着于更靠近楼层内侧的框架柱上,其最长距离可达到20.1m。
1工程概况某项目总建筑面积21.92万㎡,地下6万㎡,地上15.92万㎡。
地上共6个单体,其中三栋主楼为混凝土核心筒-钢结构外框架混凝土结构,外框靠外一圈为吊挂结构体系,L5层开始有斜钢柱呈向外发散状,斜柱内侧与外框钢柱相连,外侧下吊钢柱、钢梁。
图1 主楼斜柱、吊柱效果图每栋塔楼布置两台STT553塔吊,臂长50m,最终高度121m,最大吊重24吨,满足钢结构构件吊装需求。
塔楼采用“不登高同步攀升”施工方法,及钢筋混凝土核心筒施工记进度领先钢结构外框4-5层,结合现场塔吊布置情况和附墙要求,需在第5层开始布置第一道附墙,此后每隔2-3层布置一道附墙。
结构设计参赛作品塔吊结构模型设计方案

结构设计参赛作品塔吊结构模型设计方案一晃就是十年,我一直在和各种方案打交道,今天要写的这个塔吊结构模型设计方案,说实话,心里有点小激动。
咱们就直接进入主题吧。
是设计理念。
塔吊,作为建筑工地的灵魂,它的稳定性、安全性和效率性是至关重要的。
我的设计理念就是“简约而不简单”,力求在保证功能性的同时,兼顾美观和实用性。
1.结构设计(1)整体结构(2)支撑结构支撑结构采用两组三角形支撑,分别位于塔身两侧,形成稳定的受力体系。
三角形支撑可以有效分散风力,提高塔吊的稳定性。
2.功能设计(1)起升机构起升机构采用先进的电动葫芦,具有起升速度快、稳定性好、噪音低等优点。
同时,配备紧急制动装置,确保在突发情况下能够及时停止。
(2)回转机构回转机构采用伺服电机驱动,实现360°无死角旋转,满足各种施工需求。
(3)变幅机构变幅机构采用液压驱动,实现吊臂伸缩自如,满足不同高度和距离的施工需求。
(4)行走机构行走机构采用四轮驱动,实现塔吊在工地内的自由移动,提高施工效率。
3.安全设计(1)防倾覆装置在塔吊底部设置防倾覆装置,当塔吊受到不均匀力时,能够自动调整重心,防止倾覆。
(2)限位装置在塔吊的关键部位设置限位装置,确保塔吊在运行过程中不会超出安全范围。
(3)紧急停止按钮在操作平台上设置紧急停止按钮,一旦发生危险情况,操作人员可以立即按下按钮,停止塔吊运行。
4.美观设计在保证功能性的前提下,我对塔吊的外观进行了美化设计。
整体造型简洁大方,线条流畅,具有较强的视觉冲击力。
颜色采用银灰色,低调而不失高贵。
5.施工方案(1)现场勘察在施工前,对现场进行详细勘察,了解地形地貌、环境因素等,为塔吊的安装和运行提供准确数据。
(2)安装调试根据现场情况,制定合理的安装方案,确保塔吊安装到位。
安装完成后,进行调试,确保各部分正常运行。
(3)施工过程(4)拆卸回收施工完成后,对塔吊进行拆卸,回收利用,减少资源浪费。
十年磨一剑,我相信这个塔吊结构模型设计方案能够经受住市场的检验。
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塔吊结构模型的设计与制作摘要:本文中的塔吊结构模型是浙江大学第九届大学生结构设计竞赛的参赛作品。
文中详尽地论述了该塔吊结构模型的设计制作要求,实际的设计和制作的全过程。
最后,文中还以一些合理的假设为前提,根据相关理论知识估计了模型的承载能力。
本文对于一些其他的结构模型设计制作过程也有一定的参考价值。
关键字:塔吊模型;设计;制作;支撑柱;横梁;杆件;牛皮纸;载荷1.背景塔吊在现代的社会生产中有着广泛的应用,它实现了笨重货物较大的水平和垂直位移,而且可重复性强,效率高,对社会经济的发展起到了很好的促进作用。
塔吊其实在现实生活中随处可见,尤其在建筑施工基地和大型的装载、卸载基地,它可谓是必备的工业设备,是基地整个物料调运的核心装置。
所以一个塔吊的结构的承载能力、安全性以及运动的灵敏性就显得非常重要。
本文所阐述的塔吊结构模型是以“浙江大学第九届大学生结构设计竞赛”这一赛事为依托,由本人协同刘晓杰、汪荣荣两位同学,共同设计并制作完成的。
2.模型设计制作要求此模型的设计制作要求即为“浙江大学第九届大学生结构设计竞赛”提交的参赛作品的一些要求,现整理归纳成如下几点:1、模型制作材料为牛皮纸、卡发丝线、白胶,固定模型的底板为木工板。
材料统一由组委会提供和购买,不得使用非组委会提供的其它任何材料。
2、模型结构形式和总高度不限,模型的主要受力构件应合理布置,整体结构应体现“新颖、轻巧、美观、实用”的原则。
3、模型悬臂上分别设置3个作用点A、B、C,其中配重作用点A距模型底板中心线xx 轴水平距离为250±5 mm,距模型底板上表面高度为1000±5 mm,并要求设置竖向力的拉线环1个;加载作用点B、C分别距模型底板中心线xx轴水平距离为600±5 mm、900±5 mm,距模型底板上表面高度为1000±5 mm,要求在B、C点设置可以施加竖向力的拉线环各1个,并过C点垂直于BC连线上设置可以施加前后水平力的拉线环各1个,详见图1。
4、在B点一侧的模型固定边界以外、BC连线以下必须保持净空,详见图1。
5、固定模型的底板尺寸为400 mm×400 mm。
模型制作材料固定在底板的范围不得超出250 mm×250 mm,详见图2。
6、模型作用点的拉线环须满足承载要求,拉线环受力拉直后离作用点的距离为50 mm。
图1.塔吊尺寸要求及加载示意图(立面)图2.塔吊尺寸要求及加载示意图(平面)3.模型受力分析受力分析时将横梁和支撑柱简化成直杆件,并且假定结点O1和O2为刚性联结,参见图3。
由于此塔吊为一复杂的受力系统,故将其分解成横梁和支撑柱,并从水平面和竖直面两个平面中进行分析。
图3.塔吊受力示意图在水平面内,横粱CO2段受到由水平力F4产生的弯矩,大小随着与C的点距离增加成线性增加,O2A段不受力,同时C点和O2点受到剪力。
在竖直面内(指与纸面平行的竖直面),横梁CB段受到由竖直力F1产生的弯矩,BO2段受到由竖直力F1和F2共同作用产生的弯矩,O2A段受由竖直力F3产生的弯矩,但方向与CO2段相反,点C、B、O2、A处也受到相应的剪力作用。
支撑柱在水平面内受到一扭矩作用,它是由水平力F4产生的。
在竖直面内(包括与纸面平行和垂直的两个竖直面),受到两个弯矩,其一的方向是与纸面平行的竖直面内水平向左,由水平力F4产生,其二的方向是垂直纸面指向外,由横梁为了保持平衡而对支撑柱的反作用产生。
4.模型结构设计4.1 支撑柱结构设计支撑柱的整体特征为一变截面柱体,它的底部截面为一正方形,随着截面的升高,正方形各边均匀缩短,所以支撑梁的顶部截面为变小了的正方形,沿着这个柱体的四条棱布置四跟竖杆,作为主撑杆。
支撑柱共分六层,第一层即为底面,第六层即为顶面。
第一层与第二层、第二层与第三层、第三层与第四层之间的沿着主撑柱的距离均为250mm,第四层与第五层之间的沿着主撑柱的距离为202mm,第五层与第六层之间的沿着主撑柱的距离均240mm。
每层面上,四根横杆将四根主撑杆连接起来构成一个正方形,使四根主撑杆固定并提高抗弯能力。
该正方形的一条对角线上再布置一根杆,而且层与层之间正方形对角线上的杆交错布置,以增强抗扭能力。
在支撑柱柱体侧面内,层与层的横杆之间用一根斜杆支撑,同一层之间四个侧面内的四根斜杆旋向一致,相邻层的旋向则相反,可提高支撑柱的抗扭、抗弯能力。
支撑柱结构如图4所示,其中红色杆处在柱体正侧面,蓝色杆处在柱体背侧面,黑色杆处在柱体两侧的侧面,绿色杆为每层水平正方形一对角线上的杆。
图4.支撑柱结构示意图4.2 横梁结构设计根据受力分析,横梁主要承受弯矩,而且其值较大,所以将它设计成为截面为等边三角形的柱体。
三根长杆布置在柱体的三条棱处,作为主要受力件。
结合模型受力点的布置要求,两根长杆用九根等长短杆连接起来,构成一蹬梯形结构。
每个梯格的对角线处再布置一根杆件,且使相邻梯格内的杆件不平行,如此提高了横梁抗水平面内的弯矩的能力。
另外一根长杆用五个垂直于蹬梯形结构正三角形架固定在其正上方。
再有四根等长杆斜接在顶上的长杆和下面的两根长杆之间,使每两个正三角形架之间形成一个锥体,其顶点与顶上的长杆相连,其底边为正下方蹬梯形结构两个梯格的外圈结构。
横梁结构如图5所示,黑色杆件处在底面内,红色杆件出在正对的斜面内,蓝色杆件处在背对的斜面内。
横梁长杆上各个结点之间的尺寸如图6所示。
图5.横梁结构示意图图6. 长杆上各个结点间尺寸4.3 支撑柱和横梁的联结结构设计由于支撑柱和横梁是分开设计的,所以两者的联结主要靠绳绑和白胶的粘合来实现。
根据模型设计制作的尺寸要求,将横梁正确放置在支撑柱第五层正方形面上。
因为与横梁直接接触的那两根正方形横杆将会受到很大的正压力,所以额外的四根短撑杆添加在了那两根横杆下方,且各自紧贴支撑柱相应的主撑杆。
在横梁的上放偏A 端处,设计了一个三角架结构将其压住,可减缓该端上翘或下弯的趋势。
三角架的顶点与支撑柱顶层一横杆相连,往下引出的一根竖杆和两根斜杆都顶在横梁的顶部长杆上。
结构可参看图7的整体结构图。
5.模型制作5.1 杆件制作通过材料力学的学习得知,薄壁管形的杆件综合力学性能良好,而且材料节约,质量轻,所以这个塔吊模型的所有杆件均制成管形。
管形杆件的制作方法为以某圆钢管(或其他刚度较大的类似物)为转轴,将按设计尺寸裁好的牛皮紧密地卷在圆钢管上,一边卷一边在将要卷进去的牛皮纸的内侧均匀涂上白胶。
牛皮纸卷完后,等待白胶基本结固,然后抽出圆钢管,一跟纸管就做好了。
如果牛皮纸卷得紧密,白胶完全干后的纸管壁材质类似于木材。
在本塔吊模型中杆件分为粗杆和细杆两类。
粗杆用直径为12mm 的钢管卷制,牛皮纸尺寸为1200mm ×240mm ,其中1200mm 为粗杆长度。
粗杆用作横梁的长杆和支撑柱的主承力杆,共需七根,其余的杆件均为细杆。
细杆用大径为6mm 的螺纹杆卷制,其各项参数较为复杂,具体见表1和表2。
表1和表2中的尺寸为杆件制作出来的初始尺寸,比结构设计时计算的C 端 A 端理论尺寸放长约30mm或10mm。
其主要原因是杆件之间联结时还要加工出各种形状的接头,使两者接触良好,减少应力集中等因素,提高各杆件联结处的强度。
其次要原因是制作过程中肯定会存在各种误差,使实际尺寸值偏离理论计算值,为了避免制作出来的杆件不够长,从而特意放长了杆件实际制作时的尺寸。
表1 .支撑柱各个细杆参数:表2. 横梁各个细杆参数:然而上述两张表中,没有列出在联结横梁和支撑柱过程中额外增加的杆件,包括支撑柱四层和五层之间的四根短撑杆和顶住横梁的三角架结构所用杆件。
这些杆件的尺寸等参数是后来根据模型制作过程的实际情况灵活确定的。
5.2 杆件连接杆件连接过程中,首先用电钻、钢锯、各式锉刀等工具,加工出各相适应的接头几何形状,使各杆件连接处基本为面接触,杆件的尺寸也正确合理。
然后每根空心杆件内部都穿过两股卡发丝线,各端紧扎在被连接的杆件上,并且在绳扎紧前各接触面上均匀涂上白较。
如此的连接方法,使连接后的局部结构即抗拉又抗压,其中纸管杆件主要承受压力,管腔内的线主要承受拉力。
我们在杆件各个集中的扎绳处事先额外地包裹粘上了两层牛皮纸,防止了由局部集中扎绳引起的应力集中对杆件造成的破坏。
在整个模型制作过程中,杆件连接的顺序是按照“由下而上,先横杆再斜杆”的基本原则进行的。
5.3 绳拉索布置社会中有着很多的拉索结构,实践已经证明拉索结构对提高悬臂梁等结构的承载能力有着巨大的作用,而且拉索结构的质量相对于悬臂梁的质量往往可以忽略不计,所以它不增加结构本身的质量。
鉴于此,我们在塔吊横梁的合适位置上也布置了若干卡发丝线,斜向上压住并绕过支撑柱的顶面,连接在横梁的另一端或支撑柱的承力杆上。
同时,支撑柱的顶面上固定有三根特制的细纸管,所有绳拉索均从合适的一根管中穿过,这样就使每根绳固定了,确保没有因绳拉索产生横向位移而失去拉索功能的现象发生。
5.4 模型固定根据要求,模型是需要固定在指定的木工板上的。
我们采用了两步处理的方法。
第一步,支撑梁四根承力杆的底端包裹粘上长宽尺寸合适的一圈多的牛皮纸,并且留有一定长度的出头,然后将其伸出部分的牛皮纸剪开,沿承力杆底端折到水平位置,形成粘到木版上的触角,即可粘到木版上。
第二步,对于处在底面内的各个杆件,用合适长宽的矩形牛皮纸,一面均匀涂上白胶,将杆件的上面和侧面尽可能多的包裹粘住,然后将杆两侧多出来的纸平整地粘到木板上,等白胶干后,将超出接触界限的纸用小刀去除。
如此的面接触,确保了承载时模型和底板不会撕开。
最终制成的塔吊结构模型如图7所示。
a.整体结构b.支撑柱结构c.横梁结构图7.塔吊结构模型6.模型最大载荷估计模型最大载荷估计时作出如下假设:1、整个塔吊结构简化为四根主干,三根横杆及吊索组成的系统;2、杆件材质均匀连续;3、各个连接点为刚性连接;牛皮纸力学性能参数如表3所示,卡发丝线的强度要大于蜡线,所以在计算中卡发丝线的极限应力用蜡线的极限应力替代是偏安全的。
表3.表4.蜡线极限应力:取粗杆杆件外径D。
横梁受力计算:假设受重力为G,横梁受压力N1,绳子受拉力N2N1=G*cot15=4.17G N2=G/sin15=4.28G横梁受压正应力:a=N1/3S=4.17G/3*Pi(D2-d2)横梁受纵向力产生弯矩:M=G*x挠度:w最大=-Gl3/3EI支撑柱四根承力杆受力计算:受压正应力:a=(G1+G2)/4SG1,G2产生弯矩分析计算:Me=M1-M2=0.9G1-0.25G2挠度:w最大=Me*x2/8EI对于横向力主要考虑其在结点处造成的弯矩G*(0.9-0.06)。
将所测及查表所得数据代入公式可得所需考虑数据中,估算出所加载的重力最大为6kg 左右。